Một robot chạy được hai giờ rồi sạc bốn giờ có công suất thực tế thấp hơn nhiều so với một robot chạy một giờ rồi thay pin trong một phút. Thời lượng pin và tỉ lệ thời gian làm việc là hai chỉ số khác nhau, và chỉ số thứ hai mới quyết định giá trị.
Ba phương án cơ bản
Sạc tại chỗ bằng dây. Đơn giản nhất, rẻ nhất, không cần thiết kế thêm gì. Nhược điểm là robot đứng chờ suốt thời gian sạc và cần người cắm dây.
Trạm sạc tự động. Robot tự về trạm và tự tiếp điện qua tiếp điểm. Không cần người, phù hợp vận hành không giám sát. Cần cơ cấu tiếp điểm tin cậy và khả năng định vị đủ chính xác để cập trạm.
Thay pin nhanh. Cụm pin thiết kế tháo lắp nhanh; robot trở lại làm việc trong ít phút, pin vừa tháo được sạc ngoài. Cho tỉ lệ thời gian làm việc cao nhất nhưng cần nhiều cụm pin, trạm sạc riêng và thiết kế cơ khí phù hợp.
Với đội robot, phương án thứ ba thường thắng rõ vì số cụm pin chia sẻ được giữa các máy.
Tính tỉ lệ thời gian làm việc
Đây là con số nên dùng khi lập kế hoạch, thay cho thời lượng pin.
Nó là tỉ lệ giữa thời gian robot thật sự làm việc và tổng thời gian của một chu kỳ gồm làm việc cộng nạp lại năng lượng.
Từ công thức này rút ra hai điều. Rút ngắn thời gian nạp lại có tác dụng mạnh, đặc biệt khi thời gian làm việc mỗi lần vốn ngắn. Và kéo dài thời gian làm việc mỗi lần cũng có tác dụng, nhưng lợi ích giảm dần vì pin lớn hơn cũng là khối lượng phải mang.
Với đội nhiều robot, còn một cách nữa: lệch pha lịch sạc giữa các máy để luôn có một số máy đang làm việc. Cách này không tăng tỉ lệ của từng máy nhưng làm công suất của cả đội đều đặn hơn.
Sạc nhanh và cái giá của nó
Sạc nhanh nghe như lời giải hiển nhiên, nhưng nó có ba cái giá.
Nhiệt. Dòng sạc lớn làm pin nóng, và nhiệt là kẻ thù chính của tuổi thọ pin.
Tuổi thọ chu kỳ giảm. Sạc nhanh thường xuyên làm số chu kỳ pin chịu được giảm đáng kể so với sạc chậm.
Hạ tầng. Cần nguồn công suất lớn tại trạm sạc, và với nhiều robot thì đây là khoản đầu tư điện không nhỏ.
Một chiến lược cân bằng thường dùng: sạc nhanh tới mức khoảng tám mươi phần trăm rồi chuyển sang sạc chậm cho phần còn lại, vì giai đoạn cuối là giai đoạn gây hại nhất nếu ép nhanh.
Với robot làm việc theo ca, cách tốt hơn thường là sạc chậm qua đêm và dùng pin thay thế trong ca.
Thiết kế cho việc thay pin
Nếu chọn phương án thay pin, có vài yêu cầu thiết kế cần tính từ đầu.
- Vị trí dễ tiếp cận mà không phải tháo vỏ hay dụng cụ chuyên dụng.
- Cơ cấu khoá chắc chắn chịu được rung động và va đập khi robot ngã.
- Đầu nối chịu được nhiều lần cắm rút, đây là chi tiết mòn cần tính tuổi thọ.
- Khối lượng cụm pin vừa sức một người nâng an toàn.
- Nguồn dự phòng nhỏ giữ cho phần tính toán không mất trạng thái trong lúc thay.
Mục cuối rất đáng làm: không có nó, mỗi lần thay pin robot phải khởi động lại, hiệu chỉnh lại và mất vài phút — xoá đi phần lớn lợi thế của việc thay nhanh.
Lập kế hoạch năng lượng cho nhiệm vụ
Robot cần biết trước liệu nó có đủ năng lượng hoàn thành nhiệm vụ và về trạm hay không.
Điều này đòi ước lượng tiêu thụ theo loại hoạt động: đi bao nhiêu mét, mang tải bao nhiêu, đứng thao tác bao lâu. Các hệ số này đo được từ dữ liệu vận hành thật.
Quy tắc quan trọng: luôn giữ dự trữ đủ để về trạm. Robot hết pin giữa đường không chỉ là gián đoạn mà còn có thể là rủi ro an toàn nếu nó đang mang vật hoặc đang ở vị trí bất lợi.
Ngưỡng dự trữ nên tính theo quãng đường xa nhất tới trạm, không theo một con số phần trăm cố định — vì cùng mức pin có thể đủ ở gần trạm và không đủ ở cuối xưởng.
Với vận hành thực tế, đây là một trong những logic đáng đầu tư sớm nhất, vì nó ngăn được nhóm sự cố gây phiền nhất cho người vận hành.
Câu hỏi thường gặp
Robot có tự cắm sạc được không?
Với trạm sạc thiết kế sẵn thì có: robot định vị và cập vào tiếp điểm ở trạm. Yêu cầu là độ chính xác định vị đủ để tiếp điểm khớp, và cơ cấu tiếp điểm có dung sai đủ rộng để bao dung sai lệch nhỏ.
Sạc nhanh có làm hỏng pin không?
Không hỏng ngay nhưng làm giảm tuổi thọ chu kỳ, chủ yếu do nhiệt sinh ra khi sạc dòng lớn. Chiến lược cân bằng thường là sạc nhanh phần đầu rồi chuyển sang sạc chậm ở giai đoạn cuối, vốn là giai đoạn nhạy nhất.
Cần bao nhiêu cụm pin cho một robot?
Tối thiểu hai để có thể vừa dùng vừa sạc, và thường ba nếu muốn vận hành liên tục nhiều ca. Với đội nhiều robot, số cụm pin cần thiết trên mỗi máy giảm xuống vì các cụm dùng chung được.
Ngưỡng pin dự trữ nên đặt bao nhiêu?
Nên tính theo năng lượng cần để về trạm từ điểm xa nhất trong khu vực làm việc, cộng biên an toàn, chứ không theo một con số phần trăm cố định. Cùng một mức pin có thể đủ khi robot ở gần trạm và không đủ khi nó ở cuối xưởng.
Đọc thêm trong Chân & dáng đi và Tổng quan robot hình người.
