Robot sơn tường tự động của một học sinh

Trong cuộc thi Sáng tạo dành cho thanh thiếu niên, nhi đồng toàn quốc lần thứ hai sẽ trao giải vào tối 30-9 tại Hà Nội, vượt qua 227 công trình tham dự, em Lê Trung Minh Quân, 17 tuổi ở Quảng Ngãi đã đoạt giải đặc biệt với Robot sơn tường tự động.

Đây là công trình có ý tưởng mới giúp cho các công nhân sơn tường không phải treo mình để sơn nhà cao tầng mà dùng hệ thống tự động điều khiển bằng robot. Robot này có thể thay thế sức lao động của 25 công nhân.

Tám tháng vừa học vừa thực hành

Lê Trung Minh Quân hiện đang là học sinh lớp 12 Sử, trường THPT chuyên Lê Khiết, TP Quảng Ngãi. Bố Quân là nhân viên phòng thuế, còn mẹ em là hiệu trưởng trường tiểu học Nghĩa Lộ.

Quân biết đến cuộc thi này vào tháng 9 năm ngoái và quyết định sẽ làm một công trình nào đó để tham dự giải. Nhìn những anh công nhân phải làm công việc sơn quét tường một cách thủ công, bất kể thời tiết nắng nôi và độ cao đến chóng mặt, em đã đi đến quyết định sẽ tạo một robot “biết” sơn tường.

Tháng 12 năm ngoái, em bắt tay vào việc bằng một con số “không” tròn trĩnh khi không có cả kiến thức, vì trong trường phổ thông thầy cô chưa dạy đến việc chế tạo hay lập trình cho những con robot, cũng không có cả vốn liếng để đầu tư cho một ‎ý tưởng lớn như thế. Ngay cả việc tìm để tham khảo một con robot nào đó tương tự như vậy đã được chế tạo trên thế giới hoặc trong nước em cũng không có điều kiện thực hiện.

Lúc đầu Quân cũng chỉ nghĩ làm một robot điều khiển bằng tay, nhưng nghĩ đi nghĩ lại, điều khiển bằng tay thì cũng phải có người ngồi ngoài trời nắng để làm việc đó, nên em đã quyết định làm một robot tự động hoàn toàn.

Những khái niệm cảm biến, PLC (Programmable Logic Controller – Bộ điều khiển logic khả trình) quá xa lạ với Quân lúc đó, tám tháng là cả một quá trình vừa học vừa thực hành để sáng tạo. Quân đến trường ĐH Bách khoa Đà Nẵng để quan sát robot của các anh SV, vào nhà máy bia xem robot gắp bia tự động để học hỏi thêm.

Theo quan sát của Quân, tường không phải loại nào cũng giống nhau, có loại tường xiên, tường thẳng, có tường gồ ghề… Bài toán của Quân đặt ra là robot của em phải sơn được ở tất cả loại tường đó. Và như thế thì phải lập trình, phải tìm ra công nghệ hợp lý.

Mười một lần vẽ mô hình lên giấy để thực hiện thì Quân thất bại đến mười lần. Thêm nữa, ngay tại Quảng Ngãi không đủ linh kiện để thực hiện mô hình, Quân đã phải một mình lặn lội tàu xe vào tận chợ Đông Tảo, TP.HCM để tìm mua những linh kiện cũ. Ban đầu còn phải tự đi, sau quen rồi, Quân chỉ cần gọi điện thoại và gửi tiền vào TP là có người cung cấp linh kiện.

Cuối cùng, Quân đã hoàn thành robot sơn tường tự động với chiều cao 1,4m, rộng 2,4 m, dài 2,4m, nặng 280kg, với năng suất làm việc 50m²/giờ, tương thích với nhiều địa hình và địa mạo phức tạp. Năng lượng tiêu hao cho robot thấp, chỉ 1,5Kw/giờ, có thể thay thế 25 nhân công lao động thủ công.

Robot của Quân gồm ba bộ phận chủ yếu: phần tự động hóa gồm PLC, bộ biến tần và các mạch điều khiển được để trong tủ; phần cơ khí và thiết bị phụ gồm đường ray, máy khí nén, bơm trợ lực, thùng sơn.

Khi vận hành robot, người điều khiển chỉ cần nhấn nút lập trình những thông số của bức tường cần sơn, robot sẽ tự động hoàn thành công việc. Khi pit-tông đẩy ra, công tắc hành trình sẽ cảm nhận được lúc nào robot chạm tường để mở van và bắt đầu sơn. Robot phun sơn theo hình zigzag và độ mịn khá cao. Để giải quyết vấn đề độ mịn của sơn, Quân đã thiết kế bộ phận lọc trong thùng sơn. Ngoài ra, Quân trang bị thêm máy đánh sơn không tạo lắng, bơm trợ lực để phun sơn mịn.

Bỏ ra 90 triệu đồng để thu về… 7 triệu đồng

Những người quan sát công trình robot tự động sơn tường của Quân đều cảm nhận thấy những gì em làm được là vượt ngoài khả năng của một học sinh. Làm sao để một cậu bé chưa từng tiếp xúc với robot, chưa biết về tự động hóa là gì lại có thể làm được một điều “phi thường” như vậy? Quân cho biết đó là nhờ sự ủng hộ của bố mẹ và sự giúp đỡ nhiệt tình của những kỹ sư tự động hóa mà em làm quen được. Trong số đó, có một người được em gọi là “chỉ đạo viên” của mình – kỹ sư Lê Thanh Tùng đang làm việc tại Nhà máy bia Dung Quất thuộc Công ty đường Quảng Ngãi.

Anh Tùng đã từng chế tạo thành công máy gắp bia tự động được ứng dụng ngay tại nhà máy đã ba, bốn năm nay. Quân làm quen với anh cách đây không lâu và đề nghị anh giúp đỡ mình hoàn thành ý tưởng. Vốn là người đam mê nghiên cứu robot và đã lập riêng một xưởng cơ khí chỉ để thỏa mãn đam mê chế tạo của mình, anh đã tình nguyện giúp đỡ Quân. Quân được anh cho phép sử dụng xưởng này để chế tạo robot, còn anh sẵn sàng giúp đỡ em mỗi khi Quân có thắc mắc.

Còn người tài trợ cho em không ai khác chính là bố mẹ em. Quân đã phải thuyết phục bố mẹ dần dần, mỗi lần cần nguyên vật liệu, Quân lại xin một ít. Lần nhiều nhất Quân xin được 7 triệu đồng để mua thiết bị quan trọng nhất của robot là bộ điều khiển PLC. Quân cho biết tổng chi phí của tám tháng mày mò nghiên cứu, mua nguyên vật liệu là 90 triệu đồng, riêng giá thành robot là 32 triệu đồng.

Giải đặc biệt của cuộc thi trị giá 7 triệu đồng – chẳng thấm vào đâu so với công sức và chi phí em bỏ ra. Nhưng đối với Quân, phần thưởng lớn hơn là việc em đã chứng tỏ được khả năng của mình.  “Ở trường của em, học sinh chuyên sử thường không được coi trọng lắm. Em không muốn mọi người nghĩ rằng một học sinh chuyên sử thì không biết gì về máy móc, tự động hóa”, Quân tâm sự.

Dự định của Quân sắp tới nếu mọi việc thuận lợi thì sẽ thi vào khoa Cơ khí – Điện tử của ĐH Đà Nẵng. “Mục đích cuối cùng của em là có công ăn việc làm, nên tùy tình hình, em sẽ thi vào trường nào”, Quân tâm sự.

Về tính năng của robot, Quân cho biết em muốn hoàn thiện robot của mình bằng cách thay công tắc hành trình bằng bộ cảm biến từ hoặc quang, và lắp thêm màn hình để cài đặt các thông số dễ dàng hơn khi lập trình.

Khi được hỏi liệu robot của em có sơn được trần nhà, Quân cho biết chỉ cần làm cho cái cần sơn cao hơn và lắp thêm pít-tông quay thay vì pít-tông lăn, robot có thể sơn được cả trần nhà.

Quân hy vọng sau này sẽ có tổ chức hay cá nhân nào tài trợ cho em để hoàn thiện robot sơn tường, nhất là sắp tới sẽ mang nó đi dự tranh giải thưởng quốc tế tại Ấn Độ.

HỒNG VÂN