Trang chủTự động hóaKỹ thuật RobotCông nghệ IoRT và tiềm năng ứng dụng

Công nghệ IoRT và tiềm năng ứng dụng

Những năm gần đây thế giới dường như đang chứng kiến sự xuất hiện của một làn sóng mới trong các ứng dụng robot. Đôi lúc trên truyền hình hay trên Internet chúng ta bắt gặp hình ảnh về các nhà kho bận rộn của Amazon, Alibaba với những robot cần mẫn, nhịp nhàng phân loại và vận chuyển, sắp xếp hàng hóa; những UAV chuyển đồ tới tận cửa nhà khách hàng, thậm chí còn bay theo bầy,…

• Robot giúp đẩy nhanh tốc độ các dịch vụ bưu chính ở Hy Lạp
• Ứng dụng robot trong lĩnh vực hậu cần và chuỗi cung ứng

Đó là những hình ảnh vô cùng ấn tượng, trước đây chỉ có trong truyện viễn tưởng, nay đã dần thành hiện thực và bước chân vào đời sống. Robot dường như xuất hiện ở nhiều lĩnh vực hơn, với số lượng lớn hơn và gần gũi với chúng ta hơn. Điều đó khiến chúng ta tự hỏi phải chăng đã có một thay đổi bước ngoặt tạo nên khác biệt trong công nghệ ?

Hình  1 Robot chuyển hàng trong nhà kho.

IoRT là gì?

Internet of Robotic Things (IoRT) có thể là một phần của câu trả lời

Khái niệm IoRT được lần đầu đưa ra vào năm 2014, trong một báo cáo phân tích công nghệ của hãng nghiên cứu ABI Research [1], theo đó: “IoRT là khái niệm trong đó các thiết bị thông minh có thể theo dõi các sự kiện, khai thác dữ liệu cảm biến từ nhiều nguồn khác nhau, sử dụng trí thông minh tại chỗ hoặc phân tán để quyết định hành động phù hợp nhất và sau đó tác động để điều khiển các đối tượng trong thế giới vật lý, đôi lúc là trong khi đang di chuyển vật lý trong thế giới đó”.

Khái niệm nêu trên cho thấy một số đặc điểm cơ bản của một hệ thống IoRT: Khả năng khai thác dữ liệu; Ra quyết định dựa trên dữ liệu; Khả năng tác động vào thế giới vật lý.

Robot thỏa mãn các đặc điểm trên có thể bao trùm nhiều loại hình như robot hình người, các tay máy công nghiệp, các loại xe tự hành (UAV, UGV), các robot tương tác với người qua giọng nói,…

Kiến trúc IoRT

Hình 2: Kiến trúc IoRT.

Kiến trúc IoRT được phân thành 3 lớp:
Lớp vật lý (physical): bao gồm các robot, cảm biến và các cơ cấu chấp hành.
• Robot là các đối tượng thông minh có thể chuyển động trong thế giới vật lý và tác động vào thế giới vật lý. Robot có thể liên lạc và cộng tác với nhau tạo thành những hệ đa robot để cùng thực hiện những tác vụ phức tạp.
• Cảm biến là những thiết bị theo dõi các thông số của môi trường và cảm nhận, theo dõi các sự kiện diễn ra trong môi trường, chẳng hạn như sự hiện diện và các hoạt động của robot, sự di chuyển của các đồ vật,… Trong một số trường hợp robot có thể kết nối trực tiếp với các cảm biến. Nhưng thông thường việc kết nối đó được thực hiện thông qua lớp mạng và điều khiển.
• Lớp vật lý còn bao gồm cả các thiết bị đơn giản như các công tắc bật tắt, núm điều chỉnh và các cơ cấu chấp hành khác, có thể thực hiện các tác vụ đơn giản.

Lớp mạng và điều khiển (Network & Control): bao gồm các thiết bị định tuyến, bộ điều khiển, kho lưu trữ dữ liệu tại chỗ hay điện toán đám mây, các giao thức liên lạc và điều khiển,…

Lớp dịch vụ và ứng dụng (Service & Application): bao gồm các chương trình phần mềm nhằm giám sát, xử lý và điều khiển các thông số môi trường và các đối tượng của hệ thống IoRT (robot, cảm biến, các cơ cấu chấp hành) nhằm đạt được các mục tiêu của hệ thống. Nhiều thuật toán, công nghệ hiện đại được áp dụng vào lớp này để xử lý dữ liệu tập hợp từ các cảm biến như Trí tuệ nhân tạo (AI) để khai thác và tối ưu hoạt động của các robot.

Sự hội tụ công nghệ trong Internet of Robotic Things

Cái tên IoRT gợi ý cho chúng ta về sự kết hợp giữa Internet of Things và Robotic. Sự phát triển mạnh mẽ của IoT đã tạo ra những không gian thông minh (smart space) như căn phòng thông minh, tòa nhà thông minh, nhà máy thông minh,… hay ở quy mô lớn hơn là đô thị thông minh. Đó là những không gian được trang bị rất nhiều cảm biến kết nối, cho phép cảm nhận được “nhịp sống” của không gian, từ các thông số môi trường, các sự kiện xảy ra đến trạng thái của các tiến trình,… Dữ liệu của không gian được số hóa, tạo thành phiên bản số, giám sát được các thông tin mong muốn. Trong khi đó, Robot là những máy móc được lập trình để thực hiện chuỗi các hoạt động phức tạp một cách tự động, thường được xem là những hệ thống tự trị, thực hiện một thao tác cụ thể lặp đi lặp lại theo một chương trình đặt trước. Chúng có khả năng tác động lên môi trường. Ví dụ điển hình là các robot lắp ráp trong các dây chuyền công nghiệp.

Khi robot xuất hiện trong không gian thông minh, đó là một sự bổ khuyết quan trọng cho cả hai. Robot bổ sung năng lực quan trọng là khả năng thao tác, tác động vào thế giới vật lý của không gian để thay đổi, điều khiển không gian, trong khi không gian thông minh cung cấp cho robot khả năng cảm nhận và phân tích thông tin tốt hơn để nó nắm bắt ngữ cảnh và quyết định hành động. Không những thế, kết nối Internet còn giúp phá vỡ các hệ thống đóng kín, những “silo” của các giải pháp robot truyền thống, cho phép robot khai thác tài nguyên từ mạng lưới như dữ liệu, phần mềm (SaaS), năng lực tính toán, kho lưu trữ, hạ tầng cảm biến,… phục vụ cho hoạt động của mình và đến lượt nó, có thể cung cấp các dữ liệu mà nó có cho mạng lưới. Khả năng kết nối cho phép robot hoạt động cộng tác với các robot hoặc các thiết bị chấp hành khác trong những nhiệm vụ phức tạp, bất kể xa cách về mặt địa lý; cho phép robot hoạt động cộng tác với con người dù trong môi trường làm việc cùng nhau hay được điều khiển từ xa.

Công nghệ thành phần trong IoRT

IoRT kết hợp các hệ thống robot tự trị với các công nghệ nổi trội như IoT/IIoT, 4G/5G, các hệ thống điện toán đám mây tập trung và phân tán, AI/ML, Digital Twins, VR/AR, công nghệ bầy đàn và cả Blockchain [2]. Các công nghệ này cho phép các thiết bị thông minh định danh được có thể kết nối và tương tác với nhau qua mạng Inernet và các giao thức kết nối mạng khác, cải thiện khả năng ra quyết định dựa trên việc nhận biết ngữ cảnh trong giải quyết các hoạt động phức tạp và là tiền đề hình thành trí thông minh của máy móc. Sự phát triển của AI và ML đã cho phép các thực thể robot hoạt động dựa trên các thuật toán học và nhận biết để ra quyết định hơn là dựa trên lập trình “cứng” cho một ứng dụng mang tính lặp đi lặp lại trong trong môi trường xác định trước như truyền thống.

Các công nghệ ảo hóa như Digital Twins, VR/AR cho phép hình thành phiên bản số của các thực thể robot và khung cảnh xung quanh robot giúp cho con người có thể thao tác từ xa, điều khiển robot một cách trực quan. Trong khi đó, các công nghệ kết nối, điện toán biên giúp đảm bảo mạng lưới truyền dữ liệu để có thể phản ánh đầy đủ ngữ cảnh làm việc trong thời gian thực; Blockchain tạo ra hệ thống lưu trữ tin cậy cho các giao dịch M2M, hiện thực hóa nhiều mô hình dịch vụ mới. Những tiến bộ của các công nghệ cấu thành trong thời gian gần đây đã hình thành nên cơ sở để IoRT phát triển mạnh mẽ trong thời gian tới.

Các lĩnh vực ứng dụng đáng chú ý của IoRT

IoRT tuy khá mới mẻ, nhưng đang được ứng dụng rộng rãi và tương đối mạnh mẽ trên nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp chính xác, logistics, y tế và nhiều lĩnh vực đời sống khác.

Công nghiệp là miền ứng dụng quan trọng của IoRT. Đáng chú ý là xu hướng robot hoạt động cộng tác (cobot) cùng với con người trong các dây chuyền sản xuất. Ở đó robot hỗ trợ công nhân thực hiện các công việc nặng nhọc, nguy hiểm, lặp đi lặp lại với cường độ cao,…  còn con người bao quát môi trường và giám sát và hướng dẫn hoạt động của robot. Một ví dụ điển hình là việc triển khai cobot KUKA lắp ráp đèn xe trong nhà máy của Ford. Robot hiệu chỉnh ở các vị trí khó mà trước kia người công nhân phải cúi thấp dưới sàn để làm, còn người công nhân hướng dẫn robot tới khu vực cần thực hiện thao tác. Tính phức tạp của các giải pháp như vậy cũng thấp hơn so với việc phải tự động hóa hoàn toàn, cho phép triển khai các ứng dụng linh động, nhanh chóng hơn.

Logistics là lĩnh vực mà ứng dụng IoRT diễn ra sôi nổi. Với các ứng dụng phân loại, xếp dỡ hàng hóa ở các nhà kho của Amazon, Alibaba, Ocado,… Robot làm việc suốt ngày đêm với tốc độ cao và hạn chế được các sai sót con người giúp mang lại hiệu quả lớn về việc đáp ứng thời gian sắp xếp, phân loại hàng hóa, tối ưu chi phí vận hành. Nhiều nhà phân phối cũng đã đưa vào khai thác các giải pháp IoRT cho giao hàng tự động đến người dùng cuối, mang lại hiệu quả vượt trội về tốc độ và khả năng tiếp cận những khu vực khó khăn, mang lại hình thức phân phối an toàn trong bối cảnh dịch bệnh Covid.

Hình 3: Thiết bị tự hành giao hàng.

Nông nghiệp thông minh cũng rất hứa hẹn với IoRT. Robot có thể tham gia vào nhiều công đoạn trong sản xuất nông nghiệp thông minh như các hệ thống thu hoạch tự động, cắt cỏ, xén cành, gieo hạt, phun thuốc…; hoạt động trong vườn ươm; dây chuyền phân loại và đóng gói hàng hóa nông sản,… Các robot tham gia hoạt động trên đồng ruộng được kết nối với dữ liệu từ các cảm biến về các thông số môi trường, thời tiết và quy trình canh tác để quyết định các hoạt động như tưới nước, bón phân,… mang lại hiệu quả canh tác tốt nhất.

Hình 4: Ứng dụng UAV trong bón phân, phun thuốc trên đồng ruộng.

Robot cũng có thể thu thập hình ảnh sinh trưởng của cây trồng gửi về trung tâm dữ liệu để phân tích. Các UAV có thể theo dõi diện tích canh tác lớn từ trên không, cảnh báo dịch bệnh hay những bất thường trong sinh trưởng của cây cối, phun thuốc hay bón phân trên diện tích rộng một cách nhanh chóng.

Ngoài ra còn nhiều lĩnh vực ứng dụng quan trọng khác của IoRT như trong y tế (các giải pháp sử dụng tay máy cho phẫu thuật từ xa, robot chăm sóc cho người cao tuổi,…), giao thông vận tải (xe tự lái), dịch vụ (robot lễ tân, hướng dẫn thông tin,…).

Tiềm năng, cơ hội trong ứng dụng IoRT ở Việt Nam

Mặc dù còn một số trở ngại nhất định, nhưng có thể thấy IoRT đang mở ra cơ hội để ứng dụng mạnh mẽ robot vào trong sản xuất, vận hành thông minh ở Việt Nam. Với cách thức phù hợp thì việc tiếp cận IoRT là hoàn toàn khả thi với điều kiện Việt Nam, bởi các lý do sau:

  • Chi phí triển khai các giải pháp robot nói chung, IoRT nói riêng đã giảm theo các chi phí thành phần giảm. Các máy tính chuyên dụng đắt tiền kèm theo robot trước kia, với giá hàng ngàn USD, nay được thay thế bởi các bộ điều khiển rẻ hơn rất nhiều, trong khi tính năng thậm chí còn mạnh hơn. Các thành phần khác như màn hình chạm, các loại cảm biến, chi phí cho không gian lưu trữ và các hạ tầng mạng khác cũng đã giảm xuống đáng kể.
  • Tính thích ứng cao của IoRT đem đến khả năng triển khai linh động cho nhiều ứng dụng trong các môi trường làm việc khác nhau một cách nhanh chóng với chi phí rẻ hơn so với các giải pháp robot đóng kín và tự động hóa toàn bộ dây chuyền trước đây. Các cobot hiện nay có thể làm việc chung trong môi trường của con người mà không cần lồng bảo vệ, do đó tiết kiệm được không gian vận hành. IoRT có thể tận dụng được các tài nguyên sẵn có của mạng lưới nên rút ngắn được thời gian phát triển giải pháp và tiết kiệm chi phí.
  • Trên thế giới, IoRT đã mở ra nhiều miền ứng dụng mới mà doanh nghiệp Việt Nam có thể tìm hiểu, khai thác. Với IoRT, doanh nghiệp có thể tham gia vào nhiều phần khác nhau trong hệ sinh thái như phát triển các nền tảng, dữ liệu, phần mềm, tùy chỉnh robot cho các ngữ cảnh làm việc khác nhau,… IoRT mở ra khả năng tham gia cho rất nhiều các doanh nghiệp, kể cả doanh nghiệp quy mô nhỏ và vừa.

Ứng dụng công nghệ cao vào nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, cải thiện sức cạnh tranh của nền kinh tế là xu hướng và đòi hỏi tất yếu đối với nền sản xuất của Việt Nam. Biện pháp được nhận diện là chủ động tiếp cận và khai thác các công nghệ của CMCN 4.0, trong đó có công nghệ robot và các công nghệ thành phần khác của IoRT như IoT, AI, Big Data, VR/AR,… IoRT kết hợp được sức mạnh của các công nghệ đơn lẻ, mang lại những khả năng vượt trội, nhất là tính linh động trong áp dụng và có thể triển khai dần từng bước từ đơn giản đến phức tạp, phù hợp với điều kiện Việt Nam. Việt Nam cần xây dựng chiến lược để thúc đẩy mạnh mẽ ứng dụng của công nghệ này vào sản xuất, vận hành thông minh.

 Hoàng Xuân Sơn
Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông CDIT
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
sonhx@ptit.edu.vn

Tài liệu tham khảo:

  1. ABI Research, “The Internet of Robotic Things,” 2014.
  2. Vermesan, M. O. Roy Bahr1, M. Serrano, T. Karlsen, T. Wahlstrøm, H. E. Sand, M. Ashwathnarayan and M. T. Gamba, “Internet of Robotic Things Intelligent Connectivity and Platforms,” Frontiers in Robotics and AI, vol. 7, 2020.

Theo dõi fanpage chúng tôi

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây

Bài viết cùng chủ đề

EuroCham Việt Nam giới thiệu tân Chủ tịch năm 2024

Ngày 27/3/2024, Hiệp hội doanh nghiệp Châu Âu tại Việt Nam (EuroCham Việt Nam) đã công bố Hội đồng quản trị năm 2024, bổ nhiệm ông Dominik Meichle - Giám đốc điều hành của Bosch Việt Nam làm Tân Chủ tịch.

VAA tham gia Triển lãm Khuôn mẫu và công cụ Đông Quản – Trung Quốc

Đoàn doanh nghiệp Việt Nam thuộc các lĩnh vực cơ khí, điện tử, hàn, tự động hóa gồm 21 thành viên đến từ các Hội, Hiêp hội như: Hội Tự động hóa Việt Nam, Doanh nghiệp cơ khí Việt Nam (VAMI), Hội Khoa học kỹ thuật Hàn Việt Nam đã tham gia “Lễ hội mua sắm” máy công cụ, các trang thiết bị, linh kiện tại khu vực Greater Bay của triển lãm.

Thủ tướng Phạm Minh Chính: Thanh niên cần thực hiện 5 xung kích, 6 khát vọng trong chuyển đổi số

Thủ tướng cũng chỉ rõ, thanh niên phải là lực lượng xung kích, giương cao ngọn cờ tiên phong, tình nguyện đi đầu, làm chủ công cuộc chuyển đổi số và phát triển Việt Nam sớm trở thành Quốc gia số, Thủ tướng Phạm Minh Chính yêu cầu Đoàn Thanh niên cùng toàn thể thanh niên Việt Nam phát huy tinh thần "5 xung kích" trong thực hiện nhiệm vụ chuyển đổi số Quốc gia.

Tuyên dương và trao bảo trợ tài năng trẻ TP. Hồ Chí Minh năm 2023

Trong suốt 31 năm qua Quỹ Bảo trợ Tài năng trẻ TP. Hồ Chí Minh đã góp phần phát hiện, tập hợp, bồi dưỡng và phát huy tài năng trẻ đóng góp cho thành phố và đất nước, với hàng trăm tài năng trẻ đã được tuyên duyên và bảo trợ.

Tháng 2 năm 2024 chứng kiến nhiều vụ tấn công ransomware nhất trong 3 năm

Tháng 2 năm 2024 được xem là thời điểm ghi nhận nhiều cuộc tấn công ransomware nhất trong 3 năm trở lại đây, với tổng số 416 trường hợp tấn công trên toàn cầu, tăng 73% so với cùng kỳ năm 2023 và 124% so với năm 2022.

Bài viết nổi bật

VAA tham gia Triển lãm Khuôn mẫu và công cụ Đông Quản – Trung Quốc

Đoàn doanh nghiệp Việt Nam thuộc các lĩnh vực cơ khí, điện tử, hàn, tự động hóa gồm 21 thành viên đến từ các Hội, Hiêp hội như: Hội Tự động hóa Việt Nam, Doanh nghiệp cơ khí Việt Nam (VAMI), Hội Khoa học kỹ thuật Hàn Việt Nam đã tham gia “Lễ hội mua sắm” máy công cụ, các trang thiết bị, linh kiện tại khu vực Greater Bay của triển lãm.

Circuit Design: từ thiết kế bảng mạch đến nhà cung cấp công nghệ không dây hàng đầu Nhật Bản

Circuit Design một thương hiệu công nghệ không dây hàng đầu của Nhật Bản phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp và dân dụng khác nhau. Với 50 năm xây dựng, hiện sản phẩm của họ đã có mặt ở hơn 30 quốc gia trên thế giới. Đằng sau thành công đó là câu chuyện khởi nghiệp đầy cảm hứng.

Thủ tướng Phạm Minh Chính: Thanh niên cần thực hiện 5 xung kích, 6 khát vọng trong chuyển đổi số

Thủ tướng cũng chỉ rõ, thanh niên phải là lực lượng xung kích, giương cao ngọn cờ tiên phong, tình nguyện đi đầu, làm chủ công cuộc chuyển đổi số và phát triển Việt Nam sớm trở thành Quốc gia số, Thủ tướng Phạm Minh Chính yêu cầu Đoàn Thanh niên cùng toàn thể thanh niên Việt Nam phát huy tinh thần "5 xung kích" trong thực hiện nhiệm vụ chuyển đổi số Quốc gia.