Trong nhiều nhà máy, không phải công đoạn nào cũng cần một hệ thống robot công nghiệp quy mô lớn. Những công việc lặp lại như gắp đặt, cấp phôi, đóng gói, đóng thùng hay xếp pallet có thể được xem xét tự động hóa bằng robot cộng tác để giảm thao tác thủ công và tăng tính ổn định của quy trình.

Robot cộng tác (Cobot) là gì?

Robot cộng tác, thường gọi là Cobot (Collaborative Robot), là robot được thiết kế cho các ứng dụng có khả năng phối hợp gần hơn với con người so với nhiều hệ thống robot công nghiệp truyền thống. Cobot thường có kết cấu tương đối gọn, có thể lập trình cho nhiều tác vụ và phù hợp với các dự án tự động hóa linh hoạt.

Điểm quan trọng là robot cộng tác không đồng nghĩa với mọi ứng dụng đều có thể vận hành cạnh con người mà không cần biện pháp bảo vệ. Mức độ an toàn phải được đánh giá trên toàn bộ ứng dụng, bao gồm robot, tốc độ, tải trọng, end-effector, sản phẩm và môi trường vận hành.

Trong sản xuất, Cobot có thể được tích hợp thêm đầu gắp, cảm biến, camera, băng tải và thiết bị ngoại vi. Nhờ đó, cùng một nền tảng robot công nghiệp có thể được cấu hình cho nhiều yêu cầu từ gắp đặt đến palletizing.

9 ứng dụng robot cộng tác (Cobot) giúp tự động hóa dây chuyền sản xuất

Ứng dụng của robot cộng tác không giới hạn ở một ngành hoặc một công đoạn cụ thể. Điểm chung của các yêu cầu phù hợp thường là thao tác có tính lặp lại, quy trình tương đối rõ ràng và có khả năng chuẩn hóa để robot thực hiện.

1. Robot cộng tác gắp và đặt sản phẩm

Gắp và đặt là một trong những ứng dụng dễ hình dung nhất của Cobot. Robot nhận sản phẩm tại vị trí đầu vào, di chuyển theo quỹ đạo được lập trình và đặt sản phẩm đến vị trí tiếp theo.

Ứng dụng này có thể được triển khai để chuyển sản phẩm giữa băng tải, khay hoặc các công đoạn sản xuất. Khi kết hợp cảm biến hoặc hệ thống nhận dạng phù hợp, robot có thể xử lý sản phẩm theo tín hiệu thực tế của dây chuyền thay vì chỉ thực hiện một chu trình độc lập.

Lợi ích chính là giảm thao tác gắp đặt lặp lại của nhân sự. Đồng thời, doanh nghiệp có thể duy trì chu trình xử lý ổn định hơn giữa các ca sản xuất.

2. Robot cộng tác cấp và lấy phôi cho máy

Machine Tending là ứng dụng robot đảm nhiệm việc cấp phôi vào máy và lấy sản phẩm sau khi hoàn thành chu trình gia công. Công việc này thường có tính lặp lại và phụ thuộc vào nhịp hoạt động của thiết bị chính.

Robot cộng tác có thể được lập trình để lấy phôi từ vị trí chuẩn bị, đưa vào máy, chờ tín hiệu hoàn tất rồi chuyển sản phẩm ra khu vực tiếp theo. Hiệu quả của hệ thống phụ thuộc vào khả năng giao tiếp giữa Cobot và máy cũng như cách bố trí vùng cấp, nhận sản phẩm.

Ứng dụng này phù hợp khi doanh nghiệp muốn giảm thời gian nhân viên phải liên tục đứng tại một máy chỉ để thực hiện thao tác cấp và lấy sản phẩm.

3. Robot cộng tác trong lắp ráp sản phẩm

Lắp ráp là nhóm công việc gồm nhiều thao tác có thể lặp lại theo một quy trình xác định. Tùy đặc điểm sản phẩm, Cobot có thể hỗ trợ gắp chi tiết, định vị hoặc thực hiện một phần công đoạn lắp ráp.

Khả năng ứng dụng cần được đánh giá theo kích thước linh kiện, yêu cầu độ chính xác, thời gian chu kỳ và công cụ gắn ở đầu robot. Với những sản phẩm thường xuyên thay đổi, tính linh hoạt trong lập trình là yếu tố đáng quan tâm khi lựa chọn giải pháp.

Thay vì tự động hóa toàn bộ trạm lắp ráp, doanh nghiệp cũng có thể sử dụng robot cộng tác để xử lý những thao tác lặp lại và giữ con người ở những bước cần khả năng đánh giá hoặc xử lý linh hoạt hơn.

4. Cobot hàn, bôi keo và xử lý bề mặt

Ngoài gắp đặt, Cobot có thể mang công cụ để thực hiện những thao tác theo quỹ đạo như hàn, bôi keo hoặc một số công việc xử lý bề mặt. Trong trường hợp này, end-effector được thay bằng công cụ phù hợp với quy trình.

Giá trị của robot cộng tác nằm ở khả năng lặp lại đường đi đã thiết lập qua nhiều chu kỳ. Điều này có thể hỗ trợ doanh nghiệp chuẩn hóa thao tác thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào kỹ năng thủ công.

Tuy nhiên, các ứng dụng hàn hoặc xử lý bề mặt phát sinh thêm những yêu cầu an toàn riêng. Vì vậy, thiết kế hệ thống phải đánh giá cả công cụ và quy trình chứ không chỉ tính năng của Cobot.

5. Robot cộng tác hỗ trợ kiểm tra chất lượng

Cobot có thể kết hợp camera, cảm biến hoặc thiết bị đo để đưa hệ thống kiểm tra đến những vị trí được lập trình. Robot đảm nhiệm phần chuyển động, trong khi thiết bị kiểm tra thực hiện nhiệm vụ thu thập thông tin sản phẩm.

Ứng dụng này hữu ích khi một quy trình cần kiểm tra lặp lại tại nhiều vị trí. Robot cộng tác giúp duy trì quỹ đạo và vị trí kiểm tra ổn định, còn kết quả đạt hay không đạt phụ thuộc vào hệ thống cảm biến hoặc công nghệ robot kiểm tra được tích hợp.

6. Robot cộng tác trong đóng gói sản phẩm

Đóng gói là khu vực có nhiều cơ hội ứng dụng Cobot vì thường tồn tại các thao tác gắp, chuyển và sắp xếp sản phẩm. Robot có thể được bố trí giữa các công đoạn để giảm sự phụ thuộc vào thao tác bằng tay.

Tuy nhiên, Cobot chỉ là một mắt xích của hệ thống. Đối với thực phẩm dạng hạt, viên hoặc sản phẩm rời, hệ cân định lượng có thể phối hợp với máy đóng gói dạng đứng để thực hiện quá trình định lượng và tạo túi; Máy đóng gói cũng có khả năng kết nối với cân, băng tải và robot trong dây chuyền tự động.

Sau đóng gói, sản phẩm tiếp tục đến các công đoạn dán nhãn, in date, kiểm tra chất lượng và đóng thùng. Cách bố trí này giúp robot được sử dụng đúng cho những thao tác cần khả năng gắp và di chuyển thay vì thay thế các máy chuyên dụng.

7. Robot cộng tác đóng thùng sản phẩm

Khi sản lượng tăng, thao tác lấy từng sản phẩm và sắp xếp vào carton có thể trở thành điểm nghẽn sau máy đóng gói. Robot cộng tác hoặc robot Delta có thể được tích hợp vào Case Packer để tự động hóa khu vực này.

Máy dựng thùng chuẩn bị carton, robot sử dụng đầu gắp phù hợp để chuyển và sắp xếp sản phẩm theo quy cách. Sau khi đủ số lượng, thùng được chuyển đến máy dán để hoàn thiện trước khi đi qua công đoạn tiếp theo.

8. Robot cộng tác xếp hàng lên pallet

Palletizing là một trong những ứng dụng đáng chú ý của robot cộng tác ở cuối dây chuyền. Cobot tiếp nhận thùng hoặc kiện hàng từ băng tải và xếp chúng lên pallet theo mẫu đã lập trình.

Tự động hóa công đoạn này giúp giảm các thao tác nâng và xếp hàng lặp lại ở cuối line. Đồng thời, pallet được hình thành theo mẫu xếp thống nhất trước khi chuyển sang quấn màng và vận chuyển.

9. Robot cộng tác kết hợp AGV tự động hóa logistics nội bộ

Tự động hóa cuối dây chuyền chưa hoàn chỉnh nếu pallet sau khi xếp vẫn phải được vận chuyển hoàn toàn bằng phương pháp thủ công. Kết hợp robot bốc xếp pallet với AGV giúp mở rộng quá trình tự động hóa sang logistics nội bộ.

Trong cấu hình này, robot cộng tác thực hiện palletizing, còn AGV đảm nhiệm vận chuyển. Hai thiết bị có chức năng khác nhau nhưng khi được tích hợp đúng sẽ tạo dòng thành phẩm liên tục từ cuối dây chuyền đến khu vực lưu kho.

Việc triển khai cần xem xét tải trọng pallet, tuyến đường, điểm giao nhận và mặt bằng nhà máy. Đây là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến cấu hình logistics tự động phù hợp.

Robot cộng tác nằm ở đâu trong dây chuyền đóng gói thực phẩm?

Trong dây chuyền đóng gói thực phẩm, robot cộng tác thường xuất hiện rõ nhất ở các khu vực gắp sản phẩm, đóng thùng và xếp pallet. Để phát huy hiệu quả, Cobot cần được tích hợp và đồng bộ với máy đóng gói, thiết bị kiểm tra, băng tải và các thiết bị phía sau theo dòng sản phẩm của dây chuyền.

Tại Case Packer, máy dựng thùng chuẩn bị carton, robot Delta gắp sản phẩm vào thùng và máy dán thùng hoàn tất niêm phong. Thùng được cân kiểm tra trước khi Cobot pallet xếp lên pallet, sau đó pallet được quấn màng và chuyển về kho bằng AGV.

Như vậy, Cobot không thay thế toàn bộ dây chuyền mà đảm nhiệm những vị trí phù hợp với khả năng gắp, di chuyển và xếp sản phẩm. Giá trị lớn hơn đến từ việc kết nối robot với các máy chuyên dụng thành một quy trình đồng bộ.

Khi nào doanh nghiệp nên ứng dụng Robot cộng tác?

Không phải công đoạn thủ công nào cũng cần thay bằng Cobot. Doanh nghiệp nên ưu tiên những vị trí có tính lặp lại cao, đang tạo điểm nghẽn hoặc có khả năng chuẩn hóa rõ ràng.

Một số dấu hiệu đáng cân nhắc gồm:

• Công đoạn cần nhiều thao tác gắp và đặt lặp lại.
• Đóng thùng hoặc palletizing không theo kịp công suất phía trước.
• Doanh nghiệp muốn tăng sản lượng nhưng hạn chế tăng tương ứng nhân công trực tiếp.
• Nhà máy có mặt bằng cần tối ưu khi bố trí thiết bị tự động hóa.
• Nhiều công đoạn sản xuất đã tự động nhưng khâu chuyển sản phẩm vẫn phụ thuộc vào thao tác thủ công.
• Doanh nghiệp muốn tự động hóa theo từng giai đoạn thay vì thay đổi toàn bộ dây chuyền cùng lúc.
• Cần kết nối palletizing với quấn màng và vận chuyển nội bộ.

Trước khi lựa chọn robot cộng tác, doanh nghiệp cần xác định sản phẩm, tải trọng, tầm với, tốc độ, thời gian chu kỳ, đầu gắp, số SKU và không gian lắp đặt. Việc khảo sát điểm nghẽn trước khi đầu tư giúp tránh tình trạng robot có thông số tốt nhưng không giải quyết được vấn đề thực tế của dây chuyền.

Với nhà máy, cách tiếp cận phù hợp thường là khảo sát toàn bộ dòng sản phẩm, xác định công đoạn còn phụ thuộc nhiều vào nhân công rồi xây dựng lộ trình tự động hóa. Việc nâng cấp theo từng giai đoạn giúp doanh nghiệp tận dụng thiết bị sẵn có và kiểm soát ngân sách tốt hơn.

Kết luận

Robot cộng tác có thể được ứng dụng trong nhiều công đoạn từ gắp đặt, cấp phôi, lắp ráp, xử lý bề mặt và kiểm tra đến đóng gói, đóng thùng, xếp pallet và logistics nội bộ. Tuy nhiên, không phải ứng dụng nào cũng phù hợp với cùng một Cobot; lựa chọn cần dựa trên tải trọng, tốc độ, tầm với, đầu gắp và điều kiện vận hành thực tế.

Nếu doanh nghiệp đang cân nhắc ứng dụng Cobot, liên hệ ngay CVM Group để được khảo sát dây chuyền và xác định công đoạn cần tự động hóa. Từ sản phẩm, công suất, mặt bằng và thiết bị hiện hữu, CVM Group có thể tư vấn vị trí ứng dụng robot cộng tác và cấu hình hệ thống phù hợp với từng giai đoạn đầu tư.