CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về robot dịch vụ Ở nhiều quốc gia, các doanh nghiệp dịch vụ đang gặp không ít khó khăn trong việc thuê nhân công để khôi phục việc kinh doanh sau thời gian dịch bệnh. Bên cạnh đó, quay trở lại thị trường lao động sau thời gian dịch bệnh, nhiều nhân viên cũng không mấy mặn mà với công việc phục vụ vất vả với nhiều áp lực. Một nghiên cứu trên Science Robotics vào giữa tháng 4/2022 cho thấy những công việc liên quan đến chuẩn bị thức ăn và phục vụ có nguy cơ cao sẽ bị thay thế bởi robot hơn là các công việc khác liên quan đến giáo dục hoặc chăm sóc sức khỏe [1]. Khi xã hội hạn chế tiếp xúc giữa người với người, thì robot phục vụ đang được chú trọng trong ngành ẩm thực.
Nhà hàng Roger trong khách sạn Ameswell mới khai trương năm ngoái tại Mountain View, California (Mỹ) hiện cũng đang có hai robot Servi, cao 104 cm làm việc [2]. Hai robot này do Hãng Bear Robotics tại Silicon Valley chế tạo, chịu trách nhiệm dọn dẹp chén đĩa dơ, mang vào trong bếp và đưa vào máy rửa chén. Ở Singapore, nhà bếp ảo của Grab tại Hillview sử dụng robot để đưa các món đã hoàn tất từ nhà bếp ra cho shipper. Ở Paris, tại một cửa hàng Pizza, toàn bộ quy trình làm bánh, từ nhào bột đến đóng gói vào hộp, đều do robot đảm nhiệm, trong căn bếp làm bằng kính trong suốt có những con robot màu bạc đa năng - tên là Pazzi – có khả năng hoàn thành khoảng 80 hộp bánh pizza mỗi giờ.
Tuy nhiên, theo Business Insider, chính những ông chủ nhà hàng ở Anh, Pháp hoặc Mỹ lại cho rằng tuy các robot về cơ bản khá tiện lợi nhưng chúng chưa thể thay thế hoàn toàn con người. Ở hình thái hiện tại, những robot này không phải là không có thiếu sót. Robot cũng không dễ dàng thích nghi với môi trường mới, những tình huống không dự đoán trước hoặc tình huống bất ngờ, là một phần trong hoạt động của các nhà hàng đông khách. Vì vậy, mặc dù robot rất hiệu quả để thay thế cho các hoạt động tẻ nhạt, không vệ sinh hoặc nguy hiểm, nhưng chúng lại thiếu một dạng trí Tng hp các án, khóa lun, tiu lun, chuyên và lun vn tt nghip i hc v các chuyên ngành: Kinh t, Tài Chính & Ngân Hàng, Công ngh thông tin document, khoa luan, tieu luan, 123 17 of 98.
6 tuệ thông minh nhất định của con người khi cần hiểu các yêu cầu phức tạp hơn trong thực tế. Ngoài ra, robot cũng không rẻ: robot Servi, của Bear Robotics, chi phí khoảng 999 USD/tháng bao gồm cả cài đặt và hỗ trợ. Việc chi số tiền không nhỏ để sở hữu robot phục vụ sẽ buộc các nhà đầu tư phải cân nhắc, và đặt biệt là các nhà nghiên cứu phát triển cân đối giữa chi phí và giá trị tăng thêm sau đầu tư. Ta có thế thấy là chi phí của việc ứng dụng robot hiện tại khá cao do thường tích hợp nhiều tính năng không cần thiết cho ứng dụng.
Do đó đề tài sẽ tập trung vào loại robot dịch vụ có tính năng vừa đủ đáp ứng yêu cầu của công việc: thay vì phải sử dụng một robot 5,6 bậc tự do thừa chuyển động thì đề tài định hướng các robot khoảng 2, 3 bậc tự do để thay thế thao tác nào đó của con người giảm được chi phí đầu tư ban đầu. Đề tài này xem xét hai loại robot được định hướng ứng dụng vào lĩnh vực dịch vụ, đó là, (1) Robot có thao tác cố định và đơn giản như các hệ tự động hóa hoạt động trình tự và (2) Robot có lớp thao tác chuyển động phức tạp và lập trình được như robot cộng tác (cobot).1 Robot điều khiển trình tự Robot điều khiển trình tự thường là sự kết hợp của các cơ cấu chấp hành cơ bản như cơ cấu chuyển động tịnh tiến (Hình 1.1) và và cơ cấu chấp hành chuyển động quay (Hình 1.2) để tạo ra chuyển động phức tạp hơn với 1-3 bậc tự do để giả lập các thao tác nào đó theo yêu cầu thực tế. Các chuyển động thành phần trên có thể là các điều khiển chuyển động vị trí không hồi tiếp để thực hiện các chuyển động điểm- điểm, Với điều khiển trình tự, các hệ thống robot dạng này chiếm đa số các thao tác dịch vụ trong thực tế ứng dụng. Một ví dụ điển hình về tích hợp hệ thống cho robot điều khiển trình tự (Hình 1.
Tng hp các án, khóa lun, tiu lun, chuyên và lun vn tt nghip i hc v các chuyên ngành: Kinh t, Tài Chính & Ngân Hàng, Công ngh thông tin document, khoa luan, tieu luan, 123 18 of 98.1: Một mẫu cơ cấu chấp hành tịnh tiến [8] Hình 1.2: Một mẫu cơ cấu chấp hành quay động cơ AC với hộp giảm tốc [8] Hình 1.3: Một mẫu robot dịch vụ dùng cơ cấu tịnh tiến điều khiển trình tự [9] Tng hp các án, khóa lun, tiu lun, chuyên và lun vn tt nghip i hc v các chuyên ngành: Kinh t, Tài Chính & Ngân Hàng, Công ngh thông tin document, khoa luan, tieu luan, 123 19 of 98.2 Robot cộng tác Robot cộng tác (cobot - collaborate robot) là một loại robot được thiết kế để làm việc chung với con người trong một không gian chung. Một trong những điểm khác biệt giữa robot cộng tác 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 robot cộng tác 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. Một số ưu điểm của cobot liệt kê trong bảng 1.1 Robot cộng tác có ưu điểm là cấu trúc nhỏ họn, độ tin cậy cao, tiêu thụ điện năng thấp, dễ xử lý và giá thành rẻ. Những tính năng này làm cho robot cộng tác rất hiệu quả để áp dụng rộng rãi cho nhiều ngành công nghiệp và cuộc sống.
Ngày nay, robot cộng tác không chỉ cách mạng hóa ngành công nghiệp sản xuất, chúng còn được sử dụng kết hợp với các công nghệ hiện tại để đổi mới các ngành dịch vụ nhằm tăng giá trị thực và cho cuộc sống của chúng ta.1: Một số ưu điểm cobot so với robot công nghiệp truyền thống Stt Mục đánh giá Cobot Robot công nghiệp Chi phí đầu tư Thấp Cao 1 và vận hành 10.000$ Khả năng di Dễ dàng di chuyển đầu công Quá trình di chuyển và cài 2 chuyển tác tiếp cận đối tượng. đặt tốn nhiều thời gian Dễ dàng sử dụng, cấu trúc Yêu cầu người vận hành Giao tiếp người 3 lệnh đơn giản có chuyên môn, cấu trúc dùng lệnh tương đối phức tạp Tích hợp cảm biến dừng Không tích hợp cảm biến, 4 Chuẩn bảo vệ ngay khi có phát hiện ngoại chỉ dừng khi có lệnh, có lực, đảm bảo an toàn thể gây nguy hiểm cho Tng hp các án, khóa lun, tiu lun, chuyên và lun vn tt nghip i hc v các chuyên ngành: Kinh t, Tài Chính & Ngân Hàng, Công ngh thông tin document, khoa luan, tieu luan, 123 20 of 98. 9 người dùng. Cần không gian che chắn Không gian Nhỏ gọn, nhẹ, không gian Nặng, cồng kềnh, chiếm chiếm chỗ, lắp chiếm chỗ ít.
Lắp đặt linh nhiều diện tích sử dụng. 5 đặt hoạt Lắp đặt tốn nhiều thời gian.4: Cấu trúc cơ bản của một robot cộng tác [10]. Về cơ bản cấu tạo của một cobot gồm 3 phần chính (Hình 1. Tủ điều khiển (controller cabinet): chứa các phần tử điện của hệ thống điều khiển Tay dạy (teach pendant): công cụ giao tiếp giữa người dùng và cobot.
Một số lý do giải thích cho sự phát triển nhanh chóng của robot cộng tác: Tng hp các án, khóa lun, tiu lun, chuyên và lun vn tt nghip i hc v các chuyên ngành: Kinh t, Tài Chính & Ngân Hàng, Công ngh thông tin document, khoa luan, tieu luan, 123 21 of 98. 10 - Robot công nghiệp trong ngành ô tô đã tương đối bão hòa và cần hướng tới các ngành sản xuất khác như: điện tử, dược phẩm, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác, dịch vụ. - Robot công nghiệp truyền thống được thiết kế cho ngành công nghiệp ô tô đã được tự động hóa sản xuất, nhưng kết quả cho thấy bắt đầu có dấu hiệu kém hiệu quả và không đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao. - Sự hợp tác giữa con người và robot hiệu quả hơn và an toàn hơn - Robot cộng tác có thể mở rộng áp dụng cho những ngành như dịch vụ, đa phương tiện, phẫu thuật y tế, giáo dục… - Giá thành robot cộng tác thấp góp phần đẩy mạnh sản xuất cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ.2 Các thành phần hệ thống SCADA SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu nhằm hỗ trợ con người điều hành và quản lý một hệ thống hiệu quả.
Cấu trúc một hệ SCADA có các thành phần cơ bản sau: • Trạm điều khiển giám sát trung tâm: gồm một hay nhiều máy chủ trung tâm (central host computer server). • Trạm thu thập dữ liệu trung gian: gồm các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa RTU (Remote Terminal Units) hoặc là các khối điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các I/O (gồm các cảm biến và các cơ cấu chấp hành lắp đặt trên máy). • Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trường đến các khối điều khiển và máy chủ. • Giao diện người – máy HMI (Human - Machine Interface): gồm các thiết bị Tng hp các án, khóa lun, tiu lun, chuyên và lun vn tt nghip i hc v các chuyên ngành: Kinh t, Tài Chính & Ngân Hàng, Công ngh thông tin document, khoa luan, tieu luan, 123 22 of 98.
11 hiển thị quá trình xử lý dữ liệu để người vận hành điều khiển các quá trình hoạt động của hệ thống. Các thành phần tự động hóa và robot không hoạt động độc lập mà hoạt động với sự kết nối với nhau, giữa các bộ phận này với bộ phận khác, giữa máy móc với người sử dụng và người điều khiển điều hành bảo trì hệ thống, các bộ phận kinh doanh cũng như người chủ của hệ thống. Do đó hệ thống SCADA là cần thiết đối với mọi hoạt động kể cả các hoạt động dịch vụ trong bối cảnh chuyển đổi số 1.3 Bộ điều khiển logic khả trình 1.