Sản phẩm chiến lược 'Make in Vietnam' - Bài 2: Phép thử khả năng hiện thực hóa công nghệ

Công nghệ cốt lõi của tự động hóa thế hệ mới 

Robot tự hành (AMR hoặc AGV) là loại robot thông minh có khả năng di chuyển, nhận biết môi trường và đưa ra quyết định mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người. Robot tự hành có thể tự xác định lộ trình, tránh chướng ngại vật và tối ưu hóa đường đi trong quá trình vận hành.

Cốt lõi của robot tự hành là khả năng nhận thức môi trường theo thời gian thực thông qua hệ thống cảm biến tích hợp. Các cảm biến như LiDAR quét laser 360 độ để xây dựng bản đồ không gian ba chiều; camera hai chiều và ba chiều giúp nhận diện vật thể, con người và chướng ngại vật; cảm biến siêu âm và hồng ngoại hỗ trợ phát hiện vật cản ở khoảng cách gần; trong khi các thiết bị đo quán tính và bộ mã hóa giúp xác định hướng di chuyển và tốc độ của robot.

Dữ liệu từ các cảm biến này được xử lý tại bộ điều khiển trung tâm, nơi các thuật toán trí tuệ nhân tạo và học máy được sử dụng để phân tích, lập kế hoạch và đưa ra quyết định điều hướng. Một trong những cơ chế quan trọng là công nghệ định vị và lập bản đồ đồng thời, cho phép robot vừa xác định vị trí của mình, vừa xây dựng bản đồ môi trường trong quá trình di chuyển, từ đó thích ứng linh hoạt với các thay đổi.

Nhờ khả năng tự học và tối ưu hóa, robot tự hành có thể liên tục điều chỉnh lộ trình và nhiệm vụ, phù hợp với các môi trường động như nhà máy, kho bãi và trung tâm logistics hay tại các môi trường có tính chất nguy hiểm mà con người khó tiếp cận. Trong thực tiễn, robot tự hành đang trở thành giải pháp quan trọng trong tự động hóa sản xuất, logistics và nhiều lĩnh vực khác.

Tại Việt Nam, các nhà khoa học đã nghiên cứu, phát triển robot tự hành từ sớm và đã có một số thành quả ban đầu. Năm 2024, nhóm 10 kỹ sư tại công ty PA Automation, Thành phố Hồ Chí Minh đã chế tạo robot tự hành (Automated Guided Vehicle - AGV) giúp vận chuyển hàng hóa trong nhà máy với tỷ lệ nội địa hóa 70%. Sản phẩm được nghiên cứu, chế tạo trong thời gian hơn 2 năm với 3 dạng kéo, nâng và chở hàng, trong đó sản phẩm chở hàng được sử dụng phổ biến nhất. 

Kỹ sư Nguyễn Hữu Mạnh, thành viên nhóm cho biết, các bộ phận như khung sườn, cảm biến đệm, hệ thống nâng hạ… được nhóm chủ động từ nguồn trong nước. Các công nghệ dẫn hướng bằng QR code, lidar, pin lithium phải nhập khẩu nước ngoài.

Robot có trọng lượng không tải 250 kg, khả năng mang tải tối đa 1,2 tấn. Khung sườn robot làm bằng vật liệu composite với ưu điểm nhẹ, bền. Bàn chứa hàng làm bằng sắt, chịu lực cao và có khả năng xoay tròn, nâng hạ để vận chuyển hàng. Robot được trang bị cảm biến đệm thứ hai lắp ở càng trước có nhiệm vụ dừng khẩn cấp giúp bảo vệ khung sườn, hệ thống mạch điện bên trong khi gặp vật cản ở vị trí quá gần khiến cảm biến lidar không phát hiện kịp.

Camera ở tâm bàn chứa hàng có thể xoay 360 độ phục vụ cho các nhà máy sử dụng công nghệ dẫn đường bằng việc quét mã QR dán trên mặt sàn. Camera của robot có thể xoay hướng lên trên nhằm quét mã các kiện hàng phục vụ việc quản lý thông tin hàng hóa khi nhà máy có nhu cầu. Robot AGV sử dụng pin sạc lithium, có thể hoạt động liên tục 8 giờ, thời gian sạc đầy khoảng 4 giờ. Khi robot sắp hết pin, nó sẽ tự di chuyển về vị trí quy định để người quản lý cắm sạc.

 AGV robot có thể thay thế cho 3 công nhân làm trong 3 ca, hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, độc hại với độ an toàn cao nơi mà con người khó đáp ứng.

Đối với ngành công nghiệp hạt nhân, bảo đảm an toàn bức xạ cho con người là yêu cầu tối thượng. Phơi nhiễm phóng xạ có thể gây tổn thương DNA dẫn tới đột biến, ung thư và nhiều hệ lụy di truyền nghiêm trọng. Vì vậy, việc ứng dụng robot thay thế con người trong quan trắc, thao tác và xử lý môi trường phóng xạ là giải pháp cấp thiết nhằm giảm thiểu rủi ro.

Trước yêu cầu này càng trở nên cấp thiết khi đất nước từng bước tái khởi động chương trình điện hạt nhân, tiêu biểu là Dự án điện hạt nhân Ninh Thuận. Làm chủ công nghệ robot tự hành thông minh trong môi trường bức xạ không chỉ góp phần bảo đảm an toàn và an ninh năng lượng quốc gia, mà còn mang ý nghĩa chiến lược trong nâng cao năng lực khoa học và công nghệ nội sinh, hướng tới phát triển bền vững.

Xuất phát từ thực tiễn đó, nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Ngô Mạnh Tiến (Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) làm chủ nhiệm đã phát triển thành công robot tự hành tích hợp tay máy, có khả năng quan trắc phóng xạ và hỗ trợ thao tác trong môi trường hạt nhân với đề tài “Nghiên cứu phát triển robot tự hành thông minh sử dụng các công nghệ sensor khác nhau và nền tảng IoT, AI, định hướng ứng dụng trong quan trắc môi trường phóng xạ”, mã số: ĐTĐLCN.19/23, thuộc chương trình phát triển Vật lý giai đoạn 2020-2025.

Trong khuôn khổ đề tài, nhóm nghiên cứu đã thiết kế hệ robot tự hành tích hợp tay máy, đồng bộ nhiều cảm biến hiện đại như Lidar, camera 2D-3D, IMU và đầu đo bức xạ. Điểm nổi bật của hệ thống không chỉ ở khả năng di chuyển hay đo đạc, mà ở việc xử lý tổng hợp dữ liệu để xây dựng đồng thời bản đồ không gian và bản đồ phân bố bức xạ theo thời gian thực.

Trên nền tảng thuật toán SLAM, robot có thể tự định vị, tái tạo môi trường làm việc và gắn thông tin bức xạ lên từng vị trí cụ thể trên bản đồ. Nhờ đó, người vận hành nhanh chóng nhận diện khu vực có mức phóng xạ cao, xác định vùng an toàn và theo dõi biến động môi trường trong suốt quá trình hoạt động. Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu đã tích hợp robot tự hành với tay máy cộng tác 6 bậc tự do cùng các thuật toán trí tuệ nhân tạo, cho phép hệ thống vừa quan trắc, vừa hỗ trợ thao tác trong môi trường phóng xạ.

Cách tiếp cận này khắc phục hạn chế của các mô hình trước đây, đồng thời mở ra tiềm năng ứng dụng tại cơ sở hạt nhân, y học hạt nhân và trong ứng phó sự cố bức xạ. Qua thử nghiệm tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt, Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội và một số cơ sở y học hạt nhân cho thấy robot vận hành ổn định, định vị chính xác trong không gian rộng, nhiều vật cản và xây dựng được bản đồ phóng xạ trực quan.

Chia sẻ về khó khăn trong quá trình triển khai, Tiến sĩ Ngô Mạnh Tiến cho biết, thách thức lớn nhất không nằm ở từng thành phần riêng lẻ mà ở việc tích hợp tất cả thành một hệ thống vận hành đồng bộ, ổn định. Robot phải đồng thời định vị chính xác, tránh vật cản, điều khiển tay máy để tương tác với đối tượng, tích hợp thiết bị đo bức xạ và xây dựng bản đồ mức xạ theo thời gian thực tại khu vực hoạt động. Trước yêu cầu đó, nhóm lựa chọn hướng tiếp cận “làm chủ từng lớp công nghệ” từ thiết kế cơ điện tử, mô hình hóa động học-động lực học đến điều khiển và hệ thống nhận thức của robot, với lõi là công nghệ SLAM, Navigation ứng dụng trí tuệ nhân tạo và nền tảng IoT. Đặc biệt, nhóm đã phát triển thuật toán kết hợp SLAM với dữ liệu bức xạ thời gian thực để tạo bản đồ trực quan, phục vụ giám sát và ra quyết định. Trên nền tảng này, hệ robot tự hành tích hợp tay máy từng bước được hoàn thiện, hướng tới ứng dụng trong môi trường phóng xạ.

Theo nhóm nghiên cứu, kết quả đạt được mới là bước khởi đầu nhưng đã mở ra nhiều triển vọng ứng dụng. Tại các nhà máy điện hạt nhân, phòng thí nghiệm và trung tâm nghiên cứu, robot có thể thay thế con người thực hiện kiểm tra, quan trắc và thao tác trong khu vực nhiễm xạ, qua đó giảm đáng kể nguy cơ phơi nhiễm các bức xạ nguy hiểm như alpha, beta và gamma.

Tuy nhiên, dù bước đầu chứng minh khả năng vận hành hiệu quả trong môi trường phóng xạ, hệ thống vẫn cần tiếp tục hoàn thiện để khắc phục những hạn chế phát sinh trong quá trình thử nghiệm, tiến tới nâng cao độ ổn định và tính sẵn sàng ứng dụng. Giai đoạn này rất cần sự chung tay hỗ trợ của Nhà nước cũng như các doanh nghiệp công nghệ. 

UAV - Mở không gian phát triển kinh tế tầm thấp

Thiết bị bay không người lái (Unmanned Aerial Vehicle - UAV) là phương tiện bay không có phi công trực tiếp điều khiển, có thể vận hành thông qua hệ thống điều khiển từ xa hoặc tự động theo chương trình được thiết lập sẵn, dựa trên dữ liệu từ cảm biến và hệ thống định vị toàn cầu.

Trong những năm gần đây, UAV trở thành một nền tảng công nghệ quan trọng, mở ra không gian phát triển mới cho kinh tế tầm thấp và tạo ra nhiều ứng dụng thiết thực trong sản xuất, đời sống xã hội. Theo "Đề án Chiến lược quốc gia về phát triển và ứng dụng UAV (thiết bị bay không người lái) đến năm 2030, tầm nhìn 2045" do Bộ Khoa học và Công nghệ xây dựng, trình Chính phủ, các ứng dụng của UAV được định hướng tập trung vào ba lĩnh vực trọng tâm và ba khu vực ưu tiên. Ở lĩnh vực nông nghiệp thông minh, UAV được sử dụng trong phun thuốc bảo vệ thực vật, giám sát cây trồng và gieo hạt, đặc biệt tại các vùng sản xuất quy mô lớn như Đồng bằng sông Cửu Long. Trong lĩnh vực logistics, công nghệ này hỗ trợ giao hàng tự động, góp phần kết nối các khu vực vùng sâu, vùng xa và hiện đại hóa chuỗi cung ứng. Đối với đô thị thông minh, UAV được ứng dụng trong giám sát giao thông, quan trắc môi trường, lập bản đồ số ba chiều và hỗ trợ cứu hộ, cứu nạn.
Bên cạnh đó, UAV cũng được định hướng triển khai tại các khu vực trọng điểm như năng lượng và hạ tầng, quốc phòng – an ninh và các khu vực thử nghiệm công nghệ. Cách tiếp cận này cho thấy định hướng phát triển không chỉ dừng ở sản phẩm đơn lẻ, mà hướng tới hình thành một hệ sinh thái ứng dụng có tính liên ngành và liên vùng.

Ông Trần Anh Tú, Phó Cục trưởng Cục Công nghiệp công nghệ thông tin cho biết, ở cấp địa phương, Điện Biên là tỉnh đầu tiên phối hợp với Bộ Khoa học và Công nghệ xem xét đề án thử nghiệm có kiểm soát đối với mô hình ứng dụng UAV trong các lĩnh vực như nông nghiệp, lâm nghiệp, logistics, và quản lý nhà nước. Hiện nay, hồ sơ của tỉnh Điện Biên đang ở giai đoạn xem xét, lấy ý kiến liên ngành và tiến hành cấp phép. 

Tại Hà Nội, trong Luật Thủ đô (sửa đổi) vừa được Quốc hội thông qua ngày 23/4, khái niệm “kinh tế tầm thấp” lần đầu tiên được đưa ra như một hướng tiếp cận mới trong quản trị không gian. Theo đó, kinh tế tầm thấp được hiểu là các hoạt động khai thác không phận dưới 1.000 mét, bao gồm vận tải hàng không đô thị bằng phương tiện bay điện, logistics bằng UAV, dịch vụ cứu hộ - y tế, du lịch trực thăng, khảo sát – đo đạc và các hệ sinh thái công nghệ hỗ trợ như hạ tầng số, quản lý bay thông minh và sản xuất thiết bị bay không người lái.

Việc vận hành cơ chế này cho phép Thủ đô triển khai thử nghiệm các dịch vụ UAV dân sự, logistics thông minh hoặc phương tiện bay điện trong phạm vi và quy mô được kiểm soát, đồng thời gắn với các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt và cơ chế giám sát chặt chẽ.

Về phía doanh nghiệp, ông Vũ Anh Tú, Giám đốc FPT UAV, cho biết thị trường thiết bị bay không người lái toàn cầu hiện đã đạt quy mô hàng trăm tỷ USD và đang tăng trưởng khoảng 30% mỗi năm. Theo ông, Việt Nam đang đứng trước cơ hội tham gia vào lĩnh vực này không chỉ ở khâu sản xuất thiết bị, mà còn trong phát triển hệ sinh thái công nghệ bao gồm chip, cảm biến, nền tảng quản lý bay, bản đồ số và các dịch vụ vận hành.

Tuy nhiên, để hiện thực hóa tiềm năng này, bài toán đặt ra không chỉ nằm ở công nghệ mà còn ở nguồn lực và hệ sinh thái. Phát triển UAV đòi hỏi vốn đầu tư lớn, thời gian nghiên cứu dài và sự phối hợp giữa nhiều lĩnh vực công nghệ, trong khi chuỗi cung ứng các linh kiện cốt lõi vẫn phụ thuộc đáng kể vào thị trường quốc tế.

Trong bối cảnh đó, vai trò của Nhà nước được xác định là yếu tố then chốt, từ định hướng chiến lược, xây dựng thị trường ban đầu đến hoàn thiện thể chế và hỗ trợ doanh nghiệp tiếp cận nguồn lực. Các cơ chế như đặt hàng nghiên cứu, thử nghiệm có kiểm soát và xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật được kỳ vọng sẽ tạo nền tảng để doanh nghiệp từng bước làm chủ công nghệ và tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị toàn cầu.

Thực tiễn cho thấy, làm chủ các sản phẩm công nghệ chiến lược không chỉ là bài toán nghiên cứu mà còn là năng lực tích hợp, triển khai và hình thành hệ sinh thái. Đây cũng chính là phép thử đối với khả năng hiện thực hóa các mục tiêu khoa học, công nghệ của Việt Nam trong bối cảnh mới. Trước yêu cầu từng bước làm chủ công nghệ lõi và tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị, việc tháo gỡ các rào cản về vốn, công nghệ và chuỗi cung ứng là cần thiết. Đồng thời, Nhà nước cần giữ vai trò kiến tạo, trong khi doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu là lực lượng trung tâm, nhằm từng bước chuyển hóa tiềm năng công nghệ thành các sản phẩm chiến lược có khả năng cạnh tranh trong khu vực và quốc tế.

Bài 3: Blockchain: Tạo dựng niềm tin trong môi trường số