CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về robot dịch vụ 1.1 Robot dịch vụ Robot được nghiên cứu và phát triển ngày càng rộng với nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó robot cộng tác được định hướng nghiên cứu để mở rộng thêm các ứng dụng, đặc biệt trong lĩnh vực dịch vụ. Robot dịch vụ có hai loại: loại điều khiển realtime và loại điều khiển non- realtime. Robot điều khiển non-realtime bao gồm các robot di động hoặc các cánh tay thao tác theo một quỹ đạo cố định.
Robot điều khiển realtime đó là các robot có các quỹ đạo phức tạp hoặc quỹ đạo chính xác cần phải bám theo (tracking) để thực hiện các thao tác khác nhau của con người với đặc trưng chyển động Point-to-Point. Robot dịch vụ như vậy được đưa vào sử dụng với các công việc có tính lặp lại và hoạt động bắt chước thao tác của con người. Đề tài tập trung vào lớp realtime robot. Robot trong lĩnh vực dịch vụ như trên có thể ứng dụng trong nhiều ngành, trong đó lĩnh vực ẩm thực, nhà hàng, ăn uống, dịch vụ (F&B - Food and Beverage Service).
Đây là một minh họa tốt nhất cho các hoạt động dịch vụ, và robot phục vụ cafe được chọn làm mô hình ứng dụng trong đề tài này.2 Lợi ích khi sử dụng robot dịch vụ Một số lợi ích tiêu biểu khi sử dụng robot phục vụ thay thế cho con người trong ngành dịch vụ như sau: Robot thực hiện công việc phục vụ mang đến sự tiện lợi hơn cho các cơ sở kinh doanh. Năng suất hoạt động và làm việc của robot so với con người cao hơn nhiều, điều này giúp việc kinh doanh giảm bởi được chi phí thuê nhân lực và chi phí quản lý. Một robot có thể hoạt động nhiều giờ liên tục trong ngày với các loại robot được thiết kế đặc biệt có độ bền của sản phẩm cao. 5 Đối với những công việc phục vụ đòi hỏi tính chính xác cao và có sự nguy hiểm, đưa robot vào ứng dụng robot sẽ đảm bảo hiệu quả hơn một cách rõ rệt.
Hiện nay, robot được ứng dụng trí tuệ nhân tạo AI, điều này khiến robot có thể thực hiện công việc thông minh hơn và xử lý nhận dạng đa dạng hơn với các tình huống trong công việc phục vụ của ngành dịch vụ.3 Một số robot phục vụ phổ biến hiện nay Khi nói đến robot được thiết kế và lập trình với mục đích phục vụ thì phổ biến nhất hiện nay phải để đến robot dịch vụ y tế và dịch vụ nhà hàng khách sạn. (1) Robot dịch vụ y tế Có nhiều loại robot khác nhau phục vụ y tế hiện nay được đưa vào ứng dụng. Tính đến thời điểm này, đã có hơn 12 loại robot khác nhau ứng dụng trong lĩnh vực này như: o Robot lễ tân bệnh viện. o Robot điều dưỡng.
o Robot tư vấn sức khỏe từ xa. o Robot cứu thương. o Robot phục vụ trong bệnh viện. o Robot phun xịt thuốc khử trùng.
o Robot vệ sinh bệnh viện. o Robot trị xạ. o Robot hỗ trợ phục hồi chức năng. o Robot phẫu thuật.
o Robot giao hàng ngoài trời. o Robot thực phẩm. Các loại robot này được đưa vào áp dụng thay thế cho sức người và đang làm việc hiệu quả theo chương trình lập trình sẵn và là xu hướng hiện nay. Các robot phục vụ bệnh viện không chỉ giúp các bác sĩ và nhân viên y tế thực hiện đối với các 6 nhiệm vụ phức tạp và nó còn thực hiện công việc một cách chính xác hơn, nhờ vậy khối lượng công việc của con người trong lĩnh vực này được giảm bớt và tạo hiệu quả hoạt động cao hơn cho các cơ sở y tế.
(2) Robot di động phục vụ nhà hàng Hình 1.1: Robot BellaBot phục vụ nhà hàng ở một nhà hàng Q.HCM Robot di động được sử dụng rất phổ biến trong lĩnh vực dịch vụ do chuyển động linh hoạt trên bánh xe, đặc biệt là ở các cửa hàng ăn uống, nhà hàng, khách sạn. Một robot phục vụ nhà hàng của hãng Pudu là BellaBot sử dụng trí tuệ nhân tạo, kết hợp với thiết bị định vị và định hướng với nhiệm vụ đặt món, mang món ăn cho khách. Sau khi nhận được thông tin đặt món trên hệ thống thông minh, nhân viên bếp sẽ tiến hành chế biến và đưa các món cho Bella phục vụ. Robot Bella sẽ tìm đến đúng số bàn để mang phần ăn cho khách.
Sử dụng robot phục vụ trong các nhà hàng đang là xu hướng hiện nay, đặc biệt với tình hình đại dịch Covid đang phức tạp như hiện nay thì sử dụng robot được xem là giải pháp thiết thực. Không chỉ vậy, nếu nhân viên bình thường khi phục vụ tại nhà hàng, mỗi ngày có thể phục vụ được khoảng 200 khách thì Bella có thể phục vụ từ 300 cho đến 400 khách. 7 Với sự phát triển của công nghệ định hướng và định vị mà các robot này được huấn luyện lập bản đồ nhà hàng, có thiết kế để có thể di chuyển một cách dễ dàng và êm ái, tránh được các vật cản và một số loại còn có thể giao tiếp cơ bản với khách hàng. Để mang đến sự thân thiện với khách hàng khi vào quán, các robot được thiết kế và lập trình hiển thị biểu cảm gương mặt như nháy mắt, chớp mắt, cười, … biểu cảm đa dạng.
Robot phục vụ Bella tại quán cafe có khả năng di chuyển thông minh bằng camera và cảm biến, việc di chuyển này để đảm bảo đồ uống chúng mang không bị chông chênh hoặc đổ ra ngoài. Robot Bella được lập trình theo những đường di theo giải thuật, sau khi mang cafe đến bàn của khách xong thì nó sẽ tự động di chuyển về vị trí ban đầu của mình. Hiện nay trên thị trường có nhiều loại robot phục vụ khác nhau trong nhà hàng, chúng khác nhau trong thiết kế, lập trình và khả năng làm việc ổn định. (3) Robot dịch vụ pha chế cafe Robot không chỉ phục vụ mang phần ăn trong nhà hàng mà còn được sử dụng nhiều trong pha chế thực phẩm.
Nó chính là giải pháp thay thế cho nhân viên pha chế bằng sức người rất hiệu quả. Hiện nay tay máy robot phục vụ trong quán cafe được nhiều nơi tiên phong trên thế giới đưa vào sử dụng ngày càng nhiều. Robot pha chế cafe được đặt trong một không gian nhỏ gọn tại các khu vực giải trí, nhà hàng, khách sạn, sân bay, bệnh viện, trường học … mà không cần nhân viên phục vụ. Với những tính năng này nhằm hướng tới các đô thị thông minh trong xu hướng chuyển đổi số các hoạt động của cuộc sống trong tương lai.2: Ella là sản phẩm của Crown Digital Crown Digital là một công ty khởi nghiệp dựa vào IoT với mục tiêu giải quyết những khó khăn trong ngành F&B.
Ella là sản phẩm đầu tay của Crown Digital [2]: một robot tự động được thiết kế để mô phỏng công việc của một người phục vụ cafe (hình 1. Ella có dạng một cánh tay tự động, do công ty robot Techman Robot sản xuất [3]. Ella nằm bên trong một ki-ốt trong suốt, rộng khoảng 5m2. Robot hoạt động suốt ngày đêm và có thể phục vụ khoảng 200 tách cafe mỗi giờ - nhanh gấp 4 lần so với một nhân viên pha cafe thông thường.
Các nguyên liệu pha chế - bao gồm hạt cafe và sữa tươi (được bổ sung thêm sau khi robot phục vụ khoảng 360 cốc cafe). Việc này sẽ được thực hiện bởi các nhân viên chịu trách nhiệm giám sát Ella thông qua một ứng dụng theo dõi. Trung tâm chỉ huy nội bộ của Crown Digital cho phép Ella phát hiện và giải quyết từ xa sự cố tràn nước hoặc các lỗi thiết bị khác. Robot này giải quyết được vấn đề tốc độ, tính nhất quán và khả năng đặt hàng dễ dàng.2 Robot cộng tác Robot dịch vụ là một ứng dụng phổ biến và đầy đủ nhất của robot cộng tác.
Robot cộng tác (collaborative robot - cobot) là một loại robot được thiết kế để làm 9 việc chung với con người trong một không gian chung. Một trong những điểm khác biệt giữa cobot so với robot công nghiệp chính là robot công nghiệp thường hoạt động độc lập, cần có thiết bị bảo vệ và rào chắn để tránh gây nguy hiểm đến con người; còn cobot được đánh giá cao bởi tính an toàn, chính vì thế đây được coi là trợ thủ đáng tin cậy khi làm việc cùng con người trong các hoạt động sản xuất công nghiệp và dịch vụ. Cobot có yêu cầu kỹ thuật và thiết kế cao và khác biệt hơn so với robot truyền thống: Các bộ phận cấu thành cần phải được thiết kế đặc biệt tinh gọn (compact), đảm bảo độ an toàn và tin cậy cao, tương tác linh hoạt và đáp ứng nhanh với người sử dụng và làm việc cùng, dễ điều khiển với chức năng dạy học (teach mode), và phải hiệu quả về mặt chi phí.3: Sự khác biệt cơ bản về sự an toàn giữa robot công nghiệp và cobot Đối với các cobot, tất cả các bộ phận và phần tử cơ-điện cần phải được thiết kế và lắp đặt tinh gọn ngay trong mỗi khâu và khớp quay của robot (robot joint). Bên cạnh đó, động cơ sử dụng cho cobot cũng phải có kích thước nhỏ gọn, nhưng phải đáp ứng đủ công xuất và mô men xoắn.
Vì vậy, các động cơ thông thường không được sử dụng, mà cần phải sử dụng động cơ mô-men xoắn không khung sườn (frameless torque motor). Ngoài ra, vì cobot làm việc cùng với người, cho nên yếu tố an toàn trong sử dụng và vận hành rất quan trọng. Các thiết kế và chế tạo liên quan tới cobot cần phải đảm bảo về độ an toàn và tin cậy cao. Do đó, các phần tử và thiết bị thông minh (smart devices, smart sensors), cảm biến lực (force sensors), và cảm biến hình ảnh (image sensors, camera) thường được sử dụng để giúp cobot nhận biết được sự hiện diện của người sử dụng hay làm việc cùng, và có khả năng 10 đáp ứng tức thì, tránh gây nguy hại tới người sử dụng và làm việc cùng.
Cobot thường hỗ trợ làm các công việc với tải trọng không lớn (từ 10 - 15 kg), với độ chính xác cũng như khả năng linh hoạt và độ khéo cao (high dexterity), và vì vậy số bậc tự do thường từ 6 trở lên, giúp cho có thể mở rộng không gian làm việc, cũng như cho phép tiếp cận nhiều hướng và góc khác nhau, tránh va chạm với người sử dụng và vận hành. Ngoài ra, cobot cần phải được trang bị chức năng điều khiển bằng dạy học (teach mode), với độ chính xác và linh hoạt cao, dễ học và sử dụng đối với người không có kinh nghiệm về lập trình.4: Cấu trúc cơ bản của khớp đơn cobot Hình 1.