Cùng Intech Robotics tìm hiểu chi tiết về khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế của robot đóng gói trong các nhà máy hiện đại ngày nay.

Robot đóng gói là gì?

Robot đóng gói là thiết bị cơ điện tử tự động được lập trình nhằm thực hiện các công đoạn trong quy trình đóng gói sản phẩm như gắp, xếp, dán, bọc màng hoặc kiểm tra chất lượng. Robot đóng gói sở hữu tính linh hoạt cao, có thể thay đổi chương trình vận hành để phù hợp với nhiều loại sản phẩm và quy cách đóng gói khác nhau.

Nhờ được trang bị cảm biến thông minh, hệ thống thị giác máy (Vision System) và trí tuệ nhân tạo (AI), robot đóng gói có khả năng nhận diện, định vị và thao tác chính xác theo thời gian thực giúp tăng tốc độ sản xuất, giảm thiểu sai sót và đảm bảo chất lượng đồng nhất cho từng sản phẩm.

Các loại robot đóng gói phổ biến

Robot đóng gói được phân chia thành nhiều loại khác nhau dựa trên chức năng và cấu trúc thiết kế, nhằm đáp ứng từng giai đoạn cụ thể trong dây chuyền đóng gói sản phẩm.

Phân loại theo chức năng

Phân loại này giúp xác định rõ vai trò của từng loại robot đóng gói trong chuỗi đóng gói sản phẩm:

• Robot Chọn và Đặt (Pick and Place Robots): Được sử dụng trong khâu đóng gói sơ cấp, chuyên di chuyển sản phẩm riêng lẻ (bánh kẹo, chai lọ, linh kiện, vỉ thuốc…) từ băng tải sang khay hoặc bao bì. Tiêu biểu là robot Delta, với độ chính xác và tốc độ vượt trội.

• Robot Đóng hộp/Đóng gói thứ cấp (Case Packing Robots): Đảm nhận việc gom nhóm các sản phẩm đã hoàn thiện (như lốc sữa, hộp dược phẩm) và sắp xếp vào thùng carton hoặc hộp trưng bày.

• Robot Xếp Pallet (Palletizing Robots): Chuyên xếp chồng thùng hàng, bao tải hoặc két hàng lên pallet theo mô hình tối ưu. Đây là dòng robot có tải trọng cao, khả năng hoạt động liên tục, đảm bảo hàng hóa ổn định trong vận chuyển.

• Robot Bọc màng/Đóng đai (Wrapping/Strapping Robots): Thực hiện công đoạn cuối cùng trong quy trình đóng gói, bọc màng co hoặc đóng đai để cố định pallet, giúp bảo vệ hàng hóa khỏi va đập, bụi và ẩm mốc trong quá trình lưu kho, vận chuyển.

  

Phân loại theo cấu trúc (Kiểu dáng)

Cấu trúc robot quyết định tốc độ, độ linh hoạt và khả năng tải trọng, phù hợp với từng loại ứng dụng đóng gói khác nhau:

• Robot Delta (Song song): Có cấu tạo ba tay đòn gắn trên khung cố định, di chuyển nhanh trong không gian hình vòm. Đây là lựa chọn lý tưởng cho tác vụ chọn và đặt sản phẩm nhẹ với tốc độ cao.

• Robot Cộng tác (Cobots): Dòng robot này dễ lập trình, linh hoạt, phù hợp với các dây chuyền sản xuất thay đổi thường xuyên hoặc khối lượng nhỏ.

• Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm): Hoạt động tối ưu trong mặt phẳng ngang (X-Y), có độ chính xác cao khi lắp ráp, sắp xếp hoặc đóng gói sản phẩm nhỏ gọn phù hợp với không gian hẹp.

• Robot Khớp nối (Articulated Robots): Mô phỏng cấu trúc cánh tay người với 4–6 bậc tự do, cho phép chuyển động linh hoạt ở mọi góc độ thường được sử dụng cho các công việc đóng gói nặng, xếp pallet hoặc bọc màng pallet quy mô lớn.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của robot đóng gói

Để đảm bảo hiệu suất cao và độ chính xác trong dây chuyền sản xuất hiện đại, robot đóng gói được cấu thành từ nhiều bộ phận cơ – điện tử tiên tiến, vận hành đồng bộ theo một chu trình tự động khép kín. Dưới đây là cấu tạo cơ bản và nguyên lý hoạt động của loại robot này.

Cấu tạo chính của robot đóng gói

Một hệ thống robot đóng gói hoàn chỉnh thường gồm bốn bộ phận chính:

Cánh tay robot (Robot Arm/Manipulator): Cánh tay được cấu tạo từ các khớp nối dẫn động bằng motor servo, cho phép di chuyển linh hoạt trên nhiều trục (thường từ 3 đến 6 bậc tự do). Cấu trúc có nhiều bậc tự do phù hợp cho tác vụ xếp pallet, đóng gói hàng nặng.

Công cụ cuối cánh tay (End-of-Arm Tooling – EOAT): Đây là bộ phận trực tiếp thao tác với sản phẩm và quyết định loại hàng hóa mà robot có thể xử lý.

• Giác hút chân không (Vacuum Gripper): Dùng cho sản phẩm có bề mặt phẳng, kín như hộp, túi, lọ.

• Kẹp cơ học (Mechanical Gripper): Dùng cho sản phẩm nặng hoặc có hình dạng phức tạp.

• Kẹp từ tính (Magnetic Gripper): Phù hợp với vật liệu kim loại như lon thiếc hoặc linh kiện thép.

Hệ thống thị giác (Vision System): Gồm camera 2D hoặc 3D kết hợp phần mềm xử lý hình ảnh, giúp robot nhận dạng, định vị chính xác vị trí, góc quay của sản phẩm trên băng tải và kiểm tra chất lượng sơ bộ như phát hiện lỗi hoặc sai lệch trong quá trình đóng gói.

Hệ thống điều khiển (Controller): Controller tiếp nhận dữ liệu từ Vision System, tính toán quỹ đạo di chuyển tối ưu, điều khiển các motor servo và giao tiếp với người vận hành qua giao diện HMI để giám sát và điều chỉnh hoạt động.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của robot đóng gói

Quy trình làm việc của robot đóng gói diễn ra liên tục và được tối ưu hóa để đạt tốc độ và độ chính xác cao, bao gồm các bước chính sau:

Bước 1 – Nhận dạng và định vị: Sản phẩm di chuyển trên băng tải, hệ thống Vision quét và chụp ảnh liên tục. Phần mềm xử lý hình ảnh xác định tọa độ và góc xoay chính xác của sản phẩm trong thời gian thực.

Bước 2 – Lập kế hoạch chuyển động: Dữ liệu từ Vision được gửi về Controller. Bộ điều khiển tính toán đường đi tối ưu, mượt và nhanh nhất để robot di chuyển đến vị trí lấy sản phẩm mà không va chạm.

Bước 3 – Gắp sản phẩm (Pick): Cánh tay robot di chuyển đến sản phẩm, kích hoạt EOAT (ví dụ: bật bơm chân không hoặc đóng kẹp) để gắp giữ sản phẩm. Độ chính xác của thao tác thường đạt đến ±0,1 mm.

Bước 4 – Đặt sản phẩm (Place): Robot đưa sản phẩm đến vị trí đã định (bao bì, khay, hộp hoặc pallet) và nhả ra một cách chính xác, ổn định.

Bước 5 – Lặp chu trình: Ngay sau khi hoàn tất thao tác, robot quay về vị trí chờ, sẵn sàng nhận dữ liệu mới từ Vision System để bắt đầu chu trình tiếp theo.

Các ngành công nghiệp sử dụng robot đóng gói

Robot đóng gói là giải pháp tự động hóa linh hoạt, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất như.

• Ngành thực phẩm và đồ uống: Robot được sử dụng để gắp, đóng hộp, niêm phong và xếp pallet sản phẩm, đảm bảo vệ sinh và tốc độ cao trong môi trường sản xuất liên tục.

• Ngành nông nghiệp: Ứng dụng trong đóng gói rau quả, sản phẩm tươi sống, giúp giảm thiểu hư hại và tối ưu năng suất.

• Ngành chế tạo: Dùng để đóng gói linh kiện, sản phẩm cơ khí hoặc điện tử với độ chính xác cao.

• Ngành y tế và chăm sóc sức khỏe: Robot đảm nhận đóng gói thuốc, thiết bị y tế, sản phẩm vô trùng, đảm bảo tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt.

• Ngành hậu cần và kho vận: Ứng dụng trong khâu phân loại, đóng gói và xếp pallet, hỗ trợ vận chuyển hàng hóa nhanh chóng và hiệu quả.

• Ngành ô tô: Sử dụng robot để đóng gói linh kiện, phụ tùng và thiết bị nặng, tăng độ an toàn và giảm chi phí nhân công.

  

Ứng dụng phổ biến của robot đóng gói

Robot đóng gói là hệ thống tự động đa năng, có khả năng thay thế con người trong nhiều công đoạn đóng gói khác nhau. Dưới đây là các ứng dụng tiêu biểu trong thực tế sản xuất:

Chọn và đặt (Pick and Place): Robot có thể nhặt sản phẩm từ băng tải và đặt vào bao bì, khay hoặc hộp chứa. Trong ngành điện tử, robot pick-and-place được sử dụng để lắp linh kiện chính xác trên bảng mạch.

Đóng hộp (Case Packing): Robot tự động nhóm các sản phẩm đã đóng gói sơ cấp (chai, lọ, vỉ thuốc, bánh kẹo...) và sắp xếp vào hộp carton lớn.

Kiểm tra chất lượng (Inspection): Một số robot đóng gói được tích hợp hệ thống thị giác máy và cảm biến thông minh, cho phép kiểm tra hình dạng, kích thước hoặc lỗi sản phẩm trước khi đóng gói.

Tách khuôn (Depanning): Trong ngành thực phẩm, robot được dùng để lấy sản phẩm nướng như bánh hoặc kẹo ra khỏi khuôn mà không làm hỏng bề mặt. Nhờ cánh tay robot chính xác, quá trình này diễn ra nhanh, sạch và ổn định hơn thao tác thủ công.

Xếp pallet (Palletizing): Sau khi đóng gói, robot xếp các thùng hàng lên pallet theo mô hình tối ưu để vận chuyển hoặc lưu kho. Ứng dụng này đặc biệt hữu ích trong nhà máy có diện tích hạn chế.

Lợi ích của robot đóng gói

Việc ứng dụng robot đóng gói trong sản xuất là xu hướng tất yếu trong chiến lược tối ưu chuỗi cung ứng và chuyển đổi số của các nhà máy hiện đại.

Tăng năng suất và hiệu suất (Productivity & Efficiency)

Robot đóng gói có khả năng vận hành liên tục 24/7, không bị ảnh hưởng bởi yếu tố mệt mỏi hay sai sót như lao động thủ công. Đặc biệt, các dòng robot tốc độ cao như robot Delta có thể xử lý hàng trăm chu kỳ đóng gói mỗi phút, giúp tăng sản lượng đầu ra gấp nhiều lần.

Đảm bảo độ chính xác và chất lượng (Accuracy & Quality)

Với độ chính xác định vị dưới ±0.1 mm, robot loại bỏ hoàn toàn lỗi do con người gây ra trong khâu đóng gói. Hệ thống điều khiển và thị giác thông minh giúp đảm bảo độ đồng nhất sản phẩm, hạn chế hư hỏng, sai lệch kích thước và giảm lãng phí vật liệu đóng gói.

Cải thiện an toàn lao động (Workplace Safety)

Robot thay thế con người trong các công việc nặng nhọc, độc hại hoặc nguy hiểm, chẳng hạn như nâng thùng hàng nặng, xếp pallet hoặc thao tác gần máy móc có bộ phận chuyển động nhanh.

Tăng tính linh hoạt trong sản xuất (Flexibility & Adaptability)

Các robot đóng gói hiện đại có thể được lập trình lại chỉ trong vài phút để phù hợp với nhiều loại sản phẩm khác nhau. Doanh nghiệp chỉ cần thay đổi công cụ gắp (EOAT) hoặc tải chương trình điều khiển mới, hệ thống có thể xử lý linh hoạt nhiều kích thước, mẫu mã hay định dạng bao bì khác nhau.

Đảm bảo vệ sinh và tuân thủ tiêu chuẩn (Hygiene & Compliance)

Trong các ngành thực phẩm, dược phẩm và y tế, robot giúp giảm tối đa tiếp xúc trực tiếp giữa con người và sản phẩm, đảm bảo môi trường đóng gói khép kín và vô trùng giúp doanh nghiệp đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế như HACCP, GMP, đồng thời nâng cao độ tin cậy của sản phẩm khi xuất khẩu.

Kết luận

Robot đóng gói không chỉ là một thiết bị tự động hóa mà còn là giải pháp chiến lược giúp doanh nghiệp nâng cao năng lực cạnh tranh, giảm chi phí vận hành và hướng tới sản xuất thông minh. Nếu doanh nghiệp của bạn đang tìm kiếm giải pháp robot đóng gói phù hợp, hãy liên hệ Intech Robotics để được đội ngũ chuyên gia tư vấn chi tiết và đưa ra giải pháp tối ưu hóa quy trình đóng gói hiệu quả nhất.