Phát triển bàn tay robot khéo léo

Sáng kiến này mang tên HAND ERC, viết tắt của từ Human AugmentatioN via Dexterity Engineering Research Center, tạm dịch là Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật nhằm tăng cường khả năng của con người thông qua các công nghệ robot khéo léo. Đây là một sáng kiến mang tính đột phá do Đại học Northwestern dẫn đầu, cùng với sự tham gia của Đại học Carnegie Mellon, Đại học Texas A&M, Đại học Florida A&M, và đội ngũ giảng viên hỗ trợ từ Đại học Syracuse, Đại học Wisconsin-Madison, Viện Công nghệ Massachusetts.

Thành lập hồi tháng tám năm nay, Trung tâm này đã được Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF) cam kết tài trợ 26 triệu USD trong năm năm để cách mạng hóa khả năng của robot trong việc tăng cường hiệu suất lao động của con người, và có thể gia hạn thêm 26 triệu USD cho năm năm tiếp theo.

Giáo sư J. Edward Colgate, chuyên gia về robot và công nghệ xúc giác đồng thời là Giám đốc Trung tâm HAND cho biết, trọng tâm của họ là phát triển các bàn tay robot có khả năng cầm nắm thông minh, vận động tinh vi và phối hợp nhịp nhàng giữa tay và mắt. Mục tiêu là giúp các doanh nghiệp ở mọi quy mô, kể cả doanh nghiệp vừa và nhỏ, có thể dễ dàng tiếp cận và tận dụng lợi ích từ robot.

“Những tiến bộ nhanh chóng trong trí tuệ nhân tạo (AI) đã tạo ra một cơ hội tuyệt vời để làm cho các cánh tay robot trở nên dễ tiếp cận với các nhà sản xuất nhỏ, những người bị suy giảm vận động hoặc nhiều người khác. Tuy nhiên, một thách thức lớn là tay kẹp hiện nay của robot vẫn còn rất hạn chế. Các nghiên cứu cơ bản của HAND sẽ tạo ra những robot có bàn tay khéo léo như con người”, giáo sư Colgate nói.

HAND đang hợp tác với những công ty tiên phong trong ngành như Intrinsic, Nvidia, Sanctuary AI, Boston Dynamics, Berkshire Grey v.v, nhằm mục đích định nghĩa lại thao tác tay cho robot.

“Từ trước tới nay, hầu hết các hoạt động nghiên cứu đều tập trung vào sự di chuyển và điều hướng của robot, và ít quan tâm đến các thao tác của robot”, Kevin Lynch, giám đốc nghiên cứu của HAND, giải thích.

Lấy các tay kẹp của robot làm ví dụ, ông chỉ ra rằng các tay kẹp song song và kẹp hút truyền thống không thể làm được các chuyển động phức tạp của tay người như dùng đũa gắp, xào bài, vặn nắp lọ hoặc viết bút mực thủ công. Điều này có nghĩa là tất cả trí thông minh mà ta thấy trong các AI hiện đại, chẳng hạn như ChatGPT, không thể được thể hiện thông qua các hành động vật lý và thao tác của robot.

“Việc cảm nhận và kiểm soát bàn tay là một nút thắt cổ chai lớn đối với việc giải phóng sức mạnh của AI”, Lynch nhận xét.


Nhưng sự khéo léo của robot không phải là mục tiêu duy nhất. Các nhà nghiên cứu cũng muốn đảm bảo rằng các bàn tay robot mới không chỉ có chi phí phải chăng, mà còn dễ vận hành và không đòi hỏi chuyên môn của người dùng. Nghĩa là người ta có thể cắm robot vào dùng ngay lập tức, thay vì mất nhiều tháng tích hợp vào hệ thống. Việc lập trình ban đầu cho các thiết bị robot này sẽ phải rất đơn giản để giảm thiểu thời gian, công sức đưa chúng vào hoạt động.

Sự hiện diện của doanh nghiệp Việt

Trong số gần 25 đối tác doanh nghiệp đang làm việc với HAND, Apicoo Robotics là cái tên độc đáo vì chúng đến từ Việt Nam, nơi robot không phải là một thế mạnh.

Là một công ty khởi nghiệp non trẻ mới thành lập từ năm 2021, Apicoo Robotics đã phát triển các dòng tay kẹp robot có khả năng cầm nắm tương đối linh hoạt nhờ các chuyển động song song (parallel motion), cho phép xử lý nhiều kích thước đối tượng khác nhau mà không cần điều chỉnh thủ công.

Bằng cách kết hợp các cảm biến thị giác và cảm biến lực, tay kẹp SusGrip của họ có thể cầm nắm đồ vật - từ nhỏ, mềm, tinh tế, đến cứng cáp, nặng nề, cồng kềnh.

“Hình dạng, kết cấu, trọng lượng và kích thước của một vật thể sẽ ảnh hưởng đến cách chúng ta chọn để cầm chúng. Đây là một trong những lý do chính khiến nhiều ngành công nghiệp vẫn phụ thuộc vào lao động con người để đóng gói và xử lý các mặt hàng tinh tế.” TS. Võ Gia Lộc, nhà sáng lập Apicoo Robotics, giải thích. “Công nghệ của chúng tôi đảm bảo rằng bộ kẹp robot có thể xử lý các đồ vật một cách cẩn thận, giảm nguy cơ hư hỏng trong quá trình vận hành.”

So với các loại kẹp hiện có trên thị trường, hệ thống SusGrip có thể tăng hiệu quả kẹp lên khoảng 50%, đồng thời cải thiện tốc độ và độ chính xác trong việc giữ đồ. Hệ thống này phù hợp với nhiều lĩnh vực như sản xuất, hậu cần và tự động hóa. Hiện tại, SusGrip đã chứng minh khả năng kẹp hiệu quả hàng chục loại vật phẩm khác nhau, từ viên sô-cô-la, cốc thủy tinh, vi xử lý, đến ống thép và nhiều sản phẩm có hình dạng đa dạng khác.

Công nghệ của Apicoo Robotics đã được ứng dụng tại Viện Nghiên cứu Swiss Smart Factory ở Thụy Sĩ để trình diễn khả năng sắp xếp sản phẩm trên dây chuyền sản xuất thiết bị điện tử. Tay kẹp này được thiết kế với khả năng cắm-và-chạy, giúp tiết kiệm tới 40% chi phí và thời gian cài đặt.

“Sự hợp tác với HAND không chỉ khẳng định vị thế toàn cầu của chúng tôi về đổi mới mà còn mở ra những cơ hội hấp dẫn để tham gia vào các nghiên cứu tiên tiến. Điều này giúp chúng tôi tiếp tục cung cấp các giải pháp tự động hóa hiệu quả về chi phí, dễ sử dụng, hỗ trợ các doanh nghiệp đơn giản hóa và nâng cao quy trình tự động hóa của mình.” TS. Võ Gia Lộc chia sẻ.

Dù khởi đầu với quy mô nhỏ và xuất phát điểm khiêm tốn tại Việt Nam, Apicoo Robotics đã chứng tỏ rằng họ có thể tham gia vào lĩnh vực công nghệ cao, đặc biệt là ngành robot, vốn chỉ là sân chơi của các doanh nghiệp lớn.