So sánh cánh tay robot 4 trục và 6 trục, loại nào phù hợp hơn?

Cánh tay robot 4 trục và 6 trục là hai loại robot công nghiệp phổ biến, mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng biệt. Việc lựa chọn loại nào phù hợp còn phụ thuộc vào mục đích sử dụng, yêu cầu kỹ thuật và ngân sách đầu tư. Vậy sự khác biệt giữa robot 4 trục và 6 trục là gì? Doanh nghiệp nên chọn loại nào để tối ưu hiệu quả vận hành? Cùng Huỳnh Long tìm hiểu chi tiết trong bài viết sau nhé!

Giới thiệu về cánh tay robot công nghiệp

Cánh tay robot công nghiệp là gì?

Cánh tay robot công nghiệp là thiết bị tự động hoá có cấu tạo mô phỏng cánh tay người, thực hiện các thao tác như gắp, lắp ráp, hàn, sơn, đóng gói,.. trong dây chuyền sản xuất. Đây là thành phần quan trọng trong hệ thống robot công nghiệp.

Sở dĩ gọi là “cánh tay” vì robot có cấu tạo tương tự tay người: gồm nhiều khớp nối và đoạn tay (links), có thể di chuyển linh hoạt trong không gian để thực hiện các công việc khác nhau.

Degrees of Freedom (DOF) là số lượng chuyển động độc lập mà robot có thể thực hiện. Mỗi DOF tương ứng với một khớp hoặc trục quay/tịnh tiến. Thông thường, cánh tay robot công nghiệp có từ 4 đến 7 DOF, cho phép di chuyển linh hoạt trong không gian 3D.

Lịch sử phát triển của cánh tay robot tại thế giới và Việt Nam

Năm 1959, robot công nghiệp đầu tiên có tên UNIMATE ra đời tại Mỹ, ứng dụng trong ngành ô tô. Từ đó, công nghệ robot phát triển mạnh mẽ tại Nhật, Châu Âu và lan rộng toàn cầu.

Ứng dụng robot công nghiệp bắt đầu từ cuối thập niên 90, chủ yếu trong các nhà máy FDI (doanh nghiệp nước ngoài). Những năm gần đây, robot ngày càng được quan tâm và đầu tư trong doanh nghiệp nội địa, đặc biệt ở lĩnh vực sản xuất ô tô, điện tử, thực phẩm, logistics.

Xu hướng ứng dụng tự động hoá trong sản xuất hiện đại

Trong bối cảnh cách mạng công nghiệp 4.0, tự động hóa đang trở thành xu hướng tất yếu trong ngành sản xuất hiện đại. Việc ứng dụng robot công nghiệp và các hệ thống điều khiển tự động giúp doanh nghiệp nâng cao năng suất, tối ưu chi phí, giảm phụ thuộc vào lao động thủ công và đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều.

Đặc biệt, trong các ngành yêu cầu độ chính xác cao như điện tử, ô tô, cơ khí, thực phẩm,… việc đầu tư vào tự động hoá không chỉ giúp tăng khả năng cạnh tranh mà còn đáp ứng được yêu cầu về tốc độ và linh hoạt trong sản xuất. Đây cũng là bước chuyển quan trọng giúp doanh nghiệp thích ứng với xu thế toàn cầu hoá và chuyển đổi số.

Cấu tạo cơ bản của cánh tay robot công nghiệp

Các bộ phận phận chính của cánh tay robot

Bộ điều khiển (Controller)

Đây là “bộ não” của robot. Bộ điều khiển có nhiệm vụ:

• Nhận lệnh từ con người hoặc phần mềm điều khiển.
• Xử lý dữ liệu cảm biến gửi về.
• Điều khiển chuyển động của các bộ phận trên robot theo chương trình lập trình sẵn.

Controller càng hiện đại thì robot càng có khả năng xử lý tác vụ phức tạp và phối hợp nhiều chuyển động đồng thời.

Thân robot (Arm/Body)

Là phần khung xương chính của robot, gồm các khớp nối và liên kết các bộ phận lại với nhau. Thân robot thường có dạng tay đòn, với nhiều đoạn (link) nối tiếp nhau thông qua các khớp quay (joint) hoặc trượt (slide). Thân robot quyết định phạm vi làm việc và khả năng vươn tới của robot.

Động cơ truyền động (Servo Motor hoặc Stepper Motor)

Động cơ giúp các khớp của cánh tay robot chuyển động theo chỉ định từ bộ điều khiển. Có 2 loại động cơ phổ biến:

• Servo Motor: điều khiển tốc độ và vị trí chính xác, có phản hồi vị trí.
• Stepper Motor: di chuyển theo bước, thích hợp với chuyển động đơn giản.

Việc lựa chọn động cơ tùy vào yêu cầu tải trọng, tốc độ và độ chính xác của robot.

Cảm biến (Sensor)

Cảm biến đóng vai trò quan trọng giúp robot:

• Phát hiện vị trí, lực tác động, nhiệt độ, khoảng cách…
• Phản hồi dữ liệu về bộ điều khiển để điều chỉnh thao tác phù hợp.

Một số loại cảm biến phổ biến: cảm biến vị trí, cảm biến lực, cảm biến va chạm, cảm biến hình ảnh,…

Số trục tự do(Degrees of Freedom – DOF)

Số trục tự do (DOF) là số lượng chuyển động độc lập mà cánh tay robot có thể thực hiện trong không gian.Mỗi trục tương ứng với một chuyển động cơ bản như: xoay, nghiêng, trượt,…

Robot có nhiều DOF sẽ thực hiện được các chuyển động phức tạp, linh hoạt hơn khi thao tác trong không gian chật hẹp hoặc yêu cầu chính xác cao. Thông thường, cánh tay robot công nghiệp có từ 3 đến 7 DOF.

Ý nghĩa của từng trục trên robot

Vật liệu sử dụng trong cấu tạo robot

Việc lựa chọn vật liệu chế tạo ảnh hưởng trực tiếp đến trọng lượng, độ bền, khả năng chịu tải và chi phí sản xuất của cánh tay robot. Một số vật liệu phổ biến gồm:

Nguyên lý hoạt động của cánh tay robot công nghiệp

Cánh tay robot công nghiệp hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa cơ cấu cơ khí chính xác, hệ thống truyền động, bộ điều khiển và phần mềm lập trình. Mục tiêu là mô phỏng chuyển động và thao tác giống con người, nhưng với độ chính xác và tốc độ cao hơn, phục vụ cho các dây chuyền sản xuất hiện đại.

Cơ chế truyền động và điều khiển

Cơ chế truyền động đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra chuyển động cho từng khớp của cánh tay robot. Hai loại động cơ phổ biến nhất hiện nay là:

• Servo Motor: Đây là động cơ có khả năng điều khiển vị trí, tốc độ và lực xoắn một cách chính xác. Servo Motor được sử dụng nhiều ở các khớp cần chuyển động linh hoạt và chính xác cao.
• Stepper Motor: Là loại động cơ bước, chuyển động theo từng góc cố định. Stepper Motor thích hợp cho các chuyển động lặp lại, dễ kiểm soát và có độ chính xác tương đối.

Ngoài ra, hệ thống điều khiển trung tâm đóng vai trò xử lý tín hiệu, nhận lệnh từ phần mềm lập trình và điều phối hoạt động của toàn bộ robot.

Robot công nghiệp vận hành dựa trên chương trình được lập trình sẵn (offline programming) hoặc lập trình trực tiếp trên robot (online programming). Thông qua bộ điều khiển trung tâm, robot nhận lệnh thực hiện các thao tác như:

• Di chuyển theo quỹ đạo đã định sẵn
• Thực hiện thao tác cầm, nắm, hàn, lắp ráp…
• Phản hồi tín hiệu cảm biến và điều chỉnh hành vi phù hợp

Phần mềm lập trình robot thường sử dụng các ngôn ngữ chuyên dụng như: RAPID, KRL, URScript, hoặc tích hợp giao diện lập trình trực quan.

Tích hợp công nghệ mới

Trong xu hướng sản xuất thông minh, cánh tay robot công nghiệp ngày càng được tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến:

• AI – Trí tuệ nhân tạo: Cho phép robot nhận diện vật thể, phân tích dữ liệu hình ảnh, xử lý tình huống phức tạp và tự đưa ra quyết định tối ưu.
• IoT – Internet of Things: Kết nối robot với hệ thống sản xuất hoặc đám mây, giúp giám sát, thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa một cách hiệu quả.
• Machine Learning: Robot có khả năng học hỏi từ quá trình vận hành, tối ưu hóa chuyển động và cải tiến quy trình dựa trên dữ liệu thực tế.
• Tự động tối ưu hoá và học hỏi hành vi trong sản xuất: Nhờ sự kết hợp giữa AI, IoT và Machine Learning, robot có thể tự động điều chỉnh hoạt động, phát hiện lỗi và đề xuất phương án cải tiến quy trình làm việc, giúp tăng năng suất và giảm thiểu sai sót.

Phân loại các loại cánh tay robot công nghiệp

Phân loại theo số trục

• Robot 2 trục: Có 2 chuyển động chính, thường là xoay và di chuyển lên xuống. Các tác vụ đơn giản như bốc xếp hàng hóa nhẹ, di chuyển vật liệu trong phạm vi nhỏ.
• Robot 3 trục: Có thêm trục chuyển động theo phương ngang hoặc dọc. Phù hợp cho các dây chuyền sản xuất đơn giản, cần thao tác nhẹ nhàng và ít linh hoạt.
• Robot 4 trục: Có thể xoay trục để thay đổi hướng tiếp cận vật thể. Lắp ráp, bốc xếp, đóng gói sản phẩm trong công nghiệp thực phẩm, điện tử.
• Robot 6 trục: Có khả năng di chuyển linh hoạt như cánh tay con người, thao tác trong không gian 3D phức tạp. Sử dụng nhiều trong hàn, phun sơn, lắp ráp chính xác, pallet hóa.
• Robot 7 trục: Tích hợp thêm 1 trục giúp robot tránh chướng ngại vật tốt hơn, tăng phạm vi làm việc và tính linh hoạt. Các ngành đòi hỏi độ chính xác cao như y tế, nghiên cứu, công nghiệp ô tô.

Phân loại theo hình dạng, cấu trúc

• Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm): Cấu trúc cánh tay dạng khớp quay, chuyển động nhanh theo phương ngang. Lắp ráp linh kiện điện tử, bốc xếp, kiểm tra sản phẩm.
• Robot Delta: Thiết kế dạng cánh tay song song, chuyển động tốc độ cao và chính xác. Đóng gói, phân loại sản phẩm nhẹ, đặc biệt phổ biến trong ngành thực phẩm.
• Robot Cartesian (Robot tọa độ thẳng): Di chuyển theo 3 trục X, Y, Z vuông góc với nhau. Cắt gọt vật liệu, in 3D, vận chuyển hàng hóa trên dây chuyền.
• Robot Cánh Tay Robot 6 Trục (Articulated Robot): Cấu trúc khớp nối linh hoạt, mô phỏng chuyển động tay người. Hàn, phun sơn, lắp ráp, gia công vật liệu, ứng dụng phổ biến nhất trong công nghiệp nặng và tự động hóa phức tạp.

So sánh cánh tay robot 4 trục và 6 trục

Điểm giống nhau

Cánh tay robot 4 trục và 6 trục đều có những đặc điểm chung cơ bản như sau:

• Đều được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực sản xuất tự động hoá, đặc biệt là trong các dây chuyền lắp ráp, đóng gói, palletizing, xử lý vật liệu,…
• Đều có khả năng lập trình và điều khiển tự động theo yêu cầu của người sử dụng.
• Giúp nâng cao hiệu suất lao động, tối ưu hoá quy trình sản xuất và giảm chi phí nhân công.

Điểm khác nhau

Ưu nhược điểm của robot 4 trục và 6 trục

Robot 4 trục

Ưu điểm:

• Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, bảo trì.
• Tốc độ di chuyển nhanh, chính xác cao, phù hợp với các thao tác gắp đặt.
• Giá thành thấp hơn robot 6 trục, tối ưu chi phí đầu tư.
• Chiếm ít không gian hơn, phù hợp dây chuyền gọn nhẹ.

Nhược điểm:

• Độ linh hoạt hạn chế, chỉ hoạt động tốt trên mặt phẳng hoặc thao tác đơn giản.
• Không phù hợp cho các tác vụ cần góc nghiêng phức tạp hoặc không gian 3D.
• Giới hạn về khả năng tiếp cận các vị trí phức tạp.

Robot 6 trục

Ưu điểm:

• Độ linh hoạt cực cao, có thể xoay, nghiêng, gập ở nhiều góc độ khác nhau.
• Làm việc tốt trong không gian 3D, phù hợp hầu hết ứng dụng từ hàn, lắp ráp, phun sơn, đóng gói, kiểm tra…
• Thay thế được nhiều thao tác tay người.
• Thích hợp với sản phẩm có hình dạng phức tạp.

Nhược điểm:

• Chi phí đầu tư cao hơn robot 4 trục.
• Tốc độ di chuyển chậm hơn (vì cấu tạo phức tạp).
• Yêu cầu kỹ thuật lập trình cao hơn, vận hành, bảo trì đòi hỏi kỹ sư có tay nghề.
• Chiếm nhiều không gian làm việc hơn.

Ứng dụng thực tế của cánh tay robot trong công nghiệp

Ngành điện tử – Công nghệ cao

Trong ngành điện tử và công nghệ cao, cánh tay robot được sử dụng trong các công đoạn lắp ráp linh kiện, kiểm tra chất lượng sản phẩm, gắp và di chuyển các vi linh kiện với độ chính xác cao. Những nhà máy sản xuất thiết bị điện tử của Samsung, LG, Canon tại Việt Nam đều đã đầu tư hệ thống robot tự động hoá nhằm đáp ứng yêu cầu sản xuất số lượng lớn nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác tuyệt đối.

Ngành ô tô – Cơ khí chế tạo

Trong lĩnh vực ô tô và cơ khí chế tạo, robot công nghiệp được ứng dụng trong các công đoạn hàn khung gầm, sơn tự động, lắp ráp chi tiết và kiểm tra chất lượng sản phẩm. Các nhà máy lớn như Thaco, VinFast đều sử dụng robot để tăng tốc độ sản xuất, giảm thiểu sai sót trong quá trình lắp ráp và đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe.

Ngành thực phẩm – Đóng gói – Kho vận

Ngành thực phẩm và kho vận tận dụng cánh tay robot trong quá trình đóng gói, dán nhãn, phân loại sản phẩm, xếp hàng lên pallet và vận chuyển trong kho. Các doanh nghiệp như Acecook, Vinamilk, TH True Milk,… đã đầu tư robot để tối ưu hóa chuỗi cung ứng và tự động hóa kho vận nhằm tăng tính cạnh tranh và giảm chi phí nhân công.

Ngành nhựa – Đúc khuôn – Lấy sản phẩm

Trong ngành nhựa, robot thường được ứng dụng cho việc lấy sản phẩm ra khỏi khuôn đúc, cắt tỉa bavia, kiểm tra sản phẩm lỗi và đóng gói tự động. Những doanh nghiệp sản xuất linh kiện nhựa tại khu công nghiệp Bình Dương, Đồng Nai, Bắc Ninh,… đã triển khai robot nhằm nâng cao năng suất và ổn định chất lượng sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp về cánh tay robot

Cánh tay robot công nghiệp giá bao nhiêu?

Giá cánh tay robot công nghiệp hiện nay rất đa dạng, tùy thuộc vào số lượng trục, thương hiệu và tính năng của từng dòng sản phẩm. Tham khảo mức giá phổ biến trên thị trường:

• Robot 4 trục: Giá dao động từ 150 – 300 triệu VNĐ, phù hợp với các công việc đơn giản như gắp đặt, đóng gói, xếp hàng hóa.
• Robot 6 trục: Giá từ 400 triệu đến 1 tỷ VNĐ trở lên, thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi tính linh hoạt, độ chính xác và khả năng hoạt động đa hướng trong không gian.

Ngoài ra, chi phí đầu tư có thể thay đổi theo yêu cầu tùy chỉnh, phần mềm điều khiển và hệ thống tích hợp đi kèm.

Ứng dụng phổ biến của cánh tay robot công nghiệp là gì?

Cánh tay robot công nghiệp được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất nhờ khả năng làm việc nhanh, chính xác, ổn định và liên tục. Một số ứng dụng phổ biến nhất có thể kể đến như:

• Lắp ráp linh kiện điện tử, ô tô, thiết bị y tế, linh kiện cơ khí…
• Hàn, sơn, cắt laser, gắp sản phẩm trong dây chuyền tự động hóa.
• Đóng gói, dán tem nhãn, xếp hàng hóa lên pallet, quản lý kho bãi thông minh.
• Hỗ trợ trong sản xuất thực phẩm, dược phẩm, đồ uống, logistic…

Việc ứng dụng cánh tay robot giúp doanh nghiệp tăng năng suất, giảm sai sót và tối ưu chi phí lao động.

Nên chọn robot 4 trục hay 6 trục?

Tùy vào nhu cầu sử dụng và ngân sách đầu tư, doanh nghiệp có thể cân nhắc lựa chọn giữa robot 4 trục và robot 6 trục:

• Robot 4 trục: Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ vận hành, bảo trì. Phù hợp gắp đặt sản phẩm, xếp hàng, đóng gói, các thao tác chuyển động theo mặt phẳng đơn giản
• Robot 6 trục: Độ linh hoạt cao, chuyển động đa hướng trong không gian 3D, khả năng làm việc phức tạp. Thích hợp để hàn, sơn, lắp ráp linh kiện, thao tác trong môi trường chật hẹp hoặc yêu cầu độ chính xác cao

Xem thêm:

• Hướng dẫn tối ưu về GMP trong ngành thực phẩm
• Ứng dụng của máy in phun date trong sản xuất dây cáp điện
• Tại sao nên chọn máy in phun công nghiệp của Huỳnh Long?

Hy vọng với những chia sẻ trên sẽ giúp bạn hiểu rõ cánh tay robot 4 trục và 6 trục, từ đó lựa chọn cho doanh nghiệp của mình loại cánh tay robot phù hợp. Nếu bạn có nhu cầu lựa chọn thiết bị công nghiệp phục vụ cho nhu cầu sản xuất, hãy liên hệ ngay với Huỳnh Long qua hotline 0961 166 388 nhé!

Theo dõi Fanpage của Huỳnh Long tại đây.

🔰Liên hệ để được hỗ trợ tư vấn, mua hàng:

CÔNG TY CỔ PHẦN THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP HUỲNH LONG

📲: (+84) (28) 3592 6789 / 028 2253 5672 / 0961 166 388

📧: marketing@huynhlong.com.vn

🌐: huynhlong.com.vn

📌: Lô J35, KDC Phú Nhuận, 659 Đỗ Xuân Hợp, P. Phước Long B, TP Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh.