Nhật Bản phát triển robot 4 chân tích hợp AI, làm việc như công nhân

Được thiết kế dưới dạng robot 4 chân, thiết bị này có khả năng tự chủ điều hướng trong các công trường làm việc và khéo léo né tránh chướng ngại vật bên trong xưởng đóng tàu.

Thông qua sức mạnh của trí tuệ nhân tạo (AI) kết hợp cùng hệ thống camera và cảm biến tinh vi, robot sẽ liên tục theo dõi và đánh giá các điều kiện thực tế tại vị trí hàn trong suốt quá trình hoạt động.

Robot 4 chân của Kawasaki.

Dự kiến sẽ được đưa vào ứng dụng thực tế sớm nhất là vào năm 2028, mẫu robot này còn được trang bị thêm hệ thống bánh xe linh hoạt để di chuyển nhanh chóng trên những khu vực có diện tích mặt bằng rộng lớn.

Robot 4 chân vượt qua thách thức kỹ thuật và rủi ro an toàn lao động

Trong ngành công nghiệp đóng tàu, phần thân tàu thường được chế tạo bằng cách hàn ghép các bộ phận riêng lẻ được chia thành nhiều khối (block) khổng lồ. Một số khối có thể đạt độ cao lên tới hàng chục mét, tương đương với kích thước của các tòa nhà cao tầng.

Để chinh phục những độ cao này, mẫu robot nặng khoảng 60-70 kg của Kawasaki được thiết kế đặc biệt với khả năng leo lên đỉnh các khối thép nhờ vào một hệ thống nam châm siêu cường tích hợp ở phần bụng. Cơ chế này cho phép thiết bị làm việc an toàn ở các vị trí trên cao, thay thế hoàn toàn phương pháp hàn thủ công vốn đòi hỏi con người phải sử dụng các bệ nâng chông chênh và tiềm ẩn nhiều rủi ro tai nạn lao động.

Mẫu robot này được kế thừa và phát triển một phần từ công nghệ của Corleo - robot 4 chân từng gây tiếng vang lớn của Kawasaki khi được trưng bày tại Triển lãm Osaka Expo 2025.

Phần vỏ ngoài của thân tàu thường được làm bằng thép tấm dày vài centimet. Khoảng cách giữa các khối thép khi ghép nối chỉ vào khoảng 6 mm, nhưng các khe hở này thường không đồng đều, đặc biệt là tại các mặt cắt có độ cong. Việc hàn nối những phần này luôn đòi hỏi một trình độ kỹ thuật cực kỳ cao. Để giải bài toán này, Kawasaki đã ứng dụng công nghệ nhận diện hình ảnh bằng AI nhằm tái tạo lại sự khéo léo và kỹ năng thủ công điêu luyện của những thợ hàn bậc thầy.

Quá trình đóng một con tàu lớn thường mất khoảng hai năm kể từ khâu thiết kế đến khi bàn giao, trong đó công đoạn hàn chiếm tới 20% tổng thời gian thi công. Các loại robot hàn truyền thống trước đây gặp hạn chế lớn khi chỉ xử lý được các bộ phận nhỏ và có đường thẳng, để lại phần lớn khối lượng công việc phức tạp cho sức lao động thủ công của con người. Đối với các con tàu khổng lồ cần hàn hàng trăm khối thép trong ụ tàu, Kawasaki hình dung một viễn cảnh sẽ triển khai cùng lúc khoảng 100 robot hàn AI.

Nhờ đó, phần lớn các công việc thủ công nặng nhọc dự kiến sẽ được tự động hóa. Mặc dù tốc độ hàn của một robot không chênh lệch nhiều so với thao tác của con người, nhưng điểm ưu việt nằm ở khả năng hoạt động liên tục ngày đêm. Điều này được kỳ vọng sẽ làm tăng gấp đôi năng suất tổng thể, qua đó giảm một nửa số lượng thợ hàn cần thiết. Trong bối cảnh ngành công nghiệp đang khát kỹ sư đóng tàu, nguồn nhân lực dôi dư có thể được phân bổ lại cho các công đoạn quan trọng khác.

Tầm nhìn thương mại hóa và nỗ lực phục hồi vị thế quốc gia

Về lộ trình phát triển, Kawasaki Heavy Industries dự kiến sẽ hoàn thiện các công nghệ nền tảng cốt lõi ngay trong năm tài chính hiện tại. Các đợt thử nghiệm thực tế tại các cơ sở kiểm tra bên trong xưởng đóng tàu của hãng sẽ được tiến hành vào năm tài chính 2027.

Tập đoàn đặt mục tiêu thương mại hóa công nghệ này vào năm 2028 và bắt đầu đưa vào sản xuất hàng loạt vào năm 2029. Không chỉ phục vụ nhu cầu nội bộ, Kawasaki còn lên kế hoạch bán các mẫu robot này cho các công ty đối tác, hướng tới mục tiêu đạt doanh số 10 tỷ yên (tương đương khoảng 60 triệu USD) vào đầu thập niên 2030.

Tính đột phá của dự án này đã nhận được sự công nhận từ cấp chính phủ khi mẫu robot đóng tàu AI được Bộ Đất đai, Cơ sở Hạ tầng, Giao thông và Du lịch Nhật Bản lựa chọn làm dự án nghiên cứu và phát triển trọng điểm vào tháng 3 vừa qua. Dự án còn có sự chung tay góp sức của công ty đóng tàu Namura Shipbuilding và tổ chức phân cấp tàu biển Nippon Kaiji Kyokai.

Khác với các robot công nghiệp truyền thống vốn chỉ được lập trình để lặp lại những thao tác giống hệt nhau bên trong môi trường nhà máy khép kín, môi trường làm việc ngoài trời tại các ụ đóng tàu có sự biến động rất lớn. Sự thay đổi liên tục về vị trí làm việc, điều kiện thời tiết và ánh sáng từng là rào cản lớn ngăn chặn sự phổ biến của tự động hóa. Công nghệ AI mới của Kawasaki giải quyết triệt để nút thắt này bằng cách cấp cho robot khả năng tự động đánh giá tình hình thực tế và thực hiện các tác vụ tương ứng một cách linh hoạt.

Chính phủ Nhật Bản đã đặt ra mục tiêu đầy tham vọng là tăng gấp đôi khối lượng đóng tàu trong nước vào năm 2035 so với mức của năm 2024. Tuy nhiên, các xưởng đóng tàu hiện tại thường không thể hoạt động hết công suất do tình trạng thiếu hụt lao động trầm trọng.

Theo số liệu từ Hiệp hội các nhà xuất khẩu tàu Nhật Bản, khối lượng đơn đặt hàng tàu xuất khẩu trong năm 2025 đã giảm 20% so với cùng kỳ năm trước, xuống còn 8,93 triệu tổng tấn (gross metric tons), đánh dấu năm suy giảm thứ tư liên tiếp.

Sự xuất hiện của các giải pháp tự động hóa như robot AI của Kawasaki không chỉ là một bước tiến công nghệ, mà còn là chiếc phao cứu sinh mang tính chiến lược để vực dậy ngành công nghiệp đóng tàu trọng điểm của xứ sở mặt trời mọc.