Làm thế nào để robot có thể gắp chính xác từng linh kiện nhỏ mà không xảy ra lỗi hoặc hư hại? Chìa khóa nằm ở bộ phận gắn ở đầu cánh tay robot, nơi trực tiếp tiếp xúc và thao tác với vật thể. Hãy cùng khám phá các giải pháp tay gắp thông dụng trên thị trường nhé.
1. Khái niệm về tay gắp của robot
Tay gắp (gripper) là một bộ phận gắn ở đầu cuối cánh tay robot hay còn gọi là end-effector cho phép robot tiếp xúc và thao tác trực tiếp với vật thể. Đây là bộ phận thực hiện các chức năng như gắp, giữ, di chuyển hoặc sắp xếp sản phẩm, nó đóng vai trò như bàn tay của cánh tay robot, cho phép robot vận hành thông qua hành động kẹp và thả.
Tùy theo yêu cầu cụ thể trong dây chuyền sản xuất, tay gắp sẽ được lựa chọn sao cho phù hợp với đặc điểm vật thể và nhiệm vụ cần thực hiện. Tay gắp có thể có dạng cơ khí đơn giản như kẹp hai ngón, hoặc tích hợp cảm biến để xử lý các nhiệm vụ tinh vi,… Việc lựa chọn tay gắp phù hợp giúp robot thao tác chính xác, đủ lực mà không làm rơi, trầy xước hay hỏng hóc sản phẩm.
2. Các loại tay gắp robot thông dụng
2.1. Tay gắp cơ khí (Mechanical Gripper)
Nguyên lý hoạt động: Tay gắp cơ khí hoạt động giống như một bàn tay robot với 2 hoặc 3 ngón kẹp. Khi làm việc, các ngón này sẽ khép lại để giữ vật thể và mở ra để thả vật đúng vị trí.
Ưu điểm:
- Thiết kế đơn giản: Cấu tạo cơ bản giúp dễ dàng vận hành, bảo trì và thay thế linh kiện khi cần.
- Chi phí đầu tư thấp: So với các loại tay gắp thông minh hơn thì tay gắp cơ khí có giá thành thấp đến trung bình, thích hợp với các dây chuyền sản xuất hàng loạt, tập trung vào việc sản xuất một lượng lớn sản phẩm giống hệt nhau trong thời gian ngắn.
- Độ bền cao: Nhờ thiết kế cơ học đơn giản và vật liệu cứng cáp, tay gắp cơ khí có thể hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp mà ít hư hỏng.
Hạn chế:
- Kém linh hoạt: Tay gắp cơ khí chỉ phù hợp với các vật thể có hình dạng ổn định, kích thước không quá đa dạng.
- Dễ làm hỏng sản phẩm: Nếu không điều chỉnh lực kẹp phù hợp, tay gắp có thể làm trầy xước, biến dạng hoặc thậm chí làm vỡ sản phẩm.
2.2 Tay gắp hút chân không (Vacuum Gripper)
Nguyên lý hoạt động: Tay gắp hút chân không dùng giác hút (suction cup) để dính vào bề mặt sản phẩm. Khi robot hoạt động thì hệ thống sẽ hút không khí ra khỏi giác hút, tạo lực hút giúp giữ chắc sản phẩm. Khi cần thả, lực hút được ngắt, và sản phẩm sẽ được đặt xuống nhẹ nhàng.
Ưu điểm:
- Tốc độ thao tác nhanh: Gắp hoặc thả liên tục với độ chính xác cao.
- Không gây trầy xước: Vì không dùng lực kẹp cơ học, tay gắp không làm xước bề mặt sản phẩm, đặc biệt hữu ích với sản phẩm có lớp phủ, bao bì mỏng.
- Gắp nhiều sản phẩm cùng lúc: Được thiết kế nhiều giác hút để nâng đồng thời được nhiều đồ vật, giúp tăng năng suất làm việc.
Hạn chế:
- Không hoạt động trên bề mặt gồ ghề: Những vật thể có bề mặt không kín, nhăn hoặc quá nhám sẽ khiến lực hút yếu, dễ rơi sản phẩm.
- Cần bảo trì thường xuyên: Giác hút dễ bám bụi hoặc mòn theo thời gian và làm giảm lực hút.
2.3 Tay gắp từ tính (Magnetic Gripper)
Nguyên lý hoạt động: Tay gắp từ tính dùng nam châm để hút và giữ các vật kim loại như sắt hoặc thép. Khi robot cần gắp, nam châm sẽ hút vật lên. Khi cần thả, nam châm sẽ ngừng hoạt động, và vật sẽ rơi xuống vị trí mong muốn.
Ưu điểm:
- Không cần tiếp xúc nhiều điểm: Tay gắp có thể hút vật ở chỉ một mặt tiếp xúc, cho đồ vật có hình dạng phức tạp.
- Gắp nhanh, thao tác đơn giản: Không cần ngón kẹp hay cảm biến lực
- Môi trường khắc nghiệt: nên dùng loại tay gắp sử dụng từ trường để hút và giữ vật thể có từ tính (sắt, thép, hợp kim). Phù hợp trong môi trường có nhiều yếu tố gây nhiễu cơ học như: bụi công nghiệp, dầu mỡ bôi trơn, nhiệt độ cao,…
Hạn chế:
- Chỉ dùng được với vật liệu sắt, thép: Không hiệu quả với nhôm, nhựa, gỗ hoặc kim loại không từ tính.
- Khó điều chỉnh lực giữ: Đặc biệt với nam châm vĩnh cửu, nó có thể hút quá mạnh hoặc không thả ra được đúng lúc.
- Gây nhiễu: Từ trường mạnh nếu không che chắn có thể ảnh hưởng đến thiết bị điện tử gần đó.
2.4 Tay gắp điều khiển servo (Servo Gripper)
Nguyên lý hoạt động: Tay gắp servo dùng mô-tơ để điều khiển lực kẹp và độ mở của ngón tay. Nhờ vậy, robot có thể kẹp nhẹ hay mạnh tùy theo loại sản phẩm .
Ưu điểm:
- Chính xác và linh hoạt: Tay gắp này giúp kiểm soát lực kẹp theo từng sản phẩm, tránh làm hỏng vật dễ vỡ.
- Tùy chỉnh dễ dàng: Một tay gắp có thể dùng cho nhiều loại vật thể khác nhau trong cùng dây chuyền.
- Lập trình thông minh: Tay gắp này được thiết lập nhiều chế độ kẹp khác nhau nên sẽ phù hợp với sản xuất đa dạng như lắp ráp điện tử, đóng gói thực phẩm, sản xuất thiết bị y tế…
Hạn chế:
- Chi phí đầu tư cao: Giá thành và chi phí tích hợp cao hơn so với tay gắp cơ khí truyền thống.
- Yêu cầu kỹ thuật phần mềm: Cần người có kiến thức lập trình và tích hợp hệ thống điều khiển để vận hành hiệu quả.
2.5 Tay gắp mềm (Soft Gripper)
Nguyên lý hoạt động: Tay gắp mềm được làm từ vật liệu có tính đàn hồi như silicone hoặc cao su, giúp nó có thể uốn cong và ôm theo hình dạng của sản phẩm. Nhờ thiết kế linh hoạt, tay gắp này không cần dùng nhiều lực nhưng vẫn giữ được vật thể một cách an toàn.
Ưu điểm:
- Gắp vật thể ở hình dạng không: Hợp với sản phẩm dễ biến dạng, không đồng nhất về hình dạng.
- Vật thể dễ vỡ: Không làm trầy xước hay bóp méo sản phẩm dễ vỡ.
- Dùng ở các ngành: Thực phẩm, mỹ phẩm dược phẩm, sản xuất và đóng gói,…
Hạn chế:
- Không gắp được vật quá nặng: Do vật liệu mềm như silicone, cao su nên lực giữ có giới hạn.
- Khó xử lý vật quá nhỏ hoặc quá trơn: Dễ bị tuột hoặc không giữ chắc.
2.6 Tay gắp có tích hợp cảm biến lực (Torque Sensing Gripper)
Nguyên lý hoạt động: Tay gắp này được tích hợp cảm biến ở đầu gắp để đo lực kẹp và mô-men xoắn theo thời gian thực. Nhờ đó, robot có thể biết đang kẹp mạnh hay nhẹ, từ đó tự điều chỉnh lực sao cho phù hợp với từng sản phẩm, tránh làm hỏng hoặc trượt vật thể.
Ưu điểm:
- Chính xác và an toàn: Phản hồi lực nhanh chóng giúp kẹp vừa đủ, không quá mạnh, không quá yếu.
- Xử lý tốt thao tác: Phù hợp với sản phẩm dễ vỡ, linh kiện nhỏ.
Hạn chế:
- Chi phí cao: Giá thành và chi phí tích hợp cao hơn so với các loại tay gắp thông thường.
- Cần kỹ thuật điều khiển tốt: Việc hiệu chỉnh cảm biến và lập trình yêu cầu đội ngũ kỹ thuật có kinh nghiệm.
3. Cách lựa chọn giải pháp tay gắp phù hợp cho robot
Khi lựa chọn tay gắp (gripper) cho robot công nghiệp, cần dựa vào các yếu tố cơ bản như: loại hình sản xuất doanh nghiệp đang hướng đến, sản phẩm, quy trình, robot đang dùng và không gian sản xuất.
3.1 Loại hình sản phẩm cần robot tham gia thao tác
Để có thể lên ý tưởng và thực hiện đúng giải pháp lắp đặt tay gắp robot thích hợp, doanh nghiệp cần lưu ý các vấn đề về loại sản phẩm kinh doanh, kích thước, trọng lượng và hình dạng của sản phẩm.
Một số ví dụ tham khảo về việc lựa chọn giải pháp thích hợp:
- Kim loại (sắt, thép): Tay gắp từ tính có thể là lựa chọn hiệu quả, tuy nhiên, có thể sử dụng giải pháp tay gắp khác tùy vào mục tiêu của từng doanh nghiệp.
- Đồ dễ vỡ như thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm,…: Tay gắp mềm hoặc có cảm biến lực sẽ hỗ trợ vai trò này.
- Vật liệu nhựa cứng, linh kiện cơ khí: Tay gắp cơ khí hoặc servo đều đáp ứng tốt.
- Bao bì, hộp giấy, màng mỏng: Tay gắp hút chân không sẽ thao tác nhẹ nhàng, không trầy xước.
3.2 Yếu tố về tốc độ thao tác hoặc độ chính xác cao
- Tốc độ thao tác: Tay gắp cơ khí đơn giản hoặc tay gặp hút chân không sẽ đảm bảo thời gian thao tác nhanh, phù hợp với các công việc lặp lại.
- Độ chính xác cao: Các loại tay gắp servo hoặc tay gắp tích hợp cảm biến lực cho phép kiểm soát lực kẹp chi tiết và phản hồi lực theo thời gian thực.
Ví dụ: Trong lắp ráp điện tử, chỉ cần kẹp lệch 0.1mm là đủ gây lỗi sản phẩm. Khi đó, độ chính xác quan trọng hơn tốc độ.
3.3 Robot của bạn sẽ tương thích với loại tay gắp nào?
Đối với robot đời cũ hoặc các ứng dụng thao tác cơ bản (như gắp, đặt, phân loại, đóng gói đơn giản), các loại tay gắp sử dụng cơ cấu kẹp cơ khí hoặc hệ thống hút chân không thường là lựa chọn tối ưu. Những thiết bị này có cấu trúc đơn giản, điều khiển bằng tín hiệu số (digital I/O), dễ triển khai và ít yêu cầu về tương thích phần mềm.
Nếu hệ thống sử dụng robot cộng tác (cobot) hoặc yêu cầu thao tác chính xác, linh hoạt cao, các dòng tay gắp điều khiển hay tay gắp tích hợp cảm biến sẽ phù hợp hơn. Những tay gắp này cho phép điều chỉnh lực kẹp, tốc độ và hành trình ngón tay theo thời gian thực, đồng thời hỗ trợ lập trình mở rộng thông qua các giao thức như Modbus TCP, EtherCAT, hoặc thư viện URCap/SDK tùy từng nhà sản xuất.
4. Kết luận
Tay gắp là một bộ phận quan trọng nằm ở cuối cánh tay, là phần tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm, quyết định robot có thao tác chính xác, an toàn và hiệu quả hay không. Vì vậy, việc hiểu rõ sản phẩm, môi trường, quy trình và robot đang vận hành sẽ giúp doanh nghiệp đưa ra được giải pháp tay kẹp hiệu quả.
Thiết bị robot là là kênh bán trực tuyến các bộ phận và thiết bị mới và đã qua sử dụng. Tại đây, chúng tôi tự hào cung cấp khối lượng lớn vật tư từ các thương hiệu và nhà cung cấp lớn, bao gồm: FANUC, ABB, Kuka, Yaskawa, Mitsubishi, Staubli, Hyundai, CKD, v.v.
Liên hệ ngay để được Thiết bị robot tư vấn trực tiếp:
Hotline: 091 9225 197
Địa chỉ: 97/2 Kha Vạn Cân, phường Hiệp Bình, TP.HCM
=============
Facebook: Linh kiện robot.
Điện thoại
Email