Trả lời trực tiếp: Tầm với của cobot được tính bằng bán kính khi cánh tay được duỗi thẳng hoàn toàn, và hầu như không có chuyển động lắp ráp nào xảy ra ở tư thế đó. Câu hỏi hữu ích là liệu mọi điểm làm việc có thể được phục vụ ở tư thế sử dụng được hay không. Trong chu trình tham chiếu, cánh tay lấy hàng từ khay trên và vươn xuống lấy một chi tiết trên băng chuyền bên dưới, vì vậy hai điểm ở độ cao rất khác nhau đều phải nằm trong phạm vi cho phép.
Cái này dành cho ai: Hướng dẫn này được viết dành cho các kỹ sư lắp ráp và kỹ sư quy trình khi lựa chọn kích thước robot cộng tác cho trạm làm việc bên dây chuyền sản xuất, nơi cánh tay robot phải phục vụ nhiều điểm làm việc và chia sẻ không gian với người lao động.
Phạm vi: Nội dung sách đề cập đến cách các điểm làm việc, hình dạng công cụ, biên độ tư thế và khoảng cách an toàn cho người sử dụng quyết định xem một cánh tay robot có phù hợp hay không, và mỗi đánh giá vẫn cần cung cấp bằng chứng gì. Sách không đề cập đến thiết kế bộ kẹp, lập trình bộ điều khiển hoặc phương pháp đánh giá rủi ro.
Một bán kính trên giấy, một tập hợp các tư thế trong tế bào
Thông số về tầm với trên bảng dữ liệu mô tả một điều: điểm xa nhất mà cổ tay có thể đạt được khi cánh tay duỗi thẳng. Đó là một con số rõ ràng, dễ so sánh và hầu như không tương ứng với bất kỳ thao tác thực tế nào mà máy móc yêu cầu cánh tay thực hiện. Các chuyển động thực tế diễn ra khi các khớp bị gập lại, khi dụng cụ được đặt nghiêng và khi có vật cản chắn đường.
Vậy nên con số đó không sai, nó chỉ đơn giản là trả lời một câu hỏi mà chẳng ai đặt ra. Câu hỏi mà một trạm làm việc cần đặt ra là liệu cánh tay robot có thể phục vụ từng điểm làm việc ở tư thế có thể sử dụng được hay không: ổn định, không gần giới hạn khớp, với dụng cụ được định hướng theo yêu cầu của nhiệm vụ và không có gì va chạm trên đường vào hoặc ra.
Sự khác biệt đó là lý do tại sao tầm với của cobot phải được kiểm tra từng điểm một thay vì so sánh từng model một. Hai cánh tay robot có cùng bán kính được công bố có thể hoạt động rất khác nhau tại cùng một vị trí khi đã thêm chiều dài dụng cụ và hướng tiếp cận, và sự khác biệt chỉ xuất hiện khi các điểm được đặt tên.
Hãy bắt đầu bằng cách liệt kê mọi điểm hoạt động.
Trong chu trình tham chiếu, cánh tay robot thực hiện một thao tác rất bình thường và rất hữu ích. Nó vươn lên khay đựng linh kiện trên giá cấp liệu phía trên, lấy một linh kiện nhỏ, sau đó vươn xuống một chi tiết đúc lớn được đặt trên pallet trên băng chuyền bên dưới và đặt linh kiện vào đúng vị trí. Hai điểm, ở độ cao hoàn toàn khác nhau, với hướng tiếp cận khác nhau.
Theo ISO 10218-2: 2025Điều được đánh giá là ứng dụng của robot chứ không phải bản thân robot, và tầm với của cobot cũng hoạt động tương tự: đó là thuộc tính của trạm này với công cụ này, chứ không phải của cánh tay robot trong danh mục. Vùng bao phủ phải chứa cả hai điểm, và phải chứa chúng ở tư thế có thể sử dụng được, chứ không chỉ đơn thuần là chạm vào chúng. Việc đo kích thước dựa trên điểm dễ hơn trong hai điểm, điều tự nhiên cần làm khi chỉ có một trong hai điểm được vẽ, là cách một trạm được đưa vào vận hành và cần di chuyển bộ cấp liệu của nó.
Điều tương tự cũng áp dụng cho mọi điểm khác mà chu trình chạm tới: vị trí lấy hàng phụ, vị trí kiểm tra, vị trí loại bỏ hàng lỗi, thay đổi dụng cụ. Liệt kê chúng cùng với chiều cao và hướng tiếp cận sẽ biến câu hỏi về tầm với mơ hồ thành một bài toán số học, và thường mất ít thời gian hơn so với việc so sánh trong danh mục ban đầu.
Đường viền tư thế gần ranh giới
Gần rìa vùng làm việc, cánh tay vẫn vươn tới, nhưng số lượng tư thế có thể sử dụng bị thu hẹp đáng kể. Các khớp đạt đến giới hạn của chúng, một số cấu hình tiến gần đến điểm kỳ dị, và quá trình lập kế hoạch chuyển động trở nên chậm hơn và khó dự đoán hơn. Các triệu chứng dễ thấy là chuyển động chậm chạp, đường đi kỳ lạ và thỉnh thoảng xảy ra lỗi lập kế hoạch khó tái hiện.
Việc chừa ra một khoảng trống để các thao tác thường lệ nằm gọn trong phạm vi cho phép là một quyết định lựa chọn, và việc này thì rẻ ở thời điểm lựa chọn nhưng lại tốn kém về sau. Trên thực tế, đây là một trong những lý do phổ biến nhất khiến một nhà ga trông có vẻ ổn trên giấy tờ lại cần phải xem xét lại bố cục trong quá trình vận hành.
Theo ISO 9283: 1998Các đặc tính hiệu suất của robot được xác định trong các điều kiện thử nghiệm đã định sẵn, đó chính là lý do tại sao hình ảnh được công bố mô tả robot chứ không phải trạm làm việc. Chiều dài và hướng của dụng cụ làm dịch chuyển điểm làm việc ra xa cổ tay, và dụng cụ dài hơn sẽ kéo giới hạn thực tế vào đáng kể. Do đó, khái niệm về dụng cụ nên được xem xét trong quá trình tính toán kích thước, chứ không phải sau đó.
Bảng quyết định: Bố cục nhà ga lý giải điều gì
Bảng này so sánh những gì mà bố cục nhà ga có thể tự chứng minh được tính khả thi dựa trên bằng chứng mà nhà cung cấp vẫn cần phải cung cấp.
| Bằng chứng từ đơn đăng ký | Sự lựa chọn đó hợp lý | Bằng chứng bạn vẫn còn nợ |
|---|---|---|
| Hai điểm làm việc ở độ cao tương đương, khoảng cách tiếp cận ngắn, dụng cụ nhẹ. | Một cánh tay nhỏ gọn với khoảng trống ở cả hai điểm. | Kiểm tra tư thế tại mỗi điểm với dụng cụ thật được lắp đặt, bao gồm cả quá trình tiếp cận và thu gọn. |
| Các điểm làm việc ở độ cao rất khác nhau, giống như trong chu trình tham chiếu. | Việc xác định kích thước dựa trên điểm bất lợi nhất chứ không phải dựa trên khoảng cách trung bình. | Nghiên cứu về tầm với và tư thế bao gồm cả hai điểm và sự chuyển tiếp giữa chúng. |
| Dụng cụ có đầu dài hoặc góc cạnh, hoặc việc thay đổi dụng cụ trong quá trình chu trình. | Hình dạng công cụ được cố định trước khi chọn cánh tay, vì nó làm thay đổi ranh giới thực tế. | Kiểm tra bao bì với từng cấu hình dụng cụ, bao gồm cả đường dẫn cáp và ống dẫn. |
| Những người đi lại hoặc làm việc ngay cạnh nhà ga | Đánh giá rủi ro dựa trên bố cục và nhiệm vụ trước khi cố định cánh tay robot. | Đánh giá các điều kiện về khoảng cách an toàn, tốc độ và lực tác chiến cho nhiệm vụ và bố cục thực tế. |
Một nhà ga không có hàng rào vẫn phải được giải tỏa.
Các cánh tay robot cộng tác thường được lắp đặt không có hàng rào, đó là phần lớn sức hấp dẫn và cũng là phần phức tạp của chúng. Trạm tham chiếu nằm ở bên cạnh băng chuyền với một lối đi bên cạnh, điều này có nghĩa là không gian làm việc là không gian chung chứ không phải không gian khép kín.
Điều đó khiến bố cục và an toàn trở thành một vấn đề cần thảo luận. Vị trí cánh tay chuyển động, đường đi của dụng cụ, vị trí đặt chi tiết và lối đi của người lao động đều được thể hiện trong một bản vẽ duy nhất, chứ không phải bốn bản vẽ riêng biệt. Việc hoàn thiện bản vẽ ngay từ đầu sẽ giúp trạm làm việc luôn hoạt động hiệu quả khi người lao động di chuyển xung quanh dưới áp lực sản xuất.
Theo ISO / TS 15066: 2016Hoạt động cộng tác được đặc trưng bởi ứng dụng cụ thể chứ không phải bởi việc robot được dán nhãn là robot cộng tác, và đó là điểm mấu chốt. Việc thiếu hàng rào làm tăng thêm những gì cần được đánh giá chứ không phải giảm bớt, và việc đánh giá này liên quan đến nhiệm vụ này, công cụ này và bố cục này.
Những gì đoạn phim chứng minh và những gì nó không chứng minh.
Đoạn phim tham khảo chứng minh một quy trình có thể quan sát được. Một cánh tay robot nhặt các bộ phận từ khay phía trên và đặt chúng vào một chi tiết đúc lớn trên băng chuyền bên dưới, lặp lại chu trình, với hai điểm làm việc rõ ràng ở các độ cao khác nhau. Đó là những sự thật có thể quan sát được về hoạt động này.
Nó không chứng minh được gì về kiểu cánh tay robot cần thiết, thời gian chu kỳ, lực chèn hay các điều kiện an toàn áp dụng. Những điều đó phụ thuộc vào điểm quan sát, công cụ và bố cục được đánh giá của bạn, và chúng không thể được đọc từ video. EVST ghi lại ranh giới đó trong quá trình xem xét bằng chứng để việc lựa chọn dựa trên các dữ liệu đầu vào chính xác.
Sau đó, điều còn lại là một danh sách ngắn gọn và cụ thể về tầm với của cobot: kiểm tra tư thế tại mọi điểm với công cụ thực tế, xem xét biên độ tư thế gần ranh giới và đánh giá dựa trên nhiệm vụ cho không gian chung. Nhà cung cấp nào đáp ứng được ba điều này thì đã trả lời được câu hỏi về tầm với; nhà cung cấp chỉ báo giá bán kính thì chưa.
Những nội dung cần đưa vào yêu cầu
Mô tả vị trí trạm làm việc: sơ đồ bố trí đánh dấu mọi điểm làm việc, kèm theo chiều cao và hướng tiếp cận, kích thước chi tiết và khay, cũng như cách thức vận chuyển vật liệu. Thêm vào đó là khái niệm về dụng cụ với chiều dài, khối lượng và hướng đặt, vì những yếu tố này làm thay đổi ranh giới thực tế nhiều hơn hầu hết mọi người tưởng.
Sau đó hãy nêu khía cạnh con người: ai đến gần nhà ga, tần suất như thế nào, từ hướng nào và để làm gì. Nếu đang xem xét một phương án thay thế, hãy nói rõ điều đó, ví dụ như một khu công nghiệp có hàng rào bao quanh, một... dòng robot cộng tác Tùy chọn và một ô chung như trường hợp tổng quan về việc vận hành máy robot sẽ trả lời câu hỏi về khoảng cách an toàn theo những cách hoàn toàn khác nhau, cũng như một ứng dụng dựa trên đường đi như lập kế hoạch đường đi cho robot cộng tác. Với những thông tin đầu vào đó, tầm với và khoảng cách an toàn của cobot có thể được kiểm tra trên một bản vẽ duy nhất thay vì ước tính riêng biệt.
Các câu hỏi thường gặp
Chúng ta có thể so sánh chiều dài cánh tay dựa trên con số tầm với đã nêu không?
Chỉ nên dùng như một bộ lọc ban đầu. Bán kính được nêu đo khi cánh tay thẳng, không giống với cách lắp ráp thực tế. Hãy so sánh các ứng viên với các điểm làm việc thực tế của bạn khi lắp dụng cụ thật, và thứ hạng thường sẽ thay đổi.
Chúng ta nên chừa bao nhiêu khoảng trống cho tư thế?
Đủ để các động tác thường ngày không diễn ra gần giới hạn khớp hoặc ở những tư thế khó xử. Không có hình mẫu chung nào, nhưng nếu chu kỳ chỉ hoạt động khi cánh tay gần duỗi thẳng hoàn toàn ở bất kỳ điểm nào, đó là tín hiệu cần xem xét lại bố cục hoặc tư thế cánh tay.
Liệu công cụ này có thực sự thay đổi câu trả lời?
Đúng vậy. Điểm làm việc nằm ở đầu mũi dụng cụ, chứ không phải ở cổ tay, vì vậy chiều dài và góc của dụng cụ sẽ dịch chuyển mọi điểm ra ngoài và kéo ranh giới thực tế vào trong. Khái niệm dụng cụ được cố định sau khi lựa chọn cánh tay là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến việc thay đổi bố cục muộn.
Liệu việc thành lập một bộ phận hợp tác có loại bỏ được nhu cầu đánh giá rủi ro?
Không. Nó làm thay đổi phạm vi đánh giá. Nếu không có hàng rào, không gian chung, nhiệm vụ, công cụ và bố cục đều được đưa vào đánh giá, vì vậy một trạm không có hàng rào thường có nhiều thứ cần đánh giá hơn là ít hơn.
Các thông tin đầu vào của dự án cho quá trình xem xét đơn đăng ký
Hãy gửi thông tin sau và bạn có thể kiểm tra phạm vi tiếp cận tại các điểm của mình thay vì so sánh trên một bán kính nhất định:
- Bản vẽ mặt bằng nhà ga với mọi điểm làm việc được đánh dấu, kèm theo độ cao và hướng tiếp cận.
- kích thước bộ phận, khay và pallet, và cách thức vật liệu được vận chuyển đến trạm.
- Khái niệm về dụng cụ đầu cuối, bao gồm chiều dài, khối lượng và hướng.
- Trình tự chu trình, bao gồm bất kỳ thao tác thay dụng cụ hoặc trình bày kiểm tra nào.
- Ai tiếp cận nhà ga, tần suất như thế nào và từ hướng nào?
Nếu bạn đang tính toán kích thước cánh tay robot cộng tác cho trạm làm việc bên dây chuyền, hãy gửi bản vẽ bố trí bao gồm tất cả các điểm làm việc và chiều cao của chúng, kích thước chi tiết và khay, khái niệm dụng cụ, trình tự chu trình và mô hình di chuyển của người lao động xung quanh trạm. Sau đó, tầm với, biên độ tư thế và khoảng cách thông thoáng có thể được kiểm tra trên cùng một bản vẽ. (Tài liệu tham khảo liên quan:...) lập kế hoạch đường đi cho robot cộng tác, Tổng quan về vận hành máy robot.