7 loại robot cộng tác Được giải thích bằng các ứng dụng thực tế.
Bảy loại cobot thực tiễn bao gồm: cánh tay robot giới hạn công suất và lực, ứng dụng dừng có giám sát, ứng dụng tốc độ và khoảng cách, hệ thống điều khiển bằng tay, cobot hai tay, robot thao tác di động và cobot tải trọng cao. Chúng không phải là bảy loài robot loại trừ lẫn nhau. Một số mô tả phương pháp an toàn; số khác mô tả kiến trúc máy. Lựa chọn đúng đắn bắt đầu từ việc đánh giá rủi ro ứng dụng tổng thể—chứ không phải chỉ dựa vào thông tin trong tài liệu giới thiệu về cánh tay robot.
Hãy chọn ý tưởng hợp tác trước, rồi mới chọn mẫu robot sau.
Cánh tay robot cộng tác chỉ là một thành phần của ứng dụng cộng tác. Kẹp, phôi, đèn hàn, laser, đồ gá, băng tải, máy quét và hành vi của người vận hành đều có thể tạo ra những mối nguy hiểm mà các chức năng an toàn tích hợp sẵn của robot không thể loại bỏ. Hãy bắt đầu bằng cách xác định cách thức và thời điểm người lao động vào không gian làm việc, sau đó chọn kiến trúc có thể đáp ứng các yêu cầu về tải trọng, tầm với và thời gian chu kỳ trong khuôn khổ khái niệm an toàn đã được kiểm chứng.
Ứng dụng này hữu ích cho các công việc cần ít lực tác động trong không gian chung, thay đổi cấu hình thường xuyên, kiểm tra và vận hành máy móc—nhưng vẫn cần đánh giá rủi ro khi sử dụng.
Hữu ích khi việc tiếp cận của con người không liên tục và buồng giam có thể sử dụng máy quét an ninh hoặc các thiết bị bảo vệ khác để kiểm soát tốc độ và sự phân tách.
Hãy chọn những thiết bị này khi việc thao tác bằng hai tay hoặc di chuyển giữa các trạm làm việc tạo ra giá trị mà một cánh tay cố định không thể mang lại.
Trước khi khẳng định cần vận hành cộng tác, cần phải đánh giá đồng thời robot, công cụ, chi tiết, năng lượng quy trình, đồ gá, khả năng tiếp cận và khả năng sử dụng sai mục đích có thể dự đoán trước.
Từ khái niệm an toàn đến dây chuyền sản xuất
Robot cộng tác không tự động trở thành một ứng dụng an toàn, không cần hàng rào bảo vệ.
ISO mô tả robot cộng tác là một ứng dụng trong đó hệ thống robot và con người cùng chia sẻ không gian làm việc. Định nghĩa này rất quan trọng vì kết quả an toàn thuộc về toàn bộ ứng dụng – chứ không phải chỉ là nhãn dán trên cánh tay robot. Cùng một robot có thể thực hiện một nhiệm vụ với giới hạn công suất và lực, một nhiệm vụ khác phía sau vùng phân tách được điều khiển bằng máy quét, và nhiệm vụ thứ ba bên trong hệ thống bảo vệ thông thường.
Các phiên bản năm 2025 của ISO 10218-1 và ISO 10218-2 phân biệt các yêu cầu về robot với các yêu cầu về tích hợp và ứng dụng. ISO/TS 15066 vẫn là một đặc tả kỹ thuật đã được công bố trong khi dự án sửa đổi đang được tiến hành. Luật pháp địa phương, các tiêu chuẩn được áp dụng và yêu cầu của khách hàng sẽ quyết định lộ trình tuân thủ.
Bốn phương pháp đảm bảo an toàn hợp tác nằm bên dưới bảy loại hình tương tác trực tiếp với khách hàng.
Các phương pháp này có thể được kết hợp trong cùng một ứng dụng. Tính khả thi của chúng phụ thuộc vào việc đánh giá rủi ro, các chức năng an toàn đã được kiểm chứng, hiệu suất dừng, khoảng cách phân tách, các phép đo tiếp xúc và các mối nguy hiểm do dụng cụ và phôi tạo ra.
Điểm dừng được giám sát đạt tiêu chuẩn an toàn
Robot được giữ ở trạng thái đứng yên dưới sự giám sát trong khi một người vận hành làm việc tại không gian cộng tác. Điều này hữu ích cho các công việc tuần tự: robot thực hiện một nhiệm vụ, dừng lại an toàn, và người vận hành tiến vào để tải, kiểm tra hoặc điều chỉnh. Đây không phải là chuyển động đồng thời bên cạnh một người.
Hướng dẫn bằng tay
Sau khi thiết lập được trạng thái an toàn cần thiết, người vận hành sử dụng thiết bị điều khiển bằng tay để điều khiển chuyển động của robot. Điều này có thể đơn giản hóa việc lập trình, định vị và thiết lập quy trình đòi hỏi kỹ năng, nhưng vẫn cần đánh giá dụng cụ, chi tiết và các điểm có thể gây kẹt.
Theo dõi tốc độ và khoảng cách
Hệ thống cảm biến đạt tiêu chuẩn an toàn theo dõi vị trí của người so với robot. Hệ thống sẽ tự động điều chỉnh tốc độ hoặc dừng lại trước khi khoảng cách an toàn bị xâm phạm. Hiệu suất phụ thuộc vào khả năng cảm biến đã được kiểm chứng, thời gian phản ứng, khoảng cách dừng và đường tiếp cận thực tế.
Giới hạn công suất và lực
Ứng dụng này giới hạn lực và áp suất trong quá trình tiếp xúc có thể dự đoán được. Điều này đòi hỏi nhiều hơn là chỉ cảm biến mô-men xoắn: hình dạng, tốc độ, tải trọng, dụng cụ, diện tích tiếp xúc, kẹp và vùng thân xe đều ảnh hưởng đến việc liệu tiếp xúc có được chấp nhận hay không.
Hướng dẫn kỹ thuật về robot của OSHA nhấn mạnh việc phân tích mối nguy hiểm và đánh giá rủi ro cụ thể theo ứng dụng, bao gồm cả các mối nguy hiểm liên quan đến đầu cuối robot và phôi gia công. Hướng dẫn này cũng lưu ý rằng PFL và SSM thường được kết hợp với nhau.
So sánh bảy loại robot cộng tác thực tiễn dựa trên vấn đề mà chúng giải quyết.
| Loại thực tế | Điều gì định nghĩa nó? | Mẫu ứng dụng tốt nhất | Điểm mạnh chính | Hạn chế chính |
|---|---|---|---|---|
| 1. Cánh tay robot cộng tác PFL | Thiết kế robot hạn chế tiếp xúc và các chức năng an toàn | Chăm sóc, lắp ráp, kiểm tra không gian dùng chung | Truy cập và triển khai lại linh hoạt | Tốc độ và lực an toàn có thể giới hạn thời gian chu kỳ. |
| 2. Ứng dụng dừng có giám sát | Robot dừng lại an toàn trước khi có người đi vào. | Tải, kiểm tra hoặc thay đổi tuần tự | Robot có thể chạy nhanh hơn khi khu vực được dọn sạch. | Việc ra vào thường xuyên có thể làm giảm hiệu suất. |
| 3. Ứng dụng SSM | Cảm biến khoảng cách đạt tiêu chuẩn an toàn điều khiển chuyển động | Các ô có lưu lượng người đi bộ không liên tục có thể dự đoán được. | Tốc độ thích ứng thay vì mỗi lần truy cập đều trở thành một lần dừng hoàn toàn. | Vùng phủ sóng cảm biến và khoảng cách dừng cần không gian |
| 4. Robot cộng tác điều khiển bằng tay | Người vận hành ra lệnh hoặc hướng dẫn chuyển động bằng thao tác vật lý. | Hướng dẫn quy trình hàn, hoàn thiện, định vị công thái học. | Nắm bắt nhanh chóng kiến thức về lộ trình kỹ năng | Các đường dẫn đã ghi vẫn cần được chỉnh sửa và xác thực quy trình. |
| 5. Robot cộng tác hai tay | Hai cánh tay phối hợp cùng sử dụng một bộ điều khiển hoặc không gian làm việc. | Lắp ráp nhẹ, đóng gói, thao tác trong phòng thí nghiệm | Một tay có thể giữ đồ trong khi tay kia làm việc. | Sự phối hợp, tránh va chạm và độ phức tạp của công cụ |
| 6. Bộ điều khiển di động | Cánh tay robot cộng tác được gắn trên một nền tảng di động tự hành. | Hệ thống xử lý và kiểm tra vật liệu đa trạm | Một hệ thống có thể phục vụ nhiều địa điểm. | Điều kiện kết nối, định vị, pin và mặt sàn |
| 7. Robot cộng tác tải trọng cao | Cánh tay robot có khả năng phối hợp với tải trọng/tầm với cao hơn. | Xếp hàng lên pallet, vận chuyển hàng nặng, xử lý các bộ phận lớn. | Mở rộng hợp tác sang các nhiệm vụ có khối lượng công việc lớn hơn. | Khối lượng chuyển động lớn hơn làm tăng nguy cơ động năng và nguy cơ bị mắc kẹt. |
Đây là một khuôn khổ mua sắm, không phải là một hệ thống phân loại tiêu chuẩn. Một hệ thống hai cánh tay, di động hoặc tải trọng lớn vẫn cần một hoặc nhiều phương pháp an toàn đã được kiểm chứng để thực hiện nhiệm vụ thực tế của nó.
Bảy loại robot cộng tác, ứng dụng và giới hạn của chúng.
Cánh tay robot cộng tác bị giới hạn về công suất và lực
Cánh tay robot PFL là loại robot mà hầu hết người mua hình dung đến khi nghe đến thuật ngữ “robot cộng tác”. Chúng thường sử dụng cấu trúc nhẹ, bề mặt bo tròn, cảm biến mô-men xoắn khớp và các chức năng chuyển động được xếp hạng an toàn. Chúng hấp dẫn đối với tự động hóa sản xuất đa dạng sản phẩm với số lượng nhỏ vì người vận hành thường có thể tiếp cận trạm làm việc dễ dàng hơn so với một khu vực làm việc khép kín thông thường.
Ứng dụng thực tế: nạp liệu cho máy CNC, đưa các chi tiết lên camera, bắt vít, đóng gói, lắp ráp đơn giản và vận hành thiết bị kiểm tra. Ứng dụng này hiệu quả nhất khi các chi tiết dễ quản lý, nguy hiểm được hạn chế và tần suất tiếp cận của con người đủ thường xuyên để оправдать một bố cục dùng chung.
Sai lầm thường gặp là cho rằng khả năng PFL của cánh tay robot đảm bảo an toàn cho mọi dụng cụ. Một bộ kẹp sắc bén, trục quay, mối hàn nóng hoặc phôi nặng có thể khiến việc tiếp xúc trực tiếp trở nên không thể chấp nhận được ngay cả khi bản thân robot có thể giới hạn mô-men xoắn.
Ứng dụng dừng giám sát được xếp hạng an toàn
Đây là một mô hình ứng dụng chứ không phải là một hình dạng robot đặc biệt. Robot thực hiện phần tự động hóa trong khi không gian chung được thông thoáng, sau đó đi vào khu vực dừng được giám sát theo tiêu chuẩn an toàn trước khi người dùng tiếp cận khu vực đó. Vì sự hợp tác diễn ra tuần tự, hệ thống có thể hỗ trợ tốc độ xử lý cao hơn so với phương pháp hạn chế tiếp xúc khi không có người.
Các ứng dụng thực tế: robot nạp linh kiện trong khi người vận hành ở bên ngoài, sau đó dừng lại để kiểm tra kích thước; trạm xếp pallet tạm dừng trong khi pallet được thay thế; hoặc thiết bị hàn chỉ có thể tiếp cận được sau khi chuyển động và năng lượng xử lý được đưa về trạng thái an toàn đã định.
Hiệu quả kinh tế của nó phụ thuộc vào tần suất truy cập. Nếu người vận hành vào mỗi vài giây, việc dừng và khởi động lại liên tục có thể làm quá tải chu trình. Nếu việc truy cập diễn ra mỗi vài phút, khái niệm này có thể duy trì năng suất mà không cần thiết kế toàn bộ giai đoạn chuyển động dành cho sự tiếp xúc của con người.
Ứng dụng giám sát tốc độ và khoảng cách
Hệ thống SSM sử dụng cảm biến và điều khiển đạt tiêu chuẩn an toàn để duy trì khoảng cách an toàn giữa con người và chuyển động nguy hiểm của robot. Một thiết kế điển hình bao gồm các vùng cảnh báo bên ngoài, vùng giảm tốc độ và ranh giới dừng bên trong. Hệ thống có thể chạy nhanh hơn khi không có người ở gần và giảm tốc độ khi có người đến gần.
Ứng dụng thực tế: xếp pallet bên cạnh lối đi của người vận hành, lắp ráp các thiết bị lớn với việc tiếp cận kiểm tra không thường xuyên, hoặc vận hành máy móc nơi nhân viên đi qua mép khu vực làm việc nhưng không cần tiếp xúc trực tiếp với robot đang di chuyển.
Điều khó khăn không phải là mua máy quét; mà là chứng minh khả năng bao phủ và hiệu suất dừng của robot. Giá đỡ, đồ gá, pallet và chính robot có thể che khuất các cảm biến. Các hướng tiếp cận có thể chéo hoặc bất ngờ. Khoảng cách bảo vệ phải tính đến tốc độ tiếp cận, phản hồi cảm biến và điều khiển, thời gian dừng của robot và độ không chắc chắn về vị trí.
Robot cộng tác điều khiển bằng tay dùng trong giảng dạy và các quy trình kỹ năng.
Điều khiển bằng tay cho phép người vận hành điều khiển chuyển động của robot thông qua thiết bị hỗ trợ hoặc giao diện điều khiển chuyên dụng sau khi các điều kiện an toàn cần thiết được thiết lập. Giá trị của nó không nằm ở việc mọi điểm được ghi lại đều sẵn sàng cho sản xuất; giá trị thực sự nằm ở việc thu thập nhanh hơn kiến thức về hình học và quy trình của con người.
Ứng dụng thực tế: theo dõi đường hàn không đều, lập trình đường đánh bóng, định vị dụng cụ nặng, xác định điểm kiểm tra hoặc ghi lại quỹ đạo phun. Người vận hành lành nghề có thể thiết lập đường dẫn ban đầu hữu ích, sau đó bộ điều khiển tích hợp sẽ tinh chỉnh tốc độ, hướng, độ pha trộn, lực và thời gian xử lý.
Việc hướng dẫn bằng tay không loại bỏ hoàn toàn việc lập trình. Các đường dẫn được ghi lại có thể chứa nhiễu, tốc độ không nhất quán, các điểm bất thường hoặc định hướng công cụ không chính xác. Việc phát lại quá trình sản xuất cũng cần đến các thiết bị cố định, hiệu chuẩn, kiểm tra va chạm và xác nhận quy trình. Đối với hàn, đường hàn, góc mỏ hàn, độ nhô ra, tốc độ di chuyển và lượng que hàn vẫn cần đến kỹ thuật thiết kế.
Robot cộng tác hai tay để thao tác phối hợp
Robot cộng tác hai tay cung cấp hai bộ phận thao tác có thể phối hợp thực hiện một nhiệm vụ chung. Tay thứ hai có thể thay thế các giá đỡ trong một số ứng dụng: một tay giữ hoặc định hướng một chi tiết trong khi tay kia chèn, siết chặt, quét hoặc đưa một linh kiện khác vào. ABB định vị robot YuMi hai tay để lắp ráp các chi tiết nhỏ, minh họa thế mạnh của kiến trúc này trong các công việc nhẹ nhàng và chính xác.
Ứng dụng thực tế: lắp ráp điện tử, đi dây cáp, chuẩn bị bộ dụng cụ, xử lý lọ, lắp đặt đầu nối và các công việc đóng gói yêu cầu ổn định linh kiện. Lợi ích lớn nhất khi thao tác linh hoạt bằng hai tay giúp tránh việc phải sử dụng nhiều loại đồ gá chuyên dụng.
Nhược điểm là sự phức tạp. Hai cánh tay robot tạo ra nhiều khả năng tự va chạm hơn, các hạn chế về tầm với chung và công việc đồng bộ hóa. Tải trọng mỗi cánh tay có thể khiêm tốn, và tính khả thi về mặt kinh doanh phụ thuộc vào việc liệu sự phối hợp hai tay có thực sự loại bỏ được các thiết bị cố định, khâu chuẩn bị hay thao tác chuyển giao thủ công hay không.
Các thiết bị thao tác di động kết hợp giữa robot tự hành (AMR) và cánh tay robot cộng tác (cobot).
Một thiết bị thao tác di động gắn cánh tay robot lên một robot di động tự hành. Omron mô tả khái niệm MoMa của mình như một cánh tay robot cộng tác kết hợp với robot di động tự hành (AMR) để sản xuất linh hoạt. Kiến trúc này mở rộng một thiết bị thao tác trên nhiều trạm làm việc—nhưng bổ sung thêm một hệ thống tự động hóa thứ hai với các yêu cầu riêng về điều hướng, an toàn và khả năng hoạt động.
Ứng dụng thực tế: thu thập mẫu từ nhiều máy móc, di chuyển thùng chứa giữa các trạm lắp ráp, nạp thiết bị có khối lượng thấp tại các điểm dừng theo lịch trình, kiểm tra tài sản phân tán và giao linh kiện trước khi thực hiện thao tác gắp/đặt.
Việc thao tác chính xác thường đòi hỏi một chiến lược kết nối hoặc định vị lặp lại. Sàn nhà, đường dốc, cửa ra vào, vùng phủ sóng Wi-Fi, luật giao thông và hành vi sạc pin trở thành các biến số trong quá trình sản xuất. Tải trọng của cánh tay robot không nói lên toàn bộ câu chuyện: độ ổn định, trọng tâm, khóa đế và giới hạn động ảnh hưởng đến phạm vi làm việc hữu ích.
Robot cộng tác tải trọng cao dùng cho việc xếp dỡ pallet và vận chuyển hàng nặng.
Robot cộng tác tải trọng cao mở rộng khả năng của các nền tảng cộng tác sang lĩnh vực xử lý thùng hàng, gia công các chi tiết lớn hơn và tầm với xa hơn. Ví dụ hiện tại, Universal Robots liệt kê UR20 với tải trọng từ 20–25 kg và tầm với 1,750 mm. Thông số kỹ thuật thay đổi tùy theo kiểu máy và cấu hình phần mềm, vì vậy cần luôn kiểm tra ứng dụng so với bảng dữ liệu của nhà sản xuất hiện hành.
Ứng dụng thực tế: xếp hàng lên pallet, xử lý các chi tiết đúc nặng, chất tải các máy công cụ lớn, định vị đồ gá và di chuyển các cụm chi tiết mà nếu không sẽ cần đến thiết bị nâng hoặc robot công nghiệp thông thường.
Tải trọng cao hơn không có nghĩa là ứng dụng có thể tiếp xúc an toàn với người dùng ở tốc độ tối đa. Khối lượng di chuyển, tầm với, trọng tâm, các chi tiết gia công sắc nhọn và việc bị kẹt vào các cấu trúc cố định có thể là những yếu tố gây rủi ro chính. Nhiều hệ thống có tải trọng cao sử dụng phần cứng có khả năng cộng tác với SSM, các điểm dừng được giám sát hoặc các biện pháp bảo vệ một phần thay vì chỉ dựa vào chuyển động giới hạn tiếp xúc.
Bộ phận cuối của máy và phôi gia công có thể thay đổi hoàn toàn khái niệm an toàn.
Một cánh tay robot cộng tác trơn tru giữ một camera kiểm tra có đệm là một ứng dụng khác so với cùng cánh tay đó mang một chi tiết kim loại sắc nhọn, một dụng cụ mài quay, một mỏ hàn nóng hoặc một đầu laser đang hoạt động. Trước khi quyết định bố trí không có hàng rào, hãy xác định mọi mối nguy hiểm trong quy trình và mọi vị trí mà người có thể bị mắc kẹt giữa các vật thể chuyển động và cố định.
- Bao gồm cả bộ kẹp, bộ chuyển đổi, dây cáp và chi tiết trong tính toán tải trọng.
- Kiểm tra khả năng giữ áp suất nếu việc mất áp suất hoặc nguồn điện có thể làm giảm tải.
- Xem xét các cạnh, điểm, nhiệt, bức xạ, khói và năng lượng tích trữ.
- Đánh giá việc sử dụng sai mục đích, bảo trì và phục hồi có thể dự đoán được—không chỉ là các chu kỳ bình thường.
Hãy lựa chọn kiến trúc robot cộng tác phù hợp với quy trình sản xuất.
Xếp hàng
Thường ưu tiên các loại vũ khí có tải trọng cao và các quy tắc tiếp cận rõ ràng cho người dùng. Hệ thống giám sát an ninh tự động (SSM), các điểm dừng được giám sát hoặc việc canh gác có thể hiệu quả hơn so với việc hạn chế mọi chuyển động tiếp xúc.
lắp ráp ánh sáng
Hệ thống hai cánh tay robot tạo ra giá trị khi một cánh tay có thể ổn định, định vị hoặc định hướng lại chi tiết trong khi cánh tay kia thực hiện quy trình.
Khả năng di động giúp chuyển điểm nghẽn từ phạm vi tiếp cận sang khâu hậu cần.
Cánh tay robot di động có thể phục vụ nhiều trạm, nhưng hiệu quả sử dụng phụ thuộc vào lưu lượng giao thông, việc cập bến, sạc pin, logic xếp hàng và khả năng phục hồi khi đường đi bị tắc nghẽn. Cánh tay robot cố định có thể là khoản đầu tư tốt hơn nếu quy trình cần sự có mặt liên tục tại một máy. Tính di động mang lại lợi ích khi quãng đường di chuyển thực sự thay đổi và hệ thống có thể dành đủ thời gian để thực hiện các thao tác hiệu quả thay vì chờ đợi hoặc di chuyển.
- Tính thời gian di chuyển và thời gian chờ tại vị trí làm việc một cách riêng biệt.
- Xác định độ chính xác khi ghép nối cho bộ kẹp thực tế và dung sai của chi tiết.
- Lên kế hoạch tính phí dựa trên thời điểm sản xuất cao điểm và ca làm việc.
- Xây dựng quy trình khắc phục an toàn khi xảy ra trường hợp mất phương hướng hoặc lối đi bị tắc nghẽn.
Sử dụng năm cổng để loại bỏ sớm các loại cobot không phù hợp.
Xác định quy trình
Chi tiết, nhiệm vụ, mục tiêu chất lượng, thời gian chu kỳ, giờ hoạt động, mô hình chuyển đổi và các chế độ hỏng hóc.
Lập bản đồ khả năng tiếp cận của con người
Ai vào, khi nào, tần suất như thế nào, từ hướng nào và liệu việc tiếp xúc là có chủ ý hay chỉ là có thể dự đoán trước.
Tính toán tải trọng
Chi tiết, kẹp, bộ chuyển đổi, ống dẫn và bó cáp; sau đó kiểm tra trọng tâm và quán tính ở các vị trí yêu cầu.
Chọn khái niệm an toàn
Hãy lựa chọn PFL, dẫn hướng bằng tay, SSM, dừng có giám sát hoặc kết hợp các phương pháp này dựa trên đánh giá rủi ro ứng dụng.
Chứng minh tế bào
Đo thời gian chu kỳ thực, hiệu suất dừng, điều kiện tiếp xúc/tách rời, chất lượng, thời gian hoạt động và thời gian phục hồi của người vận hành.
Bắt đầu với những ràng buộc cần thiết.
Tải trọng và tầm với là những bộ lọc cần thiết, nhưng chúng chưa đủ. Robot phải đạt được tất cả các vị trí thao tác trong quy trình mà không bị kẹt ở các điểm kỳ dị hoặc giới hạn khớp. Nó phải mang toàn bộ tải trọng di chuyển ở hướng và gia tốc yêu cầu. Nó cũng phải đáp ứng thời gian chu kỳ sau khi đã tính đến việc giảm tốc độ do cộng tác, vùng quét, thời gian dừng trong quy trình và tương tác của người vận hành.
Đối với vận hành máy móc, hãy thêm thời gian đóng cửa, thời gian kẹp hoặc gắn đồ gá, thời gian chuẩn bị và kiểm tra chi tiết. Đối với hàn, hãy thêm thời gian nạp que hàn, thời gian cấp khí trước, thời gian bật hồ quang hoặc laser, thời gian cấp que hàn và chuyển động của bộ định vị. Đối với xếp pallet, hãy mô phỏng từng lớp và vị trí khó với tới nhất—không chỉ vị trí đặt thùng dễ nhất.
Hãy định giá dựa trên ứng dụng đang hoạt động, chứ không phải dựa trên cánh tay robot.
Giá robot thay đổi tùy thuộc vào tải trọng, tầm với, bộ điều khiển, phần mềm và khu vực. Quan trọng hơn, cánh tay robot chỉ là một hạng mục trong chi phí. Một bản kế hoạch kinh doanh toàn diện bao gồm kỹ thuật, dụng cụ gắn ở đầu cánh tay robot, đồ gá, thiết bị an toàn, thiết bị xử lý, đào tạo, vận hành thử, bảo trì và tổn thất sản xuất do thay đổi cấu hình hoặc dừng hoạt động.
Giới hạn đầu tư
- Robot, bộ điều khiển và giá đỡ
- Bộ kẹp, bộ thay dao và quản lý cáp
- Hệ thống thị giác máy tính, máy quét, PLC an toàn và thiết bị bảo vệ.
- Đồ gá, băng tải và thiết bị xử lý
- Lập trình, đánh giá rủi ro và xác thực
- Đào tạo, phụ tùng và thay đổi cơ sở vật chất
Giới hạn lợi ích
- Lao động trực tiếp thực sự được điều chuyển hoặc tránh né.
- Sản lượng bổ sung mà nhu cầu có thể hấp thụ
- Giảm thiểu phế phẩm, công đoạn làm lại và sai sót trong khâu kiểm tra.
- Tăng thời gian sử dụng máy móc giữa các ca làm việc
- Giảm thiểu rủi ro về mặt công thái học và tiếp xúc
- Tính linh hoạt trong chuyển đổi và giá trị tái triển khai
Không nên biến việc giải phóng lao động trên lý thuyết thành tiết kiệm tự động. Nếu người vận hành vẫn được phân công làm việc tại dây chuyền đó, chỉ tính thời gian có thể sử dụng cho công việc sản xuất có thể đo lường được. Tương tự, chỉ tính giá trị sản lượng tăng thêm khi có nhu cầu, năng lực sản xuất ở khâu tiếp theo và nguồn nguyên vật liệu sẵn có để bán hoặc sử dụng.
Cánh tay robot cộng tác không làm cho việc làm sạch bằng laser hoặc hàn trở nên an toàn khi tiếp xúc trực tiếp với con người.
Làm sạch bằng laser, hàn laser và khắc laser tạo ra các mối nguy hiểm như bức xạ quang học, chùm tia phản xạ, vật liệu nóng, khói, nguy cơ cháy và các mối nguy hiểm đặc thù của quy trình. Tiêu chuẩn ISO 10218-1 nêu rõ rằng các ứng dụng như hàn, cắt laser và gia công cơ khí tạo ra các mối nguy hiểm bổ sung cần được giải quyết trong quá trình thiết kế ứng dụng. Tính năng PFL của robot không kiểm soát được sự tiếp xúc với laser.
Trên thực tế, robot cộng tác vẫn có thể cung cấp chuyển động linh hoạt có giá trị trong khi quy trình laser được bao kín, khóa liên động hoặc được thiết kế theo các tiêu chuẩn phù hợp với loại laser và quy định địa phương. Các tính năng cộng tác có thể đơn giản hóa việc thiết lập, lập trình, tải hoặc định vị năng lượng thấp—nhưng việc phát xạ laser chỉ nên xảy ra trong trạng thái quy trình đã được xác nhận.
Kiểm tra tính hợp lệ của ứng dụng bằng các bộ phận đại diện và hành vi thực tế của người vận hành.
Một bản demo hoàn chỉnh chứng minh rằng robot có thể di chuyển. Một dự án thí điểm hữu ích chứng minh rằng hệ thống đề xuất có thể tạo ra các bộ phận đạt yêu cầu, phục hồi sau các sự cố thường gặp và đáp ứng chu trình yêu cầu theo khái niệm an toàn đã định.
Mang đến buổi trình diễn
- Các bộ phận tiêu biểu tốt, xấu và ở mức trung bình
- Bản vẽ CAD thực tế, bản vẽ phối cảnh và yêu cầu dung sai.
- giới hạn tiếp xúc của bộ kẹp và các ràng buộc về độ hoàn thiện bề mặt
- Thời gian chu kỳ mục tiêu và lịch làm việc theo ca
- Ảnh hoặc sơ đồ bố trí lối vào cho người vận hành và thiết bị liền kề.
- Các yêu cầu về tiện ích, mạng lưới và môi trường
Ghi nhận trước khi phê duyệt
- Phân bổ thời gian chu kỳ — không có một chu kỳ nào là tốt nhất
- Phương pháp đo lường và kiểm tra chất lượng lần đầu
- Hành vi dừng, khởi động lại và phục hồi lỗi
- Sự can thiệp của người vận hành mỗi ca làm việc
- hao mòn dụng cụ, hiệu chuẩn và các nhiệm vụ bảo trì
- Các giả định về an toàn cần được xác nhận chính thức.
Buổi trình diễn của nhà cung cấp hỗ trợ việc lựa chọn ý tưởng; nó không thay thế cho việc đánh giá rủi ro, xác nhận an toàn hoặc quy trình nghiệm thu tại công trường do nhà tích hợp thực hiện.
Hãy bắt đầu với khái niệm về bộ phận, quy trình và an toàn—chứ không phải một mô hình cobot chung chung.
Hãy chia sẻ thông tin về phôi, nhiệm vụ, tải trọng, tầm với, mục tiêu chu kỳ, mô hình truy cập của người vận hành và quy trình laser cần thiết. Oceanplayer có thể giúp phác thảo một thử nghiệm làm sạch, hàn hoặc khắc bằng robot dựa trên các ràng buộc sản xuất thực tế.
Hãy sử dụng công cụ tiếp theo phù hợp với giai đoạn tự động hóa của bạn.
Những câu hỏi mà người mua thường hỏi về các loại robot cộng tác
Các câu trả lời bên dưới sử dụng ngôn ngữ an toàn ở cấp độ ứng dụng. Quyết định cuối cùng phụ thuộc vào các tiêu chuẩn hiện hành được áp dụng trong khu vực pháp lý của bạn và một đánh giá rủi ro được ghi chép lại.
Bảy loại robot cộng tác là gì?
Một danh sách thực tế dành cho người mua bao gồm: cánh tay robot cộng tác giới hạn công suất và lực, ứng dụng dừng được giám sát đạt tiêu chuẩn an toàn, ứng dụng giám sát tốc độ và khoảng cách, hệ thống điều khiển bằng tay, robot cộng tác hai tay, thiết bị thao tác di động và robot cộng tác tải trọng cao. Bốn mục đầu tiên chủ yếu liên quan đến các phương pháp an toàn trong cộng tác; ba mục cuối mô tả phần cứng hoặc kiến trúc hệ thống. Một hệ thống lắp đặt duy nhất có thể thuộc nhiều hơn một danh mục.
Robot cộng tác (cobot) và robot công nghiệp khác nhau ở điểm nào?
Thuật ngữ “robot cộng tác” thường mô tả một robot được thiết kế với các khả năng hỗ trợ các ứng dụng cộng tác, nhưng sự cộng tác là một thuộc tính của toàn bộ ứng dụng. Cả robot công nghiệp thông thường và robot có khả năng cộng tác đều phải tuân thủ các yêu cầu an toàn robot công nghiệp. Nhà tích hợp sẽ quyết định cách thức robot, công cụ, phôi gia công và các biện pháp bảo vệ tạo thành một ứng dụng an toàn.
Liệu mọi robot cộng tác có thể hoạt động mà không cần hàng rào an toàn?
Không. Việc đánh giá rủi ro có thể yêu cầu máy quét, hệ thống bảo vệ liên khóa, khu vực khép kín hoặc buồng sản xuất thông thường. Các dụng cụ sắc nhọn, các bộ phận nóng, tải trọng nặng, điểm gây nghiền nát, năng lượng quy trình nguy hiểm và tốc độ sản xuất yêu cầu có thể khiến việc tiếp cận không hạn chế trở nên không thể chấp nhận được ngay cả khi cánh tay robot có chức năng PFL.
Loại cobot nào phù hợp nhất để vận hành máy móc?
Cánh tay robot PFL rất hấp dẫn khi người vận hành cần truy cập thường xuyên và các chi tiết dễ thao tác. Khái niệm dừng giám sát (SSM) hoặc SSM có thể tốt hơn khi robot cần tốc độ di chuyển trong khu vực trống cao hơn và việc tiếp cận của con người không thường xuyên. Sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào thời gian đóng/mở cửa, tải trọng, tầm với, vị trí đặt chi tiết và tần suất người vào khu vực làm việc.
Loại robot cộng tác nào tốt nhất cho việc hàn?
Việc hướng dẫn bằng tay có thể đơn giản hóa việc tạo đường hàn cho các sản phẩm hàn hỗn hợp phức tạp, trong khi cánh tay robot cố định với khả năng giám sát có thể mang lại năng suất tốt hơn cho sản xuất lặp lại. Khói hàn, nhiệt, bức xạ hồ quang hoặc laser, bộ cấp dây, các chi tiết sắc nhọn và đồ gá vẫn là những mối nguy hiểm trong quá trình hàn. Cánh tay robot cộng tác không loại bỏ nhu cầu về các biện pháp bảo vệ chuyên biệt cho từng quy trình.
Sự khác biệt giữa PFL và việc giám sát tốc độ và khoảng cách là gì?
PFL kiểm soát rủi ro từ tiếp xúc có thể dự đoán trước bằng cách giới hạn công suất, lực và áp suất trong phạm vi ứng dụng đã được kiểm định. SSM nhằm mục đích ngăn ngừa tiếp xúc nguy hiểm bằng cách duy trì khoảng cách bảo vệ thông qua cảm biến và điều khiển chuyển động đạt tiêu chuẩn an toàn. Nhiều ứng dụng kết hợp cả hai: chạy nhanh hơn khi khu vực an toàn, sau đó giảm tốc độ hoặc dừng lại khi có người đến gần.
Robot cộng tác hai tay phát huy tác dụng khi nào?
Giải pháp một cánh tay robot rất hữu ích khi một cánh tay phải giữ, định hướng hoặc căng một chi tiết trong khi cánh tay kia thực hiện một thao tác khác, và khi sự phối hợp đó có thể thay thế các giá đỡ hoặc giàn giáo. Nếu một giá đỡ đơn giản và một cánh tay robot có thể đạt được kết quả tương tự, thì giải pháp một cánh tay thường dễ lập trình, kiểm định và bảo trì hơn.
Khi nào thì nên chọn robot cộng tác di động?
Hãy chọn robot thao tác di động khi một hệ thống có thể tạo ra giá trị trên nhiều trạm làm việc và việc di chuyển là một phần quan trọng của công việc hiện tại. Kiểm tra độ chính xác khi kết nối, điều kiện sàn, lưu lượng giao thông, sạc pin, vùng phủ sóng không dây, độ ổn định của đế và những gì xảy ra khi điểm đến bị chiếm dụng hoặc tuyến đường bị chặn.
Robot cộng tác có tải trọng lớn có an toàn khi ở gần người không?
Chúng có thể hỗ trợ các ứng dụng hợp tác, nhưng khối lượng chuyển động lớn hơn làm tăng động năng và có thể làm tăng mức độ nghiêm trọng của việc kẹt hoặc nghiền. Việc sử dụng an toàn phụ thuộc vào tải trọng, quán tính, tốc độ, hiệu suất dừng, hình dạng của bộ kẹp và phôi, các biện pháp tách biệt và đánh giá rủi ro toàn diện—chứ không chỉ dựa vào nhãn tải trọng.
Tôi nên so sánh chi phí và lợi tức đầu tư (ROI) của robot cộng tác như thế nào?
So sánh các hệ thống đã được lắp đặt hoàn chỉnh và những lợi ích thực tế có thể đạt được. Bao gồm dụng cụ, thiết bị cố định, thiết bị an toàn, kỹ thuật, thiết bị quy trình, đào tạo, thẩm định, bảo trì và thay đổi cơ sở vật chất. Mô hình hóa nguồn nhân lực có thể được tái sử dụng thực sự, tiết kiệm chi phí, sản lượng bán được bổ sung, thời gian hoạt động và thời gian ngừng hoạt động thực tế thay vì chỉ dựa vào ước tính thời gian hoàn vốn chung chung.
Các nguồn tài liệu chính được sử dụng cho hướng dẫn này
- ISO 10218-1: 2025 — Các yêu cầu an toàn đối với robot công nghiệp dưới dạng máy móc chưa hoàn thiện.
- ISO 10218-2: 2025 — Yêu cầu đối với các ứng dụng robot công nghiệp và các cụm robot.
- ISO / TS 15066: 2016 — Hệ thống robot công nghiệp cộng tác và môi trường làm việc; ISO liệt kê tiêu chuẩn này là đã được công bố và đang trong quá trình sửa đổi.
- Sổ tay kỹ thuật OSHA, Hệ thống robot công nghiệp và An toàn hệ thống robot công nghiệp — Đánh giá rủi ro và hướng dẫn ứng dụng hợp tác.
- Thông tin sản phẩm Universal Robots UR20 — Ví dụ hiện tại về nền tảng robot cộng tác có tải trọng cao và tầm hoạt động xa.
- Danh mục robot cộng tác của ABB — YuMi và các kiến trúc hợp tác khác.
- Omron Mobile Manipulator — Ví dụ về sự kết hợp giữa cánh tay robot cộng tác và robot di động tự hành.
Hướng dẫn này hỗ trợ việc lập kế hoạch ứng dụng ban đầu. Nó không phải là đánh giá an toàn máy móc, quyết định pháp lý, chứng nhận tiêu chuẩn hoặc thay thế cho việc tích hợp và kiểm định chất lượng.