Recirculate, một dự án được Liên minh châu Âu tài trợ, đã dành 18 tháng qua để phát triển một phương pháp thông minh hơn nhằm tái chế pin từ các phương tiện chạy điện (EV). Bước khó khăn nhất trong quy trình tái chế là tháo rời thủ công bộ pin để lấy các mô-đun riêng lẻ, sau đó là từng cell pin. Để rút ngắn thời gian và giảm chi phí, dự án Recirculate đã sử dụng robot công nghiệp KUKA KR10 kết hợp với các thuật toán học máy (ML) và trí tuệ nhân tạo (AI) chuyên dụng nhằm xác định các bộ phận quan trọng và lập trình cho robot thực hiện.
 |
| Dự án Recirculate đã thiết kế một hệ thống tháo dỡ pin xe điện nhằm góp phần xây dựng một nền kinh tế tuần hoàn bền vững. Ảnh: Recirculate. |
Tái chế pin xe điện
Khi xe điện ngày càng trở nên phổ biến, một câu hỏi đặt ra: cần làm gì với những bộ pin đã qua sử dụng? Lý tưởng nhất là các pin này sẽ được tái chế thay vì đưa ra bãi chôn lấp. Bởi lẽ, các vật liệu dùng để sản xuất pin rất đắt đỏ và không dễ khai thác một cách bền vững. Bên cạnh đó, một số vật liệu còn tiềm ẩn nguy cơ gây hại cho môi trường nếu xử lý không đúng cách, có thể rò rỉ hóa chất độc hại vào nguồn nước ngầm.
Tuy nhiên, bản chất của pin xe điện khiến việc tái chế trở nên khó khăn. Quá trình tháo dỡ tốn nhiều thời gian, làm cho việc tách riêng vật liệu trở nên phức tạp. Trong nhiều trường hợp, chi phí xử lý còn rẻ hơn nếu đưa pin cũ ra bãi chôn lấp thay vì tái chế.
 |
| Hệ thống robot của Recirculate sử dụng robot công nghiệp KUKA KR10 được trang bị các công cụ chuyên biệt để tháo rời các bộ pin xe điện. Ảnh: KUKA. |
Tháo dỡ pin xe điện
Một trong những bước tốn nhiều thời gian và công sức nhất trong quá trình tái chế pin xe điện là khâu tháo dỡ. Mỗi bộ pin được thiết kế riêng biệt thường chứa hàng chục con ốc, dây dẫn, đầu nối, vòng đệm và các linh kiện khác, tất cả đều phải được tháo bỏ một cách tỉ mỉ.
Để có thể tái chế, pin cần được tháo rời thành từng cell riêng lẻ. Quy trình tháo dỡ bắt đầu bằng việc tháo nắp, sau đó tách bộ pin thành các mô-đun, rồi tiếp tục tách mô-đun thành từng cell pin. Riêng phần nắp có thể chứa tới 50 con ốc cần tháo trước khi tiến hành các bước tiếp theo.
Nhằm đơn giản hóa quy trình này, nhóm dự án Recirculate đã phát triển một hệ thống robot chuyên dụng để tháo dỡ pin. Trọng tâm của hệ thống là robot công nghiệp KUKA KR10, được trang bị tua vít và kẹp hút chân không. Mỗi công cụ còn tích hợp camera đo chiều sâu, cho phép robot thao tác chính xác trong không gian tọa độ x, y, z.
 |
| Với sự hỗ trợ của các mô hình học máy, hệ thống của Recirculate có thể lập bản đồ chi tiết các bộ phận pin, phục vụ cho quá trình tháo dỡ bằng robot. Ảnh: Adobe Stock. |
Ứng dụng ML/AI
Việc tháo dỡ pin bằng robot đã có thể thực hiện từ vài thập kỷ trước. Tuy nhiên, các mẫu bố trí ốc vít phức tạp và sự khác biệt trong thiết kế giữa các nhà sản xuất pin xe điện đòi hỏi lập trình rất công phu. Cho đến nay, điều này vẫn là rào cản lớn về chi phí.
Hệ thống của Recirculate tận dụng học máy và camera đo chiều sâu gắn trên công cụ của robot để nhận diện nhiều kiểu bố trí ốc vít khác nhau, đồng thời điều khiển công cụ di chuyển đến đúng vị trí. Các thuật toán học máy học có thể so sánh hình ảnh với thư viện dữ liệu sẵn có về các loại pin và từ đó lập trình cho robot. Với những mẫu pin mới hoặc bị hư hỏng, thuật toán còn hỗ trợ các đơn vị tái chế xây dựng thư viện mới. Hệ thống hiện nay là kết quả của 18 tháng nghiên cứu cùng vô số giờ lao động.
Nền kinh tế tuần hoàn cho pin
Xe điện mở ra triển vọng trong việc giảm ô nhiễm và nhiều vấn đề khác. Tuy nhiên, hệ quả không mong muốn từ sự phát triển ồ ạt của chúng chính là bài toán xử lý khối lượng pin khổng lồ, tiềm ẩn độc hại. Những dự án như Recirculate là bước khởi đầu quan trọng để giảm dòng thải này, vốn được dự báo sẽ tăng trưởng theo cấp số nhân trong nhiều thập kỷ tới.
Theo Control.com
