Robot công nghiệp được phân loại chủ yếu theo cấu trúc động học (kinematic structure) — cách các khớp và trục chuyển động kết hợp để đưa đầu công tác tới vị trí mong muốn. Năm kiểu phổ biến nhất: khớp nối tiếp 6 trục (articulated), SCARA, Cartesian/gantry, Delta (song song), và trụ tròn (cylindrical) — mỗi kiểu phù hợp một nhóm ứng dụng khác nhau. Thuật ngữ và định nghĩa theo ISO 8373:2021; an toàn theo ISO 10218-1:2025 và ISO 10218-2:2025.
Nội dung thuộc chuyên trang Tự động hóa & robot của cokhi.net, cụm Robot công nghiệp — ở góc nguyên lý phân loại và thông số kỹ thuật chung, không tư vấn chọn model/hãng robot cho ứng dụng cụ thể.
Năm kiểu cấu trúc động học
- Khớp nối tiếp / 6 trục (articulated): chuỗi khớp quay nối tiếp nhau, mô phỏng cấu trúc cánh tay người — phổ biến nhất, thường 6 trục (có thể 3-10+ trục). Tải trọng và tầm với rất rộng (từ dưới 1kg tới hàng tấn tùy model). Phù hợp hàn, sơn, lắp ráp, xử lý vật liệu — chuyển động phức tạp trong không gian 3D.
- SCARA: hai (hoặc ba) khớp quay trục đứng song song trong mặt phẳng X-Y, cộng một trục Z cứng thẳng đứng — "tuân theo có chọn lọc" (mềm dẻo theo X-Y, cứng theo Z). Thường 4 bậc tự do, độ lặp lại rất cao. Phù hợp gắp-đặt tốc độ cao, lắp ráp điện tử, cắm linh kiện theo phương thẳng đứng.
- Cartesian / gantry: chuyển động thuần theo 3 trục thẳng vuông góc X-Y-Z, không có khớp quay tay máy. Kiểu gantry (cổng trục) dùng 2 ray X ở đáy đỡ 1 ray Y bắc ngang — chịu tải lớn, hành trình dài. Phù hợp gắp-đặt, phân loại, đóng gói trên diện tích rộng.
- Delta (robot song song): 3 (hoặc 4) cánh tay hình bình hành nối từ khung cố định (thường treo trần) xuống một mâm đầu công tác di động qua khớp cầu — động cơ đặt cố định trên khung nên khối lượng chuyển động rất nhỏ. Thường 3-4 bậc tự do, tải trọng thấp (thường dưới 8kg) nhưng tốc độ cực cao. Phù hợp gắp-đặt tốc độ rất cao (thực phẩm, dược phẩm, điện tử).
- Trụ tròn (cylindrical): hệ tọa độ trụ — 1 khớp quay ở đế (θ) + 2 khớp trượt thẳng (bán kính r, cao z). Thường 3 bậc tự do. Phù hợp xử lý wafer bán dẫn (không gian hẹp, sạch), gắp phôi đúc áp lực, tay máy trung tâm phục vụ nhiều máy CNC xung quanh.
Độ lặp lại (repeatability) khác độ chính xác (accuracy)
Đây là hai thông số hay bị nhầm lẫn nhưng có ý nghĩa hoàn toàn khác nhau, định nghĩa và cách đo theo ISO 9283:1998 (Manipulating industrial robots — Performance criteria and related test methods):
- Độ lặp lại (repeatability): khả năng robot quay lại đúng cùng một vị trí đã dạy (taught position) nhiều lần liên tiếp. Đo bằng bán kính hình cầu nhỏ nhất bao trọn tất cả các điểm mà đầu công tác thực sự đạt tới khi lặp lại cùng một lệnh di chuyển.
- Độ chính xác (accuracy): sai lệch giữa vị trí đã yêu cầu theo tọa độ lý thuyết (commanded position) và vị trí robot thực sự đạt tới.
Ví dụ dễ hình dung: ném phi tiêu — độ chính xác là trúng hồng tâm; độ lặp lại là các mũi tiêu rơi tụ lại gần nhau, dù có thể lệch hẳn khỏi hồng tâm. Một robot có thể rất lặp lại nhưng không chính xác: nghiên cứu học thuật trên robot UR5 đo được sai số độ chính xác trung bình 1,773 mm trước hiệu chỉnh (dù thông số độ lặp lại công bố chỉ khoảng ±0,1mm) — sau hiệu chỉnh động học giảm còn 0,2595mm, sau bù bằng mạng neural còn 0,1041mm. Đây là lý do trong thực hành, robot công nghiệp luôn được dạy điểm trực tiếp (teach pendant) thay vì chỉ dựa vào tọa độ lý thuyết, vì độ lặp lại của robot tốt hơn độ chính xác rất nhiều.
Tiêu chuẩn ISO liên quan
- ISO 8373:2021 — Robotics — Vocabulary: định nghĩa thuật ngữ dùng trong lĩnh vực robot (đang có bản sửa đổi ISO/DIS 8373 trong quá trình soạn thảo, chưa ban hành chính thức nên 2021 vẫn là bản hiện hành).
- ISO 10218-1:2025 — Robotics — Safety requirements — Part 1: Robots: yêu cầu an toàn cho bản thân robot công nghiệp (thiết kế an toàn vốn có, giảm thiểu rủi ro, thông tin sử dụng trước khi tích hợp). Đây là bản cập nhật lớn thay thế bản 2011 trước đó.
- ISO 10218-2:2025 — Robotics — Safety requirements — Part 2: Industrial robot applications and robot cells: yêu cầu an toàn cho toàn bộ ứng dụng/tế bào robot (thiết kế, tích hợp, vận hành, bảo trì, tháo dỡ) — ban hành cùng đợt với Part 1 (cùng năm 2025).
- ISO/TS 15066:2016 — Robots and robotic devices — Collaborative robots: là Đặc tả kỹ thuật (Technical Specification), KHÔNG phải Tiêu chuẩn quốc tế đầy đủ, bổ sung riêng cho robot cộng tác (cobot) — quy định thêm giới hạn lực/áp suất sinh học khi robot tiếp xúc trực tiếp với người, dựa trên nền hai tiêu chuẩn nêu trên chứ không thay thế.
Thuật ngữ
- DOF (Degrees of Freedom — bậc tự do): số trục/khớp chuyển động độc lập của robot.
- Payload (tải trọng): khối lượng tối đa robot mang được ở đầu công tác — giảm dần khi robot vươn xa hết tầm hoặc nâng cao trên đầu.
- Reach (tầm với): khoảng cách tối đa từ tâm đế robot tới cổ tay khi tay vươn hết cỡ.
- Repeatability / Accuracy: độ lặp lại (quay lại đúng điểm đã dạy) / độ chính xác (đạt đúng tọa độ lý thuyết) — hai khái niệm khác nhau, đo theo ISO 9283:1998.
- Cobot (collaborative robot — robot cộng tác): robot thiết kế làm việc trực tiếp cùng không gian với người, an toàn bổ sung theo ISO/TS 15066:2016.
Tài liệu tham khảo
- ISO, ISO 8373:2021 — Robotics: Vocabulary: https://www.iso.org/standard/75539.html
- ISO, ISO 10218-1:2025 — Robotics: Safety requirements, Part 1: Robots: https://www.iso.org/standard/73933.html
- ISO, ISO 10218-2:2025 — Robotics: Safety requirements, Part 2: Industrial robot applications and robot cells: https://www.iso.org/standard/73934.html
- ISO, ISO/TS 15066:2016 — Robots and robotic devices: Collaborative robots: https://www.iso.org/standard/62996.html
- KUKA, From Delta to SCARA — Overview of Industrial Robot Types: https://www.kuka.com/en-us/company/iimagazine/2022/from-delta-to-scara,-c-,-overview-of-industrial-robot-types
- Robotiq, What are Accuracy and Repeatability in Industrial Robots?: https://blog.robotiq.com/what-are-accuracy-and-repeatability-in-industrial-robots
- PMC (peer-reviewed), Absolute Positioning Accuracy Improvement in an Industrial Robot (số liệu UR5 thực nghiệm): https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7471972/