NHẬT BẢN – Tập đoàn Mitsubishi Electric phát triển kiến trúc gia công đầu tiên trong ngành sử dụng AI vật lý (physical AI) (1), cho phép robot hình người phối hợp trực tiếp với máy công cụ CNC.
(1) AI vật lý (physical AI): là các hệ thống trí tuệ nhân tạo có khả năng nhận biết, suy luận và hành động trong thế giới vật lý thông qua thiết bị như robot, máy móc. Khác với AI chỉ xử lý dữ liệu số, AI vật lý điều khiển chuyển động và tương tác thực tế với môi trường sản xuất.

Tình trạng thiếu hụt lao động nghiêm trọng trong ngành sản xuất làm tăng mạnh nhu cầu tự động hóa khâu cấp phôi, vận hành máy và gá đặt tại nhà xưởng. Việc dùng robot công nghiệp dạng tay khớp nối hoặc robot Descartes thông thường để thay thế các thao tác thủ công của người vận hành, như kẹp phôi thô có hình dạng không đều, làm sạch phoi bên trong khoang máy, kiểm tra sau gia công và xử lý sự cố tại chỗ, thường đòi hỏi vốn đầu tư lớn. Nhà máy thường phải thiết kế lại toàn bộ dây chuyền sản xuất, làm đồ gá cấp phôi chuyên dụng, lắp cửa an toàn riêng và xây dựng giao thức truyền thông riêng cho từng giao diện giữa robot và máy. Để vượt qua những rào cản này, cần có robot hình người đa năng hoạt động được trong không gian cell sản xuất vốn bố trí cho con người, vận hành bằng hệ thống lập kế hoạch tác vụ qua ngôn ngữ tự nhiên và AI vật lý, không cần lập trình chuỗi thao tác riêng.

Robot hình người phối hợp với máy công cụ CNC nhờ AI vật lý của tập đoàn Mitsubishi Electric
(Hình ảnh: Mitsubishi Electric)

Lập kế hoạch tác vụ tự động và phối hợp giữa máy với robot
Tập đoàn Mitsubishi Electric đã phát triển một nền tảng gia công tích hợp, trong đó robot hình người đa năng và máy công cụ điều khiển số bằng máy tính (CNC) phối hợp liền mạch nhờ AI vật lý. Hệ thống cho phép robot hình người đi bằng hai chân hoặc di động trên bánh đảm nhận những công việc vốn do thợ máy trong xưởng thực hiện, gồm gá phôi ban đầu, làm sạch khoang chứa dao, tháo và vận chuyển thành phẩm, kiểm tra bằng mắt và xử lý lỗi.

Ba thành phần chính của hệ thống
Kiến trúc hệ thống tích hợp ba thành phần chức năng. Thứ nhất là bộ lập kế hoạch tác vụ gia công bằng AI, có khả năng hiểu lệnh đơn giản do người vận hành nhập bằng ngôn ngữ tự nhiên, tự động xây dựng quy trình gia công từng bước và phân chia tác vụ giữa máy CNC với robot hình người. Thứ hai là máy công cụ CNC tích hợp AI vật lý, trao đổi dữ liệu vận hành bằng ngôn ngữ tự nhiên và phối hợp chuyển động với robot theo thời gian thực. Thứ ba là robot hình người đa năng, có thể di chuyển trong không gian làm việc của con người và thao tác với dụng cụ tiêu chuẩn.

Bộ lập kế hoạch tác vụ và hệ thống trí tuệ tích hợp trên máy CNC đều vận hành dựa trên các mô hình AI vật lý được phát triển bằng bộ công nghệ trí tuệ nhân tạo Maisart (2) độc quyền của tập đoàn Mitsubishi Electric.
(2) Maisart: là thương hiệu chung cho các công nghệ AI của tập đoàn Mitsubishi Electric, viết tắt của “Mitsubishi Electric’s AI creates the State-of-the-ART in technology”. Các công nghệ này hướng đến AI gọn nhẹ, có thể chạy trực tiếp trên thiết bị như bộ điều khiển và máy móc công nghiệp.

Vận hành không người mà không cần cải tạo riêng
Bằng cách diễn giải chỉ thị công việc cấp cao viết bằng ngôn ngữ tự nhiên, chuỗi xử lý AI vật lý tự động tạo các kịch bản thực thi phối hợp cho cả robot lẫn bộ điều khiển máy. Thiết kế này loại bỏ yêu cầu truyền thống phải viết chương trình bắt tay (handshake) PLC riêng, dành riêng đường tín hiệu I/O số, hoặc lập trình cứng đường chuyển động robot cho từng cell gia công.

Robot hình người có thể làm việc trước khoang máy tiêu chuẩn mà không cần thay đổi bố trí nhà xưởng tốn kém hay hệ thống cấp phôi ngoại vi chuyên dụng. Nhờ thay thao tác thủ công bằng robot tự động phục vụ máy và đảm nhận nhiều tác vụ, nền tảng này tạo nền móng cho vận hành nhà máy không người và các ca gia công tắt đèn (lights-out machining) (3).
(3) Gia công tắt đèn (lights-out machining): là phương thức vận hành máy gia công liên tục mà không cần người trực tại xưởng, thường vào ca đêm hoặc cuối tuần. Hệ thống tự động cấp phôi, gia công và giám sát, giúp tăng thời gian sử dụng máy.

Bối cảnh bổ sung: tiêu chuẩn kỹ thuật và hệ thống phục vụ máy hiện nay
Phần này trình bày các thông số kỹ thuật và so sánh cạnh tranh không có trong thông báo sản phẩm gốc. Trong môi trường gia công công nghiệp, tự động hóa phục vụ máy thường được đánh giá theo tiêu chuẩn an toàn ISO 10218 dành cho robot công nghiệp và các khung truyền thông dữ liệu mở MTConnect / OPC UA (cụ thể là OPC 40501-1 dành cho máy công cụ). Các cell phục vụ máy tự động tiêu chuẩn dùng tay robot khớp nối sáu trục đặt cố định hoặc giàn Descartes trên cao, lắp đầu kẹp khí nén. Những hệ thống này cần chốt định vị cơ khí cứng, bộ dẫn động cửa thủy lực và kết nối fieldbus tất định (như CC-Link IE TSN hoặc Profinet) để đồng bộ lệnh mở cửa và bắt đầu chu trình. Việc chuyển sang nền tảng robot hình người dùng mô hình nền tảng thị giác – ngôn ngữ – hành động (VLA) giúp robot nhận diện tay nắm đồ gá chưa được mô hình hóa, xác định vị trí chấu mâm cặp qua đám mây điểm không gian RGB-D (đỏ – lục – lam – chiều sâu), và thực hiện các tác vụ hai tay (như dùng súng thổi khí trong khi xoay bàn phân độ) với độ mềm dẻo giống con người.

Mitsubishi Electric và các đối thủ trong lĩnh vực robot hình người
Trong lĩnh vực tự động hóa sản xuất bằng robot hình người đang phát triển, nền tảng AI vật lý dựa trên Maisart của tập đoàn Mitsubishi Electric cạnh tranh về ý tưởng với hệ thống của công ty Boston Dynamics (robot Atlas phục vụ dây chuyền ô tô), công ty Figure AI (robot Figure 02 triển khai tại hãng BMW) và hãng Tesla (robot Optimus vận chuyển chi tiết). Trong khi các nhà phát triển robot hình người đa năng chủ yếu tập trung vào gắp hàng từ thùng trong kho vận và chuyển tấm kim loại, việc tích hợp trực tiếp AI vật lý vào lõi điều khiển số bên trong máy CNC (như bộ điều khiển dòng M800/M80 của Mitsubishi) tạo ra luồng dữ liệu đo xa hai chiều. Kết nối trực tiếp này cho phép máy thông báo cho robot về tải trục chính, tuổi thọ còn lại của dao cắt hoặc mã cảnh báo cụ thể. Nhờ đó, robot hình người có thể tự thay mảnh dao cắt đã mòn hoặc gỡ cụm phoi rối mà không cần máy chủ giám sát bên ngoài can thiệp.

Để xem các tin bài khác về “Robot hình người”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Metalworking International