Trang chủ Robot & Robotics Robot & Robotics Vị trí môn học Robotics trong đào tạo ở các trường đại học và cao đẳng kỹ thuật

Vị trí môn học Robotics trong đào tạo ở các trường đại học và cao đẳng kỹ thuật

Đổi mới và sáng tạo là chìa khoá cho sự phát triển

Mục tiêu của Đảng và Nhà nuớc ta đã vạch ra: “áp dụng khoa học công nghệ là động lực cho sự phát triển kinh tế của Việt Nam, sao cho  đất  nuớc trở  thành xã hội hiện đại hoá và công nghiệp hoá vào năm 2020.

Sản phẩm mRobo của Công ty CP Robot Tosy (đại diện duy nhất của Việt Nam) để lại nhiều ấn tượng cho bạn bè quốc tế tại Hội chợ triển lãm hàng Điện tử và Công nghệ tiên tiến (CEATEC JAPAN 2012) tại Nhật Bản vào tháng 10/2012. Điều đáng nói là công ty sở hữu sản phẩm này được điều hành bởi một người đã từng ghi danh trên sân chơi Robocon

Với mục tiêu to lớn đó chúng ta phải đặc biệt quan tâm đến xu thế mới về CNH, HĐH và xu thế toàn cầu hoá. Việt Nam đã trở thành thành viên tích cực trong cộng đồng kinh tế và thuơng mại toàn cầu. Tới những thời điểm mà tất cả hàng rào thuế quan liên quan đến thương mại sẽ giảm đi ở mức rất thấp. Lúc đó hàng hoá nói chung và sản phẩm công nghiệp nói riêng phải đối mặt với sự cạnh tranh rất gay gắt.

Có các thành tựu của cách mạng khoa học công nghệ đứng đằng sau khiến cho các thế lực toàn cầu trở thành hiện thực. Nó đang làm thay đổi một cách cơ bản và nhanh chóng mọi mặt hoạt đông kinh doanh và sản xuất. Một phong cách công nghiệp hoàn toàn mới cũng đang trong quá trình định hình. Cuộc cách mạng trong công nghiệp đuợc các nhà kinh tế, kỹ thuật phác họa với những hình ảnh về các nhà máy trong tuơng lai, với những cụm máy công tác đa năng đuợc vận hành bằng máy tính và phục vụ bằng robot. Những nhà máy không có nguời, văn phòng không có giấy đã dần trở thành hiện thực và còn tiến tới những cuộc chiến không có lính.

Có thể nói trong những thập kỷ tới, sự tăng truởng của công nghiệp nước nhà phụ thuộc rất nhiều vào khả năng tiếp thu những tiến bộ và sự biến đổi nhanh chóng của công nghệ hiện đại. Điều đó có tính quyết định trong việc hoà nhập vào sự cạnh tranh trên thị truờng thế giới với xu thế toàn cầu hoá. Một đặc điểm quan trọng của sự hoà nhập đó là tính thích nghi, linh hoạt và nhạy bén với đổi mới.

Giải quyết đuợc các vấn đề kỹ thuật là rất cần thiết để hoàn thành các nhiệm vụ trước mắt với sự cố gắng đạt được một chuẩn mực nào đó, nhưng thuờng là theo mẫu đã có sẵn. Nhưng chỉ thế là chưa đủ vì chưa thể có sản phẩm đáp ứng các yêu cầu cạnh tranh đuợc, chưa thể đem đến một sự biến đổi lớn nào về trình độ sản xuất đuợc và vì thế  KH&CN chưa thể làm “động lực cho sự phát triển kinh tế của đất nước”, như  yêu cầu đã nêu trong các nghị quyết của Đảng và Nhà nước.

Để phát triển KH&CN phục vụ CNH, HĐH đất nước trong điều kiện kinh tế thị truờng và hội nhập quốc tế, cần phải khai thác triệt để ý tuởng “có cạnh tranh mới phát triển”. Cạnh tranh là phải làm sao có sản phẩm vượt lên trên đối tác. Điều đó không phải là dễ, nhưng nếu không vượt được thì cũng phải “làm khác đi”, ít ra là để có cái mà trao đổi. Không rập khuôn, phải biết xử lý thông minh sáng tạo, tìm cách cải tiến, thay đổi linh hoạt và cố gắng vươn lên. Muốn vậy, phải thường xuyên học hỏi để tự tin vào sức mình, kiên trì, tỉnh táo và chủ động trong mọi tình huống.

Trên cơ sở nhạy bén áp dụng các thành tựu mới của Cơ điện tử và kỹ thuật Tự động hoá, với các mức độ khác nhau cho phù hợp với từng cơ sở. Mục tiêu của công việc hiện đại hoá này đặt ra theo yêu cầu, đối chiếu với sản phẩm cạnh tranh của ngành trên thị truờng. Cách làm thiết thực nhất và hiệu quả nhất là các ngành kinh tế nên biết chủ động khai thác lực lượng khoa học của cả nuớc. Theo tổng kết của UNIDO, có nhiều nuớc chỉ đạt mức độ khoảng gần 80% về khai thác các hệ thống thiết bị nhập ngoại từ các nuớc công nghiệp phát triển, nhưng ở Trung Quốc đạt tới mức độ trên 100%, bởi vì bên cạnh họ luôn luôn có những nhóm cán bộ khoa học, đuợc mời từ các viện, các truờng cùng hợp tác nghiên cứu và cùng huởng lợi từ các kết quả làm ra.

Theo bản tin ngày 23/7/2012 của TTXVN, trích dẫn ý kiến của chuyên gia nguời Đức, đã phân tích cách đầu tư cho công nghiệp ô tô của Trung Quốc, là nếu liên doanh sản xuất thì họ yêu cầu đối tác phải đưa trước bản thiết kế và sẵn sàng cấp thêm cho diện tích khu đất để xây dựng phòng thí nghiệm cùng nghiên cứu. Đó là bài học tốt về sự chú trọng đến nghiên cứu  đổi mới, sáng tạo để cạnh tranh. Bài học chưa thành công trong việc đầu tư cho công nghiệp ô tô ở ta là do chỉ tập trung vào lắp ráp một cách máy móc theo khuôn mẫu có sẵn, không chú ý nhiều đến công nghiệp phụ trợ kèm theo, không biết phát huy nội lực, nên hoàn toàn lệ thuộc.

Theo báo cáo mới nhất của tổ chức Sở hửu trí tuệ thế giới và tổ chức INSEAD, năm 2012 Thuỵ Sĩ dẫn đầu bảng xếp hạng chỉ số sáng tạo toàn cầu, còn Việt Nam xếp thứ 76, tụt 25 bậc so với năm 2011.

Sản phẩm hàng hoá cạnh tranh đòi hỏi kiến thức tổng hợp từ nhiều môn học

Như đã phân tích về bản chất, Cơ điện tử là một lĩnh vực khoa học công nghệ được hình thành từ sự cộng năng của 3 ngành KHCN chủ yếu là cơ khí, điện tử và công nghệ thông tin nhằm hoàn thiện, linh hoạt hóa, thông minh hóa các thiết bị máy móc phục vụ con người

Sự liên kết tích hợp công năng đã được nhấn mạnh như vấn đề cốt lõi của Cơ điện tử. Cái đó mới là chìa khoá mở ra “cơ hội vàng”. Sự liên kết thông thường của các ngành khoa học công nghệ, chủ yếu là cơ khí, điện tử và công nghệ thông tin, tác động vào một loại sản phẩm, vốn cũng đã làm các sản phẩm đó tốt lên nhiều, nhưng ít có khả năng tạo ra bước đột phá. Ví dụ, với kỹ thuật hệ thống cơ điện tử, các xe ô tô hiện đại được thiết kế tốt hơn hẳn. Một thành tựu mới của công nghiệp ô tô, đạt được do tác động của cơ điện tử là ô tô lai (hybrid car). Ô tô lai có thể sử dùng đồng thời cả động cơ xăng và động cơ điện. Thậm chí vừa cho bánh xe quay vừa có thể thực hiện quá trình nạp điện vào ăcquy. Để nhận biết được các trạng thái hoạt động và để xe ô tô tự động chuyển sang các chế độ hoạt động khác nhau, với tiêu chí tiết kiệm nhiên liệu nhiều nhất, thì phải dùng đến phương pháp tư duy và cách giải quyết của cơ điện tử.

Như vậy, các môn học chủ yếu trong chương trình đào tạo cơ điện tử phải đem lại cho người học các kiến thức và kỹ năng phát triển khả năng tích hợp đó. Chính là hướng chủ đạo để cải tiến chương trình đào tạo cơ điện tử.

Trong các thiết bị cơ điện tử, phần cơ khí đóng vai trò nòng cốt, tạo ra các thao tác thực hiện các chức năng chủ yếu của thiết bị. Để các sản phẩm cơ điện tử được điều khiển số, đạt được yêu cầu như hoạt động, như thao tác linh hoạt hơn, kịp thời và xử lý thông minh, thì phần cơ khí chấp hành cũng phải thoả mãn các đòi hỏi cao.

Nếu hiểu phần cơ khí là phần nòng cốt của sản phẩm cơ điện tử, thì cần nhấn mạnh rằng, phần mềm tin học chính là phần chủ đạo trong công việc sáng tạo của sản phẩm cơ điện tử. Hiện nay đang phát triển mạnh các phương pháp tạo ra phần mềm nhúng (embeded), trong đó có công nghệ PSoC, viết tắt cụm từ Progrmmable System on Chip, nghĩa là Hệ thống tái lập trình trên một Chíp. Như vậy chỉ gói gọn trên một Chíp có thể thực hiện được chức năng một thiết bị điều khiển, đáp ứng sự hoạt động tổng thể của sản phẩm cơ điện tử.

Cơ điện tử tạo ra bước ngoặt lớn trong phát triển Robotics

Trong Robotics có hầu hết các vấn đề của cơ điện tử. Cụ thể nói robots là hình ảnh thu nhỏ của hệ thống các thiết bị công nghiệp hiện đại. Ở đây, gặp phải nhiều vấn đề về quan hệ giao tiếp giữa các bộ phận chấp hành cơ khí với hệ thống điều khiển, về sự tương tác với môi trường làm việc…

Điều đó cắt nghĩa tại sao ở nhiều nước công nghiệp tiên tiến các môn học về robotics là bắt buộc trong chương trình đào tạo cơ điện tử ở các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật. Trong các khóa học cập nhật kiến thức tại các khu công nghiệp chương trình cũng đều có 2 phần: Phần riêng đề cập đến các hệ thống cơ điện tử ứng dụng trong các nhóm ngành công nghiệp có nhiều người tham gia khóa học và phần chung đề cập đến các nội dung chủ yếu của khoa học công nghệ robot.

Ngành công nghiệp sản xuất ô tô là ngành sử dụng nhiều robot nhất. Trong thời gian gần đây nhiều thử nghiệm của ô tô cũng tiến hành trên “Robot Wheel chair” (xe ghế robot). Như vậy có thể là để thuận tiện hơn trực tiếp thử nghiệm trên ô tô. Nhiều kết quả thử nghiệm trên các “xe ghế robot” đó được ứng dụng để nâng cấp các dòng xe ô tô đời mới. Trong đó phải kể đến các kết quả, như tự động giữ thăng bằng khi chạy đường vòng đã được áp dụng cho hệ thống trợ giúp lái đường vòng an toàn chống đổ ngã hoặc vận dụng kết quả nghiên cứu về xử lý thông minh để tạo các xe ô tô giao tiếp thân thiện hơn với con người và môi trường… Vì thế, rất nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới trong thời gian gần đây hay giới thiệu trình diễn các loại “xe ghế robot” của mình trên truyền hình. Có rất nhiều loại khác nhau và giá chào bán trên Internet gần bằng giá một chiếc ô tô nhỏ.

Vai trò mới của Robotics

Cùng với sự phát triển vượt bậc của Công nghệ thông tin Cơ điện tử đã hình thành như một lĩnh vực khoa học công nghệ mũi nhọn và robotics đã trở thành hạt nhân kích hoạt cho sự phát triển cơ điện tử và sản xuất công nghiệp.

Trên nhiều diễn đàn quốc tế vai trò của Robotics đó được nhấn mạnh: “Trước đây người ta coi robot là một phương tiện để tiết kiệm chi phí lao động, thế nhưng robotics ngày nay đó đúng vai trò quan trọng hơn trong sản xuất, chúng là “một phần của kế hoạch cạnh tranh toàn cầu”.

Có diễn đàn quốc tế còn cho rằng Robotics có vị trí “cứu tinh trong quá trình toàn cầu hóa tăng tốc”. “Hiện nay và hơn bao giờ hết, nhu cầu tồn tại trong cạnh tranh là một động lực quyết định đầu tư cho ngành robotics. Một số chuyên gia cho rằng đầu tư cho robotics là sự lựa chọn tốt hơn cả”.

Tại triển lãm “Robot 2008, What’s Next” ở Boston đã nhận xét: “Công ty nào nhạy bén, sớm ứng dụng những thành tựu mới của Robotics thì có nhiều khả năng trở thành công ty đầu ngành”.

Hàn Quốc đã nhận định rằng: “Robot thông minh có khả năng tiềm tàng để trở thành động cơ phát triển chủ lực của đất nước” và dự kiến là đến năm 2020 các ngành này có thể đem lại gần 100 tỷ Đô la.

Đúng như nhận xét của Công ty Ford Motor “sự phát triển các khả năng của robot đang mở đường cho chiến lược sản xuất nhiều cơ hội mới” và “khả năng nhìn được của robot có thể đơn giản hoá việc đầu tư để biến đổi thành hệ thống sản xuất tự động linh hoạt”. Đầu tư cho việc nghiên cứu “robot có thị giác” (Vision - guided robotics) là để tiếp cận một vấn đề có tác động đổi mới, hiện đại hóa hệ thiết bị công nghiệp với nhiều tính năng mới.

Như vậy, những dẫn chứng trên đây cũng khẳng định quan điểm rằng, cần nhanh chóng đầu tư cho vấn đề “robot thông minh” để làm hạt nhân cho sự sáng tạo ra hệ thống thiết bị công nghiệp thông minh và Robotics đang trở thành nòng cốt cho sự phát triển cơ điện tử và cho ngành công nghiệp hiện đại.

Đổi mới nội dung và phương pháp giảng dạy robotics

Robot nhện 6 chân  phục vụ công tác tìm kiếm và cứu nạn đạt giải Nhì phong trào NCKH năm học 2011-2012 của nhóm sinh viên Viện Cơ khí-Trường ĐH Bách khoa Hà Nội - Ảnh: Trà Giang

Đổi mới hệ thống cơ khí chấp hành và áp dụng sáng tạo các thành tựu của công nghệ thông tin

Trong các sản phẩm cơ điện tử, phần cơ khí đóng vai trò nòng cốt tạo ra các thao tác thực hiện các chức năng chủ yếu. Để sản phẩm cơ điện tử điều khiển số đạt đuợc yêu cầu như hoạt động linh hoạt hơn, thao tác kịp thời và xử lý thông minh thì phần cơ khí chấp hành cũng phải thoả mãn các yêu cầu

Truớc hết hệ thống các cơ cấu chấp hành thường phải có độ cơ động cao và đuợc chế tạo chính xác. Các bộ truyền động cơ khí, chứa trong đó, cũng phải đổi mới để đáp ứng đuợc các yêu cầu của hệ thống thiết bị đã đuợc điều khiển số và trong đó khá nhiều thiết bị là di động. Trong số các yêu cầu đó trước hết phải kể đến các yêu cầu cơ bản sau:

Triệt tiêu khe hở để tránh hiện tượng trễ trong điều khiển, yêu cầu này rất quan trọng, nhưng đối với các truyền động cơ khí hiện hành là rất khó thực hiện, nếu chỉ phấn đấu theo huớng cố gắng chế tạo thật chính xác.

Kích cỡ các truyền động phải gọn nhẹ và mức độ gọn nhẹ phải giảm đi đáng kể vì nếu không sẽ làm cả hệ thống thiết bị trở nên cồng kềnh. Tiêu chí này càng quan trọng đối với các thiết bị di động.

Tăng hiệu suất các truyền động, tuy đây là yêu cầu muôn thuở đối với các loại truyền động, nhưng khi đòi hỏi phải nâng lên mức cao hẳn thì đối với nhiều loại truyền động cơ khí hiện hành là không khả thi. Yêu cầu tăng hiệu suất truyền động, giảm tổn thất năng lượng, để kéo dài thời gian làm việc liên tục là đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị di động chạy bằng ăc quy.

Các truyền động mới, đáp ứng được các yêu cầu này có thể gọi tên là ‘’truyền động cơ khí tiên tiến’’. Ngày nay hầu hết các máy móc, thiết bị hiện đại trong các ngành công nghiệp và các ngành dịch vụ, trong đó có rất nhiều thiết bị di động, đều là thiết bị điều khiển số, nên cần đến các loại truyền động cơ khí tiên tiến này. Vì thế ở nhiều cơ sở nghiên cứu khoa học về cơ học máy ở nước ngoài rất quan tâm đầu tư nghiên cứu các loại truyền động này. Ở trong nuớc cũng đã đạt được một số kết quả quan trọng trong nghiên cứu các loại truyền động nói trên, nhưng chưa đuợc đầu tư để triển khai thành một loại mặt hàng mới, phục vụ ngành công nghiệp cơ điện tử ở ta hoặc để trao đổi với nuớc ngoài.

Biến Robocon thành các khóa học ngoại khóa về công nghệ

Robocon không chỉ là cuộc thi, một cuộc chơi, mà là một lớp học công nghệ đầy hứng thú. Phải chủ động tổ chưc ở các trường để biến Robocon thành những khóa học công nghệ, bổ ích và hiệu quả cho công tác đào tạo.

Trên thế giới robotics đang trở thành hạt nhân cho sự hiện đại hoá, thông minh hoá hệ thống thiêt bị công nghiệp. Trong khi đó ở nhiều trường của ta vẫn chưa đưa các môn học về robotics vào chính khoá. Vì thế cũng nên bổ sung một cách linh hoạt vào các chương trình giảng dạy về thiết bị công nghiệp bằng những khoá học ngoại khoá kiểu như Robocon, với tinh thần chủ động sáng tạo nó. Chính đặc trưng của sản xuất công nghiệp hiện đại là linh hoạt hoá để đáp ứng sự biến động thường xuyên của thị truờng cạnh tranh.

Kinh nghiệm của Trường ĐH Lạc Hồng, nơi mà chỉ mới qua mấy mùa thi Robocon, đến nay hệ thống các thiết bị giảng dạy và đội ngũ thầy giáo các môn liên quan đến robotics đã trở nên vững mạnh lên rất nhiều lần. Trường đã có những giải pháp khoa học và hợp lý để hỗ trợ cho các đội thi. Ví dụ dành một cụm máy gia công CNC để khắc phục các khó khăn thuờng gặp của các đội khi cần chế tạo chính xác các chi tiết robot. Trường tổ chức sinh hoạt CLB robot và khuyến khích các đội sử dụng, kế thừa những đội thi năm trước, các môđun thiết bị cấu thành robot để khỏi bắt đầu lại từ đầu, như cách các đội thi ở những nơi khác vẫn thường làm.

Tổ chức các khóa học tập huấn nâng cao và cập nhật kiến thức mới

Trong số các phương thức đào tạo hiện đại có phuơng thức giảng dạy trên cơ sở khảo sát thực tế sản xuất, đó là phương thức “may đo“ (made in tailor).  Ngoài ra còn một phương thức mới mà ngày nay hay dùng theo kiểu “khảo sát tình huống“ case study, tức là tổ chức giảng dạy, học tập các giải pháp từ trong các trường hợp cụ thể nào đó. Cần nhấn mạnh thêm rằng, trong những năm gần đây trên cơ sở ứng dụng các thành tựu mới của công nghệ đồ họa 3D hoàn toàn có thể tiến hành giảng dạy với các “thiết bị ảo“ như những cảnh hoạt hình trên máy tính, khi chưa có điều kiện mua sắm đủ các thiết bị hiện đại để phục vụ giảng dạy. Phương thức này cũng tỏ ra rất có lợi để tiếp cận, phân tích ưu khuyết điểm của thiết bị, truớc khi đặt mua cho xí nghiệp. Các chương trình giảng dạy trên các thiết bị ảo này có thể mua sẵn hoặc tự tạo do giáo viên soạn bài và tự xây dựng các video hoạt hình 3D.

GS.TSKH.NGND.Nguyễn Thiện Phúc

Số 145 (1+2/2013)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay


Newer news items:
Older news items:

 

Hỗ trợ online

Hỗ trợ Web
Mr Phương: 0988906030

Liên kết & Quảng cáo


 
 
 






 

 

Nhà tài trợ


Sửa biến tần

Mới cập nhật

Tìm kiếm

Quảng cáo&Liên kết