Tay Gắp Robot Và Các Loại Tay Gắp được Dùng Trong Sản Xuất

Tay gắp Robot, gripper robot là gì?

Nói một cách đơn giản nhất, tay gắp robot hay còn được gọi là Gripper Robot là thiết bị giúp robot cầm và nắm các vật thể. Khi được kết hợp với cánh tay robot công nghiệp cộng tác (hay ‘cobot’), tay gắp cho phép các nhà sản xuất tự động hóa các quy trình sản xuất quan trọng như kiểm tra, lắp ráp, chọn & lắp và chăm sóc máy móc.Ta có thể xem các tay gắp này như những bàn tay con người thực thụ; chúng được đặt ở cuối cánh tay cobot, và cho phép ta có được lực của cánh tay và sự khéo léo của bàn tay. Sự kết hợp này mang đến vô vàn tiềm năng trong việc xử lý vật liệu bằng cobot, từ việc sắp xếp các thùng hàng lớn đến việc di chuyển các cấu phần điện tử nhỏ và tinh vi.

Có nhiều loại tay gắp khác nhau tương thích với cánh tay robot UR. Một số tay gắp được thiết kế với năm ngón tay, giống hệt như bàn tay người. Tuy nhiên, vẫn có những tay gắp với từ hai đến ba ngón tay, hoặc tay gắp có hình dạng giống như cần móc, hoặc các loại tay gắp cơ khí, tay gắp có móc giác hút lớn và thậm chí là tay gắp trông như túi khí. Do có vô vàn mẫu mã để chọn lựa, việc chọn ra một loại tay gắp phù hợp nhất với mỗi ứng dụng cũng khá khó khăn. 

Phân loại tay gắp Robot, gripper robot?

Việc chọn được một loại tay gắp phù hợp cho bàn tay robot tự động không hề dễ dàng, nhất là khi có quá nhiều loại tay gắp tự động và quá nhiều thuật ngữ chuyên ngành liên quan.Tuy nhiên, theo nhu cầu sử dụng chung, tay gắp được chia thành từ 5 đến 6 loại chính, mỗi loại được phân biệt dựa trên các phương pháp vận hành và/hoặc điều khiển của chính loại tay gắp đó.  

Tay gắp chân không

Tay gắp chân không sử dụng sự chênh lệch giữa áp suất không khí và chân không để nâng, giữ và di chuyển vật thể. Cụ thể, chân không (hay còn gọi là ‘lưu lượng chân không’) được tạo ra bằng máy bơm điện cơ mini hoặc máy bơm chạy bằng khí nén. Lưu lượng chân không phải được duy trì không bị gián đoạn để robot lắp ráp của bạn có thể giữ chặt vật thể mà nó đang cầm lên một cách an toàn.

Tay gắp chân không

Các tay gắp sử dụng khí nén có công suất nhiều hơn gấp bốn đến mười lần so với các bộ phận điện cơ tương ứng. Nhờ đó, đây là sự lựa chọn tối ưu cho các nhiệm vụ nâng đỡ vật nặng. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng đòi hỏi sự linh hoạt cao, các tay gắp chân không điện cơ lại phù hợp hơn. Các tay gắp chân không này được dùng để tự động hoá nhiều nhiệm vụ khác nhau, phổ biến nhất là đóng gói và bốc xếp hàng lên/xuống pallet.Ví dụ, Nortura, một cơ sở cung cấp thịt ở Na-Uy, đã triển khai một cobot UR10 được tích hợp tay gắp chân không để tối ưu hóa công đoạn bốc xếp hàng lên/xuống pallet. DCL Logistics, một công ty cung cấp dịch vụ logistics tại Mỹ, đã cho kết hợp một robot cộng tác UR10e với tay gắp chân không Piab piCOBOT để đảm nhiệm các công việc chọn và đóng hộp vật phẩm tại trung tâm xử lý đơn hàng của công ty.Ưu điểm của các tay gắp chân không chính là khả năng xử lý nhiều vật phẩm khác nhau (thậm chí khi các vật phẩm này bị đặt không đúng vị trí) và giá thành rẻ hơn những loại tay gắp khác. Nhược điểm của loại tay gắp này là chi phí điện tăng thêm để vận hành máy bơm khí nén hoặc máy bơm chân không cao và không phù hợp để hoạt động trong môi trường bụi bặm.

Tay gắp khí nén

Tay gắp khí nén sử dụng khí nén và pittông để kích hoạt bộ ‘hàm’ (hay còn gọi là ‘các ngón tay’). Thường thấy trong các cấu hình dạng 2-ngón và 3-ngón, các tay gắp khí nén có thể thao tác linh hoạt trong đa dạng nhiều ứng dụng.

Tay gắp khí nén

Ví dụ như Toolcraft Inc, một xưởng sửa chữa máy móc tại Washington, Mỹ, đã ứng dụng tay gắp khí nén PHD PneuConnect để tự động hoá công việc chăm sóc máy móc phức tạp gồm ba công đoạn bên trong máy CNC. Cùng với sự kết hợp của robot cộng tác UR5e (robot này đã giúp làm giảm tính lặp lại xuống còn 30 micrômét), hệ thống đã có thể hỗ trợ đặt các bộ phận vào trong máy CNC. Sau khi máy CNC đã hoàn thành các nhiệm vụ, hệ thống này nhúng các bộ phận đã xử lý vào dung dịch rửa và đưa các bộ phận này đi qua máy khí. Cuối cùng, đặt các bộ phận sạch và khô lên kệ để vận chuyển.Ưu điểm của các tay gắp khí nén bao gồm giá thành rẻ, lực gắp lớn, khả năng hoạt động trong không gian hẹp và thời gian phản hồi nhanh. Mặc dù các tay gắp khí nén có thể giải quyết tốt các công đoạn đơn lẻ nhưng chúng lại không phù hợp với các đơn vị sản xuất nhiều thành phẩm khác nhau với số lượng nhỏ. Ngoài ra, khả năng điều khiển vị trí và lực của loại tay gắp này có giới hạn, và chúng cần không khí nén để có thể hoạt động. 

Tay gắp thuỷ lực

Hoạt động dựa vào dung dịch thuỷ lực, tay gắp thủy lực có công suất gắp hơn hẳn các sản phẩm tay gắp khí nén, phù hợp cho các ứng dụng nặng.Ưu điểm chính của tay gắp thuỷ lực là công suất gắp vượt trội. Tuy nhiên, đi cùng đó là một số nhược điểm về vấn đề xử lý dầu, máy bơm và bể chứa nước. Do đó, tay gắp thuỷ lực cần chi phí bảo trì cao hơn các loại tay gắp khác và chúng cũng không thích hợp để sử dụng trong đa số các phòng sạch và các ứng dụng y tế khác. 

Tay gắp điện

Tay gắp điện được sử dụng phổ biến cho các cobot trong ứng dụng chăm sóc máy móc và chọn & lắp. Mặc dù loại tay gắp này không có công suất gắp bằng tay gắp thuỷ lực nhưng chúng lại phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao và lực gắp nhẹ/vừa phải. Tay gắp điện thường sẽ có cấu hình hai hàm và ba hàm, và dạng 3 hàm gắp thường được ứng dụng để xử lý các vật hình tròn/trụ.Ví dụ, STAMIT, một công ty sản xuất máy công cụ tại Cộng Hoà Séc, đã dùng tay gắp điện 2 ngón của Robotiq và cobot UR10 để đảm nhiệm các nhiệm vụ chăm sóc máy CNC trong môi trường sản xuất đa dạng (với tổng cộng 4,000 công cụ khác nhau và 12 triệu bộ phận mỗi năm).Điểm nổi bật của tay gắp điện trong tự động hóa sản xuất chính là sự điều khiển. Phần lớn các tay gắp điện thường đi kèm với các bộ vi xử lý giúp bạn điều chỉnh tốc độ và lực gắp. Việc trang bị thêm bộ cảm biến lực giúp tay gắp điện có thể dễ dàng xử lý nhiều bộ phận khác nhau. Mặt khác, mặc dù tay gắp điện được cải tiến công suất qua từng năm nhưng nhìn chung loại tay gắp này vẫn có công suất gắp ít hơn tay gắp khí nén trong khi giá thành lại cao hơn.

Lưu ý nhỏ trong thuật ngữ tay gắp

Chúng tôi phân loại tay gắp dựa trên các phương pháp vận hành. Tuy nhiên, vẫn có nhiều cách khác để phân biệt các loại tay gắp này, ví dụ như theo hình dạng, ta có ‘tay gắp song song’, ‘tay gắp mềm’ và ‘tay gắp góc cạnh’. Ngoài ra, hẳn bạn đã gặp qua cụm từ ‘tay gắp thích ứng’, ‘tay gắp cơ khí’ và ‘vuốt’. Đừng quá lo lắng về thuật ngữ bổ sung này; chúng sẽ được giải thích khi chúng ta tìm hiểu chi tiết hơn về các loại tay gắp khác nhau trong các phần dưới đây.

Lựa chọn tay gắp Robot phù hợp?

Có nhiều yếu tố cần lưu ý khi chọn lựa tay gắp, nhưng yếu tố quan trọng nhất vẫn là ứng dụng cụ thể mà doanh nghiệp cần. Công ty Robotics Việt Nam - Universal Robots sẽ hỗ trợ bạn bằng hệ sinh thái UR+ bao gồm đủ chủng loại tay gắp được thiết kế chuyên dụng cho hầu hết các nhiệm vụ sản xuất phổ biến. Tuy vậy, khi chọn tay gắp cho robot cộng tác, ta vẫn nên cân nhắc những vấn đề sau:

+ Tay gắp sẽ chuyên xử lý một hay nhiều vật phẩm khác nhau?+ Loại vật phẩm mà tay gắp sẽ xử lý – ví dụ như thực phẩm, linh kiện điện-- là gì?+ Hình dáng các vật phẩm cần tay gắp xử lý là gì? (Phẳng, cong, không đồng đều)+ Tay gắp có được triển khai trong môi trường phòng sạch hay không?+ Bạn có cần dữ liệu phản hồi từ chính tay gắp không?+ Các chứng nhận đi cùng với tay gắp là gì (ví dụ như chứng nhận an toàn thực phẩm, tương thích IP7 và vâng vâng.) Tải trọng cần thiết của tay gắp là bao nhiêu?+ Tay gắp có cần phải vận hành trong không gian hẹp hay không?

Có những loại thiết bị đầu cuối nào?

Thuật ngữ ‘thiết bị đầu cuối’ (hay ‘công cụ cuối cánh tay robot’ (EOAT)) được dùng để diễn tả các thiết bị được gắn vào cuối cánh tay robot. Tay gắp là một trong nhiều thiết bị đầu cuối, ngoài ra còn nhiều thiết bị tương tự. Ví dụ, có thể gắn một camera thông minh ở cuối cánh tay robot để hỗ trợ các nhiệm vụ kiểm tra. Hoặc một thiết bị hàn có thể được gắn làm thiết bị đầu cuối của một cánh tay robot cầm vật để tự động hoá các nhiệm vụ hàn một cách an toàn.Các thiết bị đầu cuối khác được dùng cho nhiệm vụ phân phối. Hoặc một thiết bị hàn có thể được gắn làm thiết bị đầu cuối của một cánh tay robot cầm vật để tự động hoá các nhiệm vụ hàn một cách an toàn. Các thiết bị đầu cuối khác được dùng cho nhiệm vụ phân phối.Tham khảo thêm:Ứng dụng AI và Machine Learning trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩmIntel đầu tư 132 triệu đô la vào các công ty khởi nghiệp AI