Xem mẫu
- Diễn đàn khoa học và công nghệ
Robot thông minh trong thời đại công nghiệp 4.0
TS Đỗ Trần Thắng1, GS Đinh Văn Phong2,
PGS Nguyễn Quang Hoàng2, TS Chử Đức Hoàng3
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
1
2
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
3
Bộ Khoa học và Công nghệ
Cùng với sự tiến bộ của công nghệ thông tin, robot hiện nay đã trở nên thông minh hơn thế hệ robot
truyền thống. Chúng đóng vai trò ngày càng quan trọng trong sản xuất thông minh, hệ thống vận
chuyển thông minh, internet vạn vật, dịch vụ thông minh và sức khỏe y tế. Trong thời gian tới, robot
thông minh sẽ tiếp tục được tích hợp mở rộng nhiều công nghệ tiên tiến nhất như: cộng tác người
- robot, truyền động tích hợp thông minh, nhận biết cảm xúc, giao diện máy tính - bộ não, mạng dữ
liệu lớn, phần mềm sinh học và nền tảng đám mây...
Kỷ nguyên của robot thông minh nhiệm vụ theo cách toàn diện hơn robot trụ được sử dụng nhiều trong
so với robot truyền thống. Chúng sản xuất công nghiệp, có thể làm
Năm 2015 chính thức đánh dấu
có thể mô phỏng ứng xử, cảm xúc việc trên mặt phẳng và lắp ráp thẳng
sự ra đời của robot thông minh cùng
và suy nghĩ giống người. Với một đứng. Tay máy song song nhiều bậc
với sự nổi lên của trí tuệ nhân tạo. “bộ não” thông minh, robot có thể tự do có ứng xử bền vững với sai
Như vậy, công nghệ robot, công thực hiện theo chỉ dẫn của người lệch động lực học, không có sai lệch
nghệ thông tin, công nghệ truyền vận hành, sau đó hoàn thành nhiều tích lũy và có thể đạt tới độ chính xác
thông và trí thông minh nhân tạo nhiệm vụ đã được lập trình trước, tự cao với cấu trúc gọn nhẹ, độ cứng
chắc chắn sẽ được tích hợp sâu sắc học và nâng cấp ứng xử của chúng cao và khả năng tải lớn. Xe tự dẫn
hơn. Robot đang chào đón một kỷ trong lúc tương tác với con người. hướng (AGV) được trang bị thiết bị
nguyên thông minh mới sau một thời Thực tiễn cho thấy, vai trò của robot dẫn hướng tự động là cảm biến điện
gian dài dừng chân tại thời kỳ của thông minh trong cuộc sống xã hội từ hoặc quang, có thể di chuyển dọc
kỹ thuật điện và kỹ thuật số. Toàn và sản xuất sẽ ngày càng trở nên theo đường dẫn biết trước đảm bảo
bộ quá trình thay đổi này cho thấy quan trọng. Xuất phát từ môi trường an toàn, và có thể hoàn thành nhiều
ba điều sau: trước tiên, các công ứng dụng, có thể phân chia robot công việc vận chuyển.
nghệ công nghiệp truyền thống như thông minh thành các loại robot sau:
bộ điều khiển, động cơ servo và bộ Robot dịch vụ trong nhà: ví dụ
giảm tốc đã chuyển đổi thành công Robot công nghiệp: thường là tay như robot quét và lau cửa sổ, có
nghệ trí thông minh nhân tạo như máy nhiều khớp (nhiều bậc tự do) thể làm việc giống trợ lý giúp việc
thị giác máy tính, xử lý ngôn ngữ tự ứng dụng trực tiếp cho công nghiệp trong hộ gia đình. Chúng cũng có
nhiên và học sâu; thứ hai, robot đang và là robot chiếm hơn 60% giá trị thị khả năng tìm kiếm thăm dò, tự động
thu hút sự quan tâm từ cả những trường robot toàn cầu. Đây là thiết bị lập kế hoạch đường đi và tránh vật
người sử dụng trong công nghiệp và máy luôn ứng dụng đầu tiên những cản. Nhiều loại robot dịch vụ khác,
thương mại, trong hộ gia đình và mỗi kết quả nghiên cứu phát triển công như robot xã hội hóa gia đình, robot
cá nhân, chứng tỏ robot ngày càng nghệ mới nhất để có thể tự điều bầu bạn, robot trợ lý di động, robot
khiển và hoàn thành rất nhiều công huấn luyện thú cưng, đều có khả
hòa nhập sâu rộng vào xã hội loài
việc khác nhau. Mỗi một khớp của năng tương tác với người, cũng như
người; thứ ba, mối quan hệ qua lại
robot là một khối chức năng đơn lẻ hoàn thành các nhiệm vụ được giao,
độc lập giữa người và robot được
được dẫn động bằng động cơ servo chăm nom người già và trẻ nhỏ,
thay thế bởi sự tương tác chặt chẽ.
hoặc động cơ bước, có thể vận hành nhắc nhở sự kiện và tuần tra nhà.
Robot thông minh là một hệ thống theo quỹ đạo được điều khiển để Bên cạnh đó, còn có robot giao tiếp
máy được cải thiện về khả năng đạt tới điểm và hướng nào đó trong cảm xúc, robot giáo dục trẻ nhỏ,
nhận thức, ra quyết định và thực thi không gian. SCARA robot là loại robot nền học thông minh, UAV cá
13
Số 12 năm 2020
- Diễn đàn Khoa học và Công nghệ
dẫn đầu trong công nghệ robot thông
minh. Năm 2011, Hoa Kỳ đã bắt
đầu thực hiện kế hoạch Chung tay
cùng sản xuất tiên tiến (Advanced
Manufacturing Partnership - AMP),
trong đó tuyên bố tiếp sức cho công
nghiệp sản xuất bằng robot, phát
triển một thế hệ robot thông minh
mới dựa trên việc khai thác thế mạnh
của công nghệ thông tin, đồng thời
nhân, robot di động cá nhân... được còn một số dạng robot cho nghiên đầu tư 70 triệu USD cho nghiên cứu
hỗ trợ thêm công nghệ tương tác cứu khoa học và ứng dụng mũi nhọn những robot thế hệ tiếp theo. Cùng
giọng nói cho phép tương tác giao như robot nano, robot sinh học, năm đó, Trường Đại học Carnegie
tiếp và cảm nhận cảm xúc của con robot bầy đàn... Mellon đã khởi công kế hoạch robot
người. Nhiều robot dịch vụ thương quốc gia (National Robot Plan),
Công nghệ robot là một công
mại, bao gồm cả robot nhận thức, nhắm mục tiêu giúp Hoa Kỳ giữ
nghệ phức tạp và tiên tiến liên quan
robot hướng dẫn mua hàng, robot vững vai trò dẫn đầu trong giai đoạn
đến đa lĩnh vực và liên ngành, bao
nấu ăn, robot văn phòng, robot an kế tiếp của công nghệ robot và ứng
gồm cơ khí - điện tử, điều khiển tự
ninh... có thể tùy biến dịch vụ cá dụng. Năm 2013, nước này phát
động, công nghệ cảm biến, công
nhân theo tình huống ứng dụng cụ hành cuốn “The Robot Roadmap:
nghệ máy tính, vật liệu mới, công
thể và hoàn thành nhiều nhiệm vụ From Internet to robot”, đặt robot
nghệ sinh học và trí thông minh
như quảng cáo, cung cấp chỉ dẫn, vào vị trí quan trọng ngang bằng với
tư vấn hỗ trợ, trợ lý công việc văn nhân tạo (sẽ còn tiếp tục được tích
hợp mở rộng). Nó được công nhận là internet thế kỷ XX, và nhấn mạnh
phòng, thực hiện tuần tra an ninh... tầm quan trọng của công nghệ robot
một lĩnh vực công nghệ cao có ảnh
Robot chuyên dụng (hay còn gọi trong sản xuất và sức khỏe y tế.
hưởng quan trọng tới sự phát triển
là robot đặc biệt): là những robot Phiên bản mới nhất của “The Robot
của những công nghệ đang nổi trong
ứng dụng cho môi trường đặc biệt. roadmap” đã được phát hành năm
tương lai. Như là một nền tảng công
Chúng có thể hỗ trợ để hoàn thành 2016, đưa ra hướng dẫn về chính
nghệ quan trọng, nó không chỉ hỗ
nhiều nhiệm vụ trong môi trường sách và kỹ thuật cho việc ứng dụng
trợ chủ đạo cho phát triển sản xuất
nguy hiểm và hỗn loạn hoặc công robot trong thiết bị lặn không người
tiên tiến, mà còn giúp mang tới cho
việc yêu cầu độ chính xác cao. Ví lái, cộng tác người - robot và giáo
cuộc sống nhiều biến đổi đột phá.
dụ: robot y học cung cấp giải pháp dục chăm sóc sức khỏe. Trong cùng
tiên tiến để phẫu thuật và phục hồi Chiến lược phát triển công nghiệp robot năm, Kế hoạch robot quốc gia 2.0
chức năng, chúng giảm thiểu những của các quốc gia phát triển đã được thực hiện, nhằm tạo ra hàng
khó khăn của công tác điều trị và loạt robot cộng tác giúp thiết lập một
Công nghiệp robot thông minh là mối quan hệ cộng sinh giữa robot và
khám bệnh, đồng thời rút ngắn thời một tiêu chuẩn quan trọng để đánh
gian hồi phục, như robot phẫu thuật, con người.
giá mức độ tân tiến về công nghệ và
robot chỉnh hình, robot nội soi, robot cấp độ sản xuất cao nhất của một Châu Âu: tại đây, đổi mới công
phục hồi chức năng, bộ phận giả quốc gia. Để nắm bắt cơ hội phát nghệ robot đã và đang là một lĩnh
thông minh, robot phục vụ người vực chủ đạo được ưu tiên, được đưa
triển và chiếm vị thế cạnh tranh mũi
cao tuổi và robot điều dưỡng. Robot vào các chương trình nghị sự cũng
nhọn trong lĩnh vực này, những nền
quân sự (trinh sát do thám, phá mìn, như kế hoạch nghiên cứu phát triển
kinh tế chủ lực trên thế giới đã liên
UAV...) đã có một lịch sử phát triển của khu vực. Năm 2013 “Kế hoạch
tục đề ra các chiến lược phát triển
dài và đã được đưa vào chiến trường công nghiệp 4.0” của Đức cũng dự
công nghiệp robot. Một số quốc gia
để vận chuyển nguyên vật liệu, tìm định duy trì vai trò tiên phong của họ
đầu tư sớm đã thu được nhiều thành
kiếm và khảo sát, tấn công mục tiêu, trong công nghiệp chế tạo, đồng thời
quả xứng đáng như: Hoa Kỳ, một số
cứu hộ, chống khủng bố... Liên quan coi công nghệ sản xuất thông minh
quốc gia châu Âu, Nhật Bản, Hàn
tới mục đích khám phá còn có robot và công nghệ robot như là sự khởi
Quốc...
không gian, robot dưới nước, robot đầu của cách mạng công nghiệp
đường ống... là những loại robot có Hoa Kỳ: là quốc gia đầu tiên phát mới. Trong năm đó, Pháp đã đầu tư
thể thực hiện nhiều nhiệm vụ khó triển và xúc tiến đẩy mạnh ứng dụng 129,6 triệu USD vào công nghiệp
khăn thay cho con người. Ngoài ra, robot, nước này hiện đang giữ vai trò robot với mục đích tạo điều kiện
14
Số 12 năm 2020
- Diễn đàn khoa học và công nghệ
thuận lợi cho phát triển bền vững hoàn thành chuyển đổi từ robot sản dụng, Phân viện Nghiên cứu điện
của công nghiệp robot. Năm 2014, xuất truyền thống sang robot dịch tử, Tin học và Tự động hóa, Trung
Hội đồng chung châu Âu và Hiệp vụ thông minh, thông qua một chuỗi tâm Nghiên cứu và Phát triển (Khu
hội robot châu Âu đã tài trợ để hiện chính sách tích cực trong nghiên cứu Công nghệ cao TP Hồ Chí Minh)...
thực hóa Kế hoạch nghiên cứu phát và phát triển công nghệ. Trong cùng Đội ngũ nhà khoa học đã quan tâm
triển robot châu Âu, đây là kế hoạch năm này, Chiến lược phát triển công và tập trung giải quyết một số vấn
cải tiến đổi mới robot tự phục vụ nghiệp robot dịch vụ đã được xây đề liên quan tới hệ thống robot như
phi chính phủ lớn nhất trên thế giới dựng, với hy vọng đưa công nghiệp thiết kế tối ưu, động học, động lực
với 2,8 tỷ EUR tiền đầu tư đến năm robot của Hàn Quốc xếp hạng cao học, điều khiển, thiết kế phần cứng,
2020. Kế hoạch này được kỳ vọng trên thế giới. Năm 2012, Chính phủ lập trình phần mềm... song những
tạo ra 240.000 công việc và tập hợp khởi công Chiến lược Robot tương nghiên cứu này phần lớn liên quan
được sức mạnh của hơn 200 công lai 2022, với kinh phí đầu tư 350 tới vấn đề học thuật, tạo cơ sở khoa
ty cùng 12.000 nhà nghiên cứu phát tỷ won để mở rộng gấp 10 lần quy học làm nền tảng ban đầu cho giai
triển để kích thích ứng dụng robot mô công nghiệp robot hiện tại (tăng đoạn phát triển robot tiếp theo. Nhìn
trong sản xuất, nông nghiệp, chăm giá trị từ 2 nghìn tỷ won thành 25 chung, nghiên cứu và ứng dụng
sóc sức khỏe, vận chuyển, an toàn nghìn tỷ won vào năm 2022). Chiến robot ở Việt Nam vẫn còn nhiều hạn
và gia đình. lược này tập trung vào phát triển chế, nổi bật là những vấn đề sau:
robot cứu hộ, robot y tế, robot công
Nhật Bản: là một cường quốc nghiệp thông minh và robot sử dụng - Đào tạo nguồn nhân lực và
robot, Nhật Bản đã đề ra chiến lược trong nhà, nhằm phát triển robot nghiên cứu chuyên sâu về robot
phát triển dài hạn cho ngành công như là một công nghiệp trụ cột, cuối còn yếu và thiếu, như thiếu mô hình
nghệ này. Chính phủ Nhật Bản dự cùng nắm lấy thời đại robot. Dựa vào robot vật lý, thiết bị cho thí nghiệm,
tính đổ nhiều tiền cho phát triển chiến lược này, Bộ Kinh tế tri thức thử nghiệm... Kết quả thi Robocon
công nghiệp robot, đưa lĩnh vực này đã đề ra Kế hoạch hành động lần của sinh viên Việt Nam so với sinh
trở thành một trụ cột quan trọng hỗ thứ hai về robot thông minh (2014- viên nước bạn là đáng ghi nhận,
trợ tăng trưởng kinh tế quốc gia. 2018), trong đó yêu cầu nâng cao nhưng điều này chỉ phản ánh được
Tháng 6/2014, Chiến lược phục hồi GDP robot quốc nội lên tới 20 nghìn phần nào về mặt ý tưởng.
Nhật Bản đã được đề xuất với mục tỷ won và xuất khẩu robot lên tới 7 tỷ - Robot được chế tạo tại Việt Nam
tiêu phát động một cuộc cách mạng USD, chiếm vị trí thứ 3 trên thế giới còn rất ít và hầu hết sử dụng công
công nghiệp mới được vận hành bởi về robot công nghiệp. nghệ cũ của thế giới, chưa có đủ khả
robot. Tiếp đó, Ủy ban cải cách robot
Ngoài ra, một số quốc gia đã và năng làm chủ công nghệ cũng như
được thành lập, phát triển robot công
đang âm thầm xây dựng chiến lược phát triển công nghệ phù hợp.
nghiệp được đưa vào danh sách 3
phát triển phù hợp với mục đích của - Robot công nghiệp đã được
nhiệm vụ chủ đạo trong thế kỷ mới.
họ, ví dụ như Trung Quốc - quốc quan tâm nghiên cứu nhưng mới
Năm 2015, Chiến lược mới về robot
gia hiện đang sử dụng robot công
đã được ban hành, nhằm tích hợp chỉ dừng ở việc đưa ra mô hình và
nghiệp nhiều nhất trên thế giới.
sâu robot với công nghệ máy tính, đi tìm thuật toán giải bài toán động
dữ liệu lớn, mạng và trí thông minh Nghiên cứu robot ở Việt Nam lực học cho robot phục vụ điều khiển
nhân tạo, với chủ đích tạo ra một chuyển động, chưa chủ động được
nền công nghiệp robot đẳng cấp thế Tại Việt Nam, nghiên cứu phát quá trình thiết kế và chế tạo robot
giới, xây dựng một xã hội ứng dụng triển robot đã và đang được triển đáp ứng yêu cầu cụ thể. Nhiều vấn
robot và trở thành nước dẫn đầu về khai ở hầu hết các trường đại học, đề mới đang được quan tâm trên thế
robot thông minh trong thời đại mới. viện nghiên cứu trong cả nước. giới nhằm nâng cao kỹ năng động
Trong đó, nổi bật ở Hà Nội là Trường lực học và khả năng ứng xử thông
Hàn Quốc: quốc gia này hiện Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện minh giống con người cho robot
đang xem robot thông minh là 1 Công nghệ thông tin, Viện Cơ học chưa có điều kiện để nghiên cứu sâu
trong 10 phương tiện để thúc đẩy (Viện Hàn lâm Khoa học và Công
ở Việt Nam như: vấn đề tránh vật
tăng trưởng kinh tế quốc gia trong nghệ Việt Nam), Học viện Kỹ thuật
cản, tránh điểm kỳ dị… và đặc biệt
thế kỷ XXI. Kế hoạch phát triển Quân sự, Viện Nghiên cứu Điện tử,
là vấn đề tương tác lực của robot với
robot thông minh được xây dựng vào Tin học và Tự động hoá; ở TP Hồ
môi trường trong quá trình thực hiện
năm 2009. Chính phủ hy vọng sẽ Chí Minh là Trường Đại học Bách
nhiệm vụ chuyển động.
nâng cao được tính cạnh tranh của khoa, Trường Đại học Sư phạm Kỹ
công nghiệp robot nội địa, từng bước thuật, Viện Cơ học và Tin học Ứng - Robot nói chung và robot công
15
Số 12 năm 2020
- Diễn đàn Khoa học và Công nghệ
(công nghệ chủ chốt của công
nghiệp 4.0 như: IoT, AI và nhiều
công nghệ khác) để phát triển tính
thông minh, kỹ năng nâng cao, giúp
robot ngày càng hòa nhập sâu rộng
vào xã hội loài người. Để thực hiện
được điều này, cần phải xây dựng hệ
thống robot mẫu với kiến trúc phần
cứng, phần mềm mở cho tích hợp
phát triển (sự cần thiết này đang
hoàn toàn thiếu tại Việt Nam).
Sản phẩm cánh tay robot SM6 của Viện Cơ học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) Thứ năm, cần thay đổi tư duy,
ứng dụng cho doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ. mạnh dạn từng bước làm chủ quy
trình xương sống từ ý tưởng, nghiên
nghiệp thông minh nói riêng đang chế cần phải vượt qua, trong đó có cứu, thiết kế đến gia công chế tạo
được sử dụng tại Việt Nam phần một số vấn đề trước mắt cần được tích hợp hệ thống robot thay vì chỉ
lớn được nhập khẩu. Có rất ít công quan tâm: dừng ở những hoạt động rời rạc
ty sản xuất và phân phối sản phẩm trong quy trình này như nghiên cứu
Thứ nhất, cần phải tính đến việc
trong nước. Nếu có thì hầu hết sản lý thuyết, mô phỏng, phát triển công
xây dựng chiến lược và hành động
phẩm thuộc phân loại robot công nghệ liên quan như: điều khiển bằng
cụ thể cho robot công nghiệp. Muốn
nghiệp truyền thống, hạn chế về khẩu lệnh, điều khiển bằng dạy học
vậy, phải triển khai việc đánh giá
tính thông minh, bậc tự do, kỹ năng toàn diện về vai trò của công nghiệp theo phương pháp khác nhau, thị
động lực học nâng cao... robot đối với sự phát triển dài hạn giác, mô phỏng… phục vụ cho robot
Xu hướng chuyển dịch sản xuất của kinh tế, xã hội và nhiều khía nhập ngoại có sẵn. Khi chưa làm
từ các nước phát triển sang các cạnh khác của Việt Nam. chủ được quy trình này, đồng nghĩa
nước đang phát triển trong thập kỷ với việc chưa tạo ra được robot và sẽ
Thứ hai, cần phải quan tâm
vừa qua, tất yếu làm gia tăng nhu không thể phát triển ứng dụng cho
đến vai trò quan trọng của doanh
cầu sử dụng robot công nghiệp ở thị robot để đưa vào sử dụng rộng rãi
nghiệp, phải có chính sách kết nối
trường các nước đang phát triển. Tuy trong thực tế.
giữa doanh nghiệp với trường đại
nhiên, việc hấp thụ công nghệ và sử học, viện nghiên cứu và nhiều thành Robot thông minh là một hệ
dụng hệ thống robot công nghiệp phần quan trọng khác để có thể đưa thống robot rất hiện đại, tích hợp
hiện đại, đa năng tại doanh nghiệp các nghiên cứu ứng dụng về robot nhiều thành tố của công nghiệp 4.0,
vừa và nhỏ ở Việt Nam còn gặp khó vào thực tế, giải quyết trực tiếp đó là trí tuệ nhân tạo, internet vạn
khăn về mặt chi phí (giá quá cao) những bài toán mà doanh nghiệp vật, xử lý dữ liệu, thực tại ảo, mô
và không hiệu quả về mặt ứng dụng đặt ra. phỏng... đồng thời sẽ là một công cụ
(không sử dụng hết chức năng sẵn
Thứ ba, việc phát triển ứng dụng cốt lõi phục vụ đắc lực cho nền công
có của robot).
cho robot từ trước đến nay tại Việt nghiệp 4.0. Việc từng bước từ làm
Một số vấn đề cần quan tâm Nam chưa gắn liền với mục đích chủ công nghệ thiết kế, chế tạo, tích
thực tế và chưa phù hợp với yêu cầu hợp và phát triển ứng dụng robot
Được đánh giá là một trong đến xây dựng hình thành một nền
những công cụ phục vụ đắc lực cho của đơn vị sử dụng. Đây cũng là
nguyên nhân quan trọng ngăn cản công nghiệp robot là điều cần thiết
cuộc cách mạng 4.0, robot đã được
việc ứng dụng rộng rãi robot tại Việt để góp phần giúp Việt Nam theo
Bộ Khoa học và Công nghệ đưa
Nam không chỉ với nhà phân phối kịp cuộc cách mạng công nghiệp
vào danh mục công nghệ cao, công
trong nước mà cả nước ngoài. Do 4.0, góp phần quan trọng thực hiện
nghệ chủ chốt của công nghiệp 4.0.
đó, cần quan tâm tới giai đoạn phát thành công mục tiêu công nghiệp
Quyết tâm này cũng cho thấy sự kỳ
triển ứng dụng cho robot trước khi hóa, hiện đại hóa đất nước ?
vọng vào một bước đột phá trong
đưa vào hoạt động sản xuất thực tế.
nghiên cứu làm chủ và phát triển
công nghệ robot cùng nhiều lĩnh vực Thứ tư, robot là một sản phẩm
công nghệ liên quan của Việt Nam. liên ngành nên sẽ ngày càng hấp
Tuy nhiên, chúng ta còn nhiều hạn thụ, tích hợp nhiều công nghệ mới
16
Số 12 năm 2020
nguon tai.lieu . vn
