Chế tạo robot rắn hỗ trợ lắp ráp cánh máy bay thay cho con người

Mặc dù các máy bay phản lực hiện nay đều được trang bị công nghệ tiên tiến nhất, nhưng đôi khi trong quá trình lắp ráp vẫn còn sử dụng những phương pháp có từ thế kỷ 18 vốn cần nhiều lao động thủ công với kỹ năng tay nghề cao. Để khắc phục điều đó, Học viện máy móc và công nghệ lắp ráp Fraunhofer (IWU) tại Chemnitz, Đức đã chế tạo robot rắn có khả năng lắp ráp cánh máy bay, đặc biệt là tại những vị trí nhỏ hẹp khó tiếp cận hoặc quá phức tạp. Các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ dùng những công nghệ của thế kỷ 21 vào việc lắp ráp máy bay thay cho công nghệ đã lạc hậu từ trước đến nay.

Hãng máy bay Airbus dự đoán lưu lượng ngành hàng không sẽ tăng gấp 3 lần vào năm 2030. Lúc đó, mỗi sân bay lớn sẽ xử lý gần nửa triệu hành khác mỗi ngày và theo ước tính thì phương pháp lắp ráp máy bay hiện tại sẽ không thể đáp ứng được nhu cầu sản xuất máy bay mới. Lời giải duy nhất cho bài toán trên chính là tự động hóa quá trình lắp ráp máy bay. Dù vậy, kỹ thuật trước đây vẫn gặp phải khó khăn khi lắp ráp bộ phận cánh máy bay do các cánh tay robot quá ngắn, không thể lắp ráp các chi tiết trong phạm vi quá 5 mét bên trong cánh.

Cánh của các thế hệ máy bay hiện đại không chỉ đơn giản là 1 tấm kim loại nhô ra khỏi thân máy bay. Đó là một tập hợp những chi tiết vô cùng phức tạp như thùng chứa nhiên liệu, hệ thống thủy lực, dây cáp điện, động cơ hỗ trợ, cánh phụ, cánh tà, khung sườn, các thanh giằng, trụ chống và mái dầm. Kết quả là tất cả các bộ phận nói trên đều phải được lắp ráp hoàn toàn thủ công bởi bàn tay của các công nhân từ việc khoan lỗ, bắt bu lông, đai ốc và gắn từng khớp nối.

Mô phỏng cách thức hoạt động của robot rắn khi làm việc tại những vị trí chật hẹp bên trong cánh máy bay

Không cần phải nói, đó chẳng những là một công việc vô cùng mất thời gian, cực kỳ khó hoàn thành và môi trường làm việc ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người. Thậm chí, trong những tài liệu hướng dẫn lắp đặt, bảo trì máy bay còn có hướng dẫn chi tiết những tư thế và pháp để nhân công có thể luồn lách, trườn để tiếp cận tới các vị trí cần thiết. Do đó, các hãng sản xuất máy bay thường có nhu cầu tuyển dụng những người có tầm vóc nhỏ nhằm có thể làm việc trong những không gian chật hẹp, chẳng hạn như cánh máy bay.

Và giải pháp mà Học viện Fraunhofer đưa ra để giải quyết vấn đề nói trên chính là một robot cân nặng 60kg được thiết kế theo hình dáng của một con rắn. Phần thân của robot được lắp ráp từ 8 phần bởi các khớp nối với tổng chiều dài là 2,5 mét. Phần đầu của "robot rắn" được trang bị một bàn tay và một camera chuyên dụng. Theo các nhà nghiên cứu tại Fraunhofer, điểm đặc biệt của robot rắn chính là hệ thống bánh răng độc quyền với mô tơ có khả năng tạo nên momen xoắn 500Nm được tích hợp lên mỗi phần của thân robot. 8 phần được kết hợp với nhau bởi hệ thống dây và cần trục, cho phép mỗi phần có thê di chuyển độc lập và quay một góc 90 độ.

Marco Breitfeld, trưởng dự án tại Fraunhofer cho biết: "Robot được cấu thành từ 8 phần nối lại với nhau và có thể cử động linh hoạt nhằm tiếp cận được tới những vị trí sâu nhất bên trong cánh máy bay. Đó là lý do tại sao chúng tôi thường gọi hệ thống robot là một con rắn bằng máy móc".

Mới đây, robot rắn đã trải qua giai đoạn thiết kế cơ khí và kiểm định khả năng vận hành. Theo kế hoạch, các kỹ sư sẽ chính thức trình diễn khả năng của robot rắn tại Triễn lãm máy tự động thương mại tổ chức tại Munich từ ngày 3 tháng 6 sắp tới. Giai đoạn tiếp theo của dự án là thiết kế hệ thống vận hành robot trên nền tảng di động hoặc đường ray cho phép nó có thể tiến sâu hơn nữa đến các vị trí trong cánh máy bay. Theo kế hoạch, những mẫu robot sẽ chính thức được đưa vào sử dụng rộng rãi vào cuối năm nay.