Ngày robot dạo bước cùng con người đang tới rất gần: một số mẫu thử nghiệm đã bắt đầu làm việc cùng con người trong nhiều nhà máy trên toàn thế giới, trong khi các công ty AI phát triển các mô hình nền tảng mới nhằm giúp robot điều hướng môi trường xung quanh dễ dàng như con người. Như Jensen Huang, CEO của NVIDIA, đã từng nhận định: thế giới này được thiết kế cho con người, dĩ nhiên nó cũng sẽ phù hợp cho robot hình người.
Tuy nhiên, “bộ não” máy tính sẽ trở nên vô dụng nếu thiếu đi bộ “cơ thể”, là khung tạo nên hình dạng cho robot hình người, và các linh kiện cấu thành bộ khung đều phải được lên kế hoạch tỉ mỉ. Bên cạnh các vòng bi giúp giảm ma sát, động cơ mạnh mẽ và bánh răng ăn khớp với nhau, một robot hình người thông thường còn cần đến hàng chục ốc vít – những bộ phận quan trọng giúp chuyển đổi chuyển động xoay của động cơ thành chuyển động tuyến tính.
Hình minh họa – Filipp/Adobe Stock; monsitj/Getty Images.
Truyền thống, vít bi (ball screw – một cơ chế truyền động sử dụng bi chạy giữa trục vít và đai ốc) là loại vít được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực cơ khí nói chung và robot nói riêng. Nhưng hiện nay, một loại linh kiện mới đang được kỳ vọng sẽ tối ưu hóa khả năng chuyển động của robot hình người, và có thể trở thành linh kiện cơ khí thiết yếu trong tương lai.
“Theo thời gian, vít con lăn hành tinh (planetary roller screw) có thể chiếm tỷ lệ lớn trong số các loại vít sử dụng cho robot hình người”, các nhà nghiên cứu tại Morgan Stanley viết trong một báo cáo vào tháng 2/2025.
Vít con lăn hành tinh là phiên bản tiên tiến hơn so với vít bi, có khả năng chịu tải cao hơn và tuổi thọ dài hơn, sẽ giúp robot hình người có thể vận hành liên tục trong thời gian dài. Robot Optimus của Tesla đang sử dụng bốn vít lăn hành tinh ở phần bắp chân, và loại vít này cũng được các công ty Figure AI, Agility, 1X và phần lớn các nhà sản xuất robot hình người ở Trung Quốc sử dụng.
Theo ông Jack Li, Giám đốc R&D và quản lý sản phẩm tại công ty sản xuất vít Nam Kinh Process Equipment, thị trường toàn cầu cho loại vít này hiện đã đạt 1,8 tỷ USD, dự kiến tăng trưởng kép hơn 30% mỗi năm trong vòng 5 năm tới.
Một mẫu con lăn hành tinh – Hình: Moog.
Theo ông Jonathan Aitken, chuyên gia robot học tại Đại học Sheffield, bộ truyền động (actuator) được ví như “viên ngọc quý” trong các bộ phận chuyển động cốt lõi của robot, đóng vai trò chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tuyến tính, một chức năng then chốt đối với robot nói chung và đặc biệt là robot hình người.
“Chúng rất chính xác nhờ khả năng chuyển đổi tốt từ góc quay sang khoảng cách tuyến tính”, ông giải thích. “Thông thường, truyền động tuyến tính không chịu tải tốt bằng truyền động quay. Nhưng giải pháp này kết hợp được cả hai yếu tố một cách tốt nhất“.
Tuy nhiên, việc ứng dụng vít lăn hành tinh vào robot hình người đến nay vẫn bị hạn chế bởi chi phí sản xuất cao: loại vít chuyên dụng do đòi hỏi kỹ năng chuyên môn cao để chế tạo một cách chính xác, và hiện chỉ có một số ít công ty trên thế giới đủ khả năng thực hiện điều đó. “Phần lớn chi phí của robot hình người sẽ nằm ở các bộ truyền động”, ông Scott Walter, một trong những chuyên gia thiết kế robot hàng đầu thế giới và hiện là cố vấn kỹ thuật trưởng của công ty Visual Components, chia sẻ.
“Mỗi con robot cần tới hơn 40 bộ truyền động. Nhu cầu cung ứng sẽ rất lớn“, ông nhận định.
Các nhà nghiên cứu tại J.P. Morgan ước tính rằng bộ giảm tốc (reducer) và vít lăn hành tinh chiếm khoảng 33% tổng chi phí vật tư của một robot hình người. Theo ngân hàng đầu tư này, mỗi vít lăn hành tinh hiện có giá từ 1.350 đến 2.700 USD. Mặc dù ông Walter thừa nhận rằng “về mặt logic, có thể chỉ cần sử dụng bộ truyền động quay tại tất cả các khớp vì trục của bộ truyền động có thể đóng vai trò là khớp nối“, nhưng chi phí vẫn là rào cản chính cho việc triển khai đại trà.
Con lăn hành tinh sẽ sớm trở thành món hàng được các công ty robot ưu tiên kiếm tìm – Ảnh: Moog.
Tình hình có thể sẽ thay đổi khi chuyên môn kỹ thuật và năng lực sản xuất được nâng cao để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng, từ đó kéo giảm chi phí sản xuất. Trung Quốc hiện đang chiếm ưu thế trong việc kiểm soát nguồn cung vít lăn hành tinh trong tương lai.
“Nhờ ngành sản xuất drone, Trung Quốc đã có sẵn một nền tảng rộng lớn về các nhà sản xuất bộ truyền động quy mô nhỏ“, ông Walter nói. “Dù không hoàn toàn giống nhau về yêu cầu kỹ thuật, nhưng đủ gần để giúp Trung Quốc sản xuất bộ truyền động quay hàng loạt cho các nguyên mẫu robot đầu tiên“.
Các doanh nghiệp Trung Quốc cũng đang đặt cược vào tiềm năng của vít lăn hành tinh để đáp ứng nhu cầu robot hình người trong tương lai: Tháng 10/2024, doanh nghiệp sản xuất linh kiện ô tô Shanghai Beite Technology đã công bố khoản đầu tư 1,85 tỷ nhân dân tệ (tương đương 6,6 nghìn tỷ VNĐ) để xây dựng một cơ sở chuyên sản xuất vít lăn hành tinh.
Phương Tây có thể sẽ buộc phải nhanh chóng xây dựng chuỗi cung ứng vít lăn hành tinh của riêng mình, nhất là trong bối cảnh Mỹ gia tăng thuế quan và cuộc chiến thương mại với Trung Quốc.
“Thực tế là, dù các bộ truyền động có thể được lắp ráp tại Mỹ, nhưng các linh kiện cốt lõi vẫn phải nhập từ Trung Quốc, vì rất ít công ty bên ngoài Trung Quốc có đủ năng lực và thiết bị để sản xuất các linh kiện chính xác như vậy“, ông Walter cho biết. “Vít lăn hành tinh là thiết bị cần độ chính xác cao. Với robot hình người, chúng cần nhỏ gọn và hiệu quả“.
Theo FastCompany
Nguồn tin: https://genk.vn/tuong-lai-cua-robot-hinh-nguoi-xoay-quanh-mot-con-vit-nho-be-20250424141134781.chn