AMR là gì? 3 lĩnh vực hưởng lợi nhiều nhất từ robot AMR

AMR (Autonomous Mobile Robot) là robot di động tự động, nổi bật với khả năng di chuyển và hoạt động mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người. Các robot AMR thường được trang bị cảm biến, công nghệ trí tuệ nhân tạo và ngoại quan để tự nhận biết môi trường xung quanh, định vị và nhận diện chướng ngại vật, tránh va chạm, xác lập lộ trình di chuyển tối ưu. 

3 công nghệ cốt lõi sử dụng cho robot AMR  

Công nghệ cảm biến 

Robot AMR cần kết hợp giữa phần cứng và phần mềm để cho phép điều hướng một cách tự động. Thành phần quan trọng nhất trong hệ thống này chính là công nghệ cảm biến, giúp thu thập dữ liệu về môi trường xung quanh để robot quyết định hướng đi và cách thức di chuyển.

Có nhiều loại cảm biến được sử dụng phổ biến trong robot AMR, bao gồm:  

• Cảm biến LiDAR (Light Detection and Ranging): Sử dụng xung ánh sáng để đo khoảng cách đến các vật thể xung quanh, giúp tạo bản đồ 3D chi tiết cho quá trình điều hướng. Loại cảm biến này có khả năng phát hiện chướng ngại vật hiệu quả và hoạt động tốt trong nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau, nhưng chi phí cao và có thể gặp khó khăn với các bề mặt phản chiếu hoặc trong suốt. 
• Camera: Thu thập dữ liệu hình ảnh để xử lý bằng các thuật toán thị giác máy tính (computer vision), giúp nhận diện vật thể, đọc biển báo, hoặc phát hiện các vạch sơn trên sàn. Camera có giá thành phải chăng và cung cấp nhiều thông tin chi tiết, nhưng hiệu quả phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng và gặp khó khăn với vật thể di chuyển nhanh hoặc ở xa. 
• Cảm biến siêu âm (ultrasonic): Sử dụng sóng âm để phát hiện vật thể và thường được kết hợp với các cảm biến khác để bổ sung dữ liệu. Loại cảm biến này có chi phí thấp và hoạt động tốt trong nhiều điều kiện khác nhau nhưng có phạm vi hạn chế và khó phát hiện các bề mặt mềm hoặc góc nghiêng hấp thụ hoặc phản xạ sóng âm. 
• Cảm biến hồng ngoại (infrared): Hoạt động tương tự cảm biến siêu âm nhưng sử dụng sóng ánh sáng hồng ngoại, giúp phát hiện vật thể, đo khoảng cách hoặc nhận diện các vạch trên sàn. Tuy nhiên, cảm biến hồng ngoại có thể bị ảnh hưởng bởi nguồn sáng xung quanh và nhiệt độ môi trường. 

Hệ thống điều hướng 

Hệ thống điều hướng là thành phần thiết yếu của robot AMR, cho phép robot di chuyển tự động qua môi trường xung quanh. Dữ liệu từ các cảm biến được sử dụng để tạo bản đồ môi trường, lập kế hoạch lộ trình và điều khiển chuyển động của robot dọc theo lộ trình đó. 

Một số hệ thống điều hướng phổ biến ở robot AMR: 

• SLAM (Simultaneous Localization and Mapping): Là một trong những hệ thống điều hướng phổ biến. Thuật toán SLAM tạo bản đồ môi trường đồng thời theo dõi vị trí của robot trong bản đồ đó, cho phép robot điều hướng trong các môi trường mới và thích ứng với những thay đổi. 
• Điều hướng theo điểm waypoint: Robot được cung cấp chuỗi các điểm đích (waypoint) cần đi qua, dựa trên dữ liệu cảm biến và hệ thống điều khiển, robot sẽ di chuyển từ điểm này sang điểm khác, đồng thời điều chỉnh lộ trình để tránh chướng ngại vật. Một số AMR còn có khả năng “giao tiếp” với các robot khác để chia sẻ thông tin về chướng ngại vật hoặc lộ trình tối ưu. 
• Thuật toán lập kế hoạch lộ trình: Các thuật toán này sử dụng bản đồ được tạo bởi SLAM hoặc các điểm waypoint để xác định lộ trình tối ưu cho robot, dựa trên các tiêu chí như khoảng cách ngắn nhất, tiêu hao năng lượng thấp nhất, hoặc tránh chướng ngại vật. 

Hệ thống điều khiển 

Hệ thống điều khiển là bộ phận quan trọng trong robot AMR, chịu trách nhiệm quản lý chuyển động và đảm bảo robot đi theo đúng lộ trình đã đề ra. Chương trình sẽ tiếp nhận dữ liệu từ cảm biến và thuật toán điều hướng, sau đó chuyển đổi thành lệnh cho các động cơ và bộ truyền động (actuators). 

Một số thuật toán điều khiển ở robot AMR: 

• Thuật toán PID (Proportional-Integral-Derivative): Một trong những thuật toán điều khiển phổ biến, tính toán sai lệch giữa giá trị thực tế và giá trị mong muốn (hay còn gọi là lỗi) để điều chỉnh lệnh cho động cơ. PID gồm ba thành phần: thành phần tỷ lệ (proportional), thành phần tích phân (integral),thành phần vi phân (derivative). 
• Điều khiển dự báo mô hình (Model Predictive Control – MPC): MPC sử dụng mô hình toán học để dự đoán hành vi tương lai của robot và tối ưu hóa lệnh điều khiển nhằm giảm thiểu sai lệch. Dù phức tạp hơn PID và đòi hỏi tính toán nhiều hơn, MPC đạt hiệu quả cao hơn khi điều khiển các hệ thống phức tạp hoặc phi tuyến tính. 

Ưu điểm của Robot di động tự hành AMR

Nâng cao an toàn lao động 

Robot di động tự động AMR có thể đảm nhiệm các công việc nguy hiểm hoặc không thể thực hiện được bởi con người, giúp giảm thiểu chấn thương bằng cách vận chuyển các tải trọng nguy hiểm và loại bỏ rủi ro do vật thể rơi gây ra. Chúng góp phần tạo nên môi trường làm việc ngăn nắp hơn và có thể thay thế xe nâng hàng trong một số ứng dụng. 

Tiết kiệm chi phí 

Khoản đầu tư ban đầu cho AMR có thể lớn, nhưng mang lại hiệu quả kinh tế lâu dài cho doanh nghiệp. Việc thay thế lao động thủ công bằng robot giúp giảm chi phí nhân sự, tối ưu hóa quy trình, giảm sai sót và hạn chế thời gian ngừng hoạt động, từ đó tạo ra tiết kiệm đáng kể theo thời gian. 

Tính linh hoạt và khả năng mở rộng 

AMR có thể được lập trình để thực hiện nhiều loại nhiệm vụ khác nhau và thích ứng với các yêu cầu thay đổi, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau như xử lý hàng hóa, quản lý tồn kho và chăm sóc khách hàng. Ngoài ra, AMR có thể dễ dàng tăng hoặc giảm quy mô theo nhu cầu hoạt động. 

Nâng cao năng suất và hiệu quả hoạt động 

AMR hỗ trợ nhân viên trong các nhiệm vụ như lấy hàng (order picking) và di chuyển hàng hóa, giúp tăng tốc quy trình và cho phép người lao động tập trung vào các nhiệm vụ đòi hỏi sự sáng tạo của con người. 

Cải tiến liên tục nhờ phân tích dữ liệu 

AMR cũng góp phần thúc đẩy quá trình cải tiến liên tục của doanh nghiệp bằng cách thu thập và phân tích dữ liệu thông qua hệ thống cảm biến và camera. Nhờ ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và thuật toán học máy (machine learning), AMR không ngừng nâng cao hiệu suất và hỗ trợ quy trình ra quyết định dựa trên dữ liệu cho các nhà quản lý. 

Thách thức & hạn chế của robot AMR 

Bài toán chi phí và tiềm năng lợi nhuận 

Khoản đầu tư ban đầu cho robot di động tự hành (AMR) có thể rất lớn, bao gồm chi phí mua robot, triển khai hạ tầng hỗ trợ và đào tạo nhân viên. Các tổ chức cần đánh giá tỷ suất hoàn vốn (ROI) một cách kỹ lưỡng để biện minh cho chi phí này và đảm bảo tính bền vững tài chính trong dài hạn. 

Khả năng tích hợp với hệ thống hiện có 

Việc tích hợp AMR vào quy trình làm việc và hệ thống hiện tại có thể gặp nhiều phức tạp. Các vấn đề về tương thích có thể phát sinh khi kết nối AMR với thiết bị khác, phần mềm hoặc hệ thống quản lý dữ liệu. Để đảm bảo tích hợp liền mạch, doanh nghiệp cần có kế hoạch cẩn trọng, phối hợp chặt chẽ và có thể phải điều chỉnh cơ sở hạ tầng hiện có. 

Công sức đào tạo nhân sự thích nghi 

Triển khai sử dụng AMR yêu cầu nhân sự có khả năng thích ứng với công nghệ mới và cách thức làm việc mới. Một số nhân viên có thể kháng cự với sự thay đổi hoặc lo ngại rằng robot sẽ thay thế công việc của họ. Tổ chức cần cung cấp đào tạo phù hợp, truyền thông rõ ràng và trấn an nhân viên về lợi ích của việc hợp tác với robot, từ đó giúp giảm bớt lo ngại và tạo điều kiện cho quá trình chuyển đổi suôn sẻ. 

Công tác bảo trì và hỗ trợ kỹ thuật 

AMR yêu cầu bảo trì, hiệu chuẩn và cập nhật thường xuyên để đảm bảo hoạt động hiệu quả. Doanh nghiệp cần xây dựng quy trình bảo trì chặt chẽ và có sẵn hỗ trợ kỹ thuật viên khi gặp sự cố. Điều này đòi hỏi doanh nghiệp chú trọng đào tạo nhân viên nội bộ hoặc phụ thuộc vào chuyên gia bên ngoài từ nhà sản xuất robot hoặc các nhà cung cấp dịch vụ kỹ thuật. 

Ứng dụng thực tiễn của AMR (3 lĩnh vực phổ biến)

Quản lý kho vận và logistics 

Robot AMR đang trở thành yếu tố không thể thiếu trong việc tối ưu hóa quy trình vận hành và nâng cao hiệu quả trong kho vận và logistics. AMR có thể đảm nhận một số nhiệm vụ như: 

• Xử lý hàng hóa: Xe nâng tự hành (AMR forklift) là các phương tiện tự lái, có thể vận chuyển hàng hóa mà không cần người điều khiển. AMR có thể di chuyển sản phẩm từ khu lưu trữ đến khu bốc dỡ hoặc từ khu nhận hàng đến khu lưu kho, giúp giảm thiểu nhu cầu lao động thủ công và tăng tốc độ xử lý hàng hóa trong cơ sở. 
• Lấy hàng theo đơn: AMR được trang bị cánh tay robot hoặc gọng kẹp có thể lấy hàng từ kệ và đặt vào thùng chứa hoặc băng chuyền. Điều này giúp cải thiện tốc độ và độ chính xác trong quy trình hoàn tất đơn hàng, giảm thiểu sai sót và nâng cao sự hài lòng của khách hàng. 
• Quản lý hàng tồn kho: AMR có thể di chuyển khắp kho, quét mã vạch hoặc sử dụng thị giác máy tính để nhận diện sản phẩm và cập nhật hệ thống quản lý hàng tồn, giúp duy trì mức tồn kho chính xác và giảm thời gian kiểm kê thủ công. 

Y tế 

Theo một nghiên cứu gần đây, khoảng 40% thời gian của y tá được sử dụng cho những công việc không liên quan trực tiếp đến chăm sóc bệnh nhân như phân phát khay thức ăn hoặc làm vệ sinh. Bằng cách tự động hóa các công việc này, AMR giúp giải phóng nhân viên y tế để tập trung vào chăm sóc bệnh nhân và giảm tải những nhiệm vụ không mang lại giá trị cao. 

Một số vai trò phổ biến của AMR trong ngành y tế có thể kể đến như: 

• Vận chuyển vật tư và thiết bị y tế: AMR có thể tự động di chuyển qua các hành lang bệnh viện, giao thuốc, dụng cụ phẫu thuật hoặc đồ vải đến các khoa hoặc phòng bệnh, giúp giảm bớt khối lượng công việc cho nhân viên y tế, cho phép họ tập trung vào các nhiệm vụ quan trọng hơn. 
• Hỗ trợ chăm sóc bệnh nhân: AMR được trang bị camera và cảm biến có thể theo dõi dấu hiệu sinh tồn của bệnh nhân và cảnh báo nhân viên y tế khi phát hiện dấu hiệu bất thường, giúp đảm bảo bệnh nhân được chăm sóc kịp thời và giảm nguy cơ biến chứng. 
• Khử khuẩn và vệ sinh: AMR trang bị đèn UV-C hoặc công nghệ khử khuẩn khác có thể tự động di chuyển trong các phòng bệnh và khu vực chung để tiêu diệt vi khuẩn, virus và mầm bệnh, giúp duy trì môi trường sạch sẽ, an toàn cho bệnh nhân và nhân viên. 

Công nghiệp sản xuất 

AMR cũng đóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất nhờ tính linh hoạt, khả năng thích ứng và độ chính xác cao. Các robot này có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ:

• Xử lý nguyên vật liệu: Robot vận chuyển nguyên liệu thô, linh kiện hoặc sản phẩm hoàn thiện giữa các giai đoạn của quy trình sản xuất, giúp tối ưu hóa hoạt động, giảm nhu cầu lao động thủ công và tăng hiệu quả. 
• Lắp ráp sản phẩm: Các robot trang bị cánh tay hoặc công cụ chuyên dụng có khả năng nhặt và lắp ráp linh kiện thành sản phẩm hoàn thiện. Giải pháp GTP (Goods-to-Person) trong thương mại điện tử cũng sử dụng AMR để đưa sản phẩm đến nhân viên lấy hàng, thay vì để nhân viên di chuyển đến nơi lưu trữ, giúp tăng tốc độ và độ chính xác trong quá trình lắp ráp và giảm thiểu lỗi. 
• Kiểm tra chất lượng và kiểm định: AMR được trang bị camera và cảm biến có thể tự động di chuyển trong khu vực sản xuất để kiểm tra sản phẩm, phát hiện lỗi hoặc sai lệch so với tiêu chuẩn, giúp đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng yêu cầu và giảm thiểu rủi ro từ các đợt thu hồi sản phẩm hoặc khiếu nại của khách hàng.