หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม

หุ่นยนต์

หุ่นยนต์ คือเครื่องยนต์ชนิดหนึ่งที่มีลักษณะโครงสร้างและรูปร่างแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์ หุ่นยนต์ในแต่ละประเภทจะมีหน้าที่การทำงานในด้านต่าง ๆ ตามการควบคุมโดยตรงของมนุษย์ หรืออาจมีการตั้งค่าให้หุ่นยนต์สามารถตัดสินใจได้เองในระดับใดระดับหนึ่ง การควบคุมระบบต่าง ๆ ในการสั่งงานระหว่างหุ่นยนต์และมนุษย์ สามารถทำได้โดยทางอ้อมและอัตโนมัติ โดยทั่วไปหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นเพื่อสำหรับงานที่มีความยากลำบากหรืออันตรายเช่น งานสำรวจในพื้นที่บริเวณแคบ งานสำรวจในบริเวณที่เกิดภัยพิบัติ หรืองานสำรวจบนผิวของดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์ที่ต่างๆ ปัจจุบันเทคโนโลยีของหุ่นยนต์เจริญก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว หุ่นยนต์เริ่มเข้ามามีบทบาทกับชีวิตของมนุษย์ในหลากหลายด้าน เช่น ด้านอุตสาหกรรมการผลิต ด้านการแพทย์ ด้านงานสำรวจทั้งในโลกเราและงานสำรวจในอวกาศ หรือด้านการบันเทิง เช่นหุ่นยนต์ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นเครื่องเล่นของมนุษย์ ปัจจุบันนี้ได้มีการพัฒนาให้หุ่นยนต์นั้นมีลักษณะที่คล้ายมนุษย์มากขึ้นเพื่อผลทางจิตวิทยาในการอาศัยอยู่ร่วมกันกับมนุษย์ในชีวิตประจำวัน  

ตัวอย่างเช่น

หุ่นยนต์เก็บกู้วัตถุระเบิด

กระทรวงกลาโหมของประเทศไทย ได้ทำการพัฒนาหุ่นยนต์เก็บกู้วัตถุระเบิด คาดว่าใช้จริงในปี 63 เพื่อแทนการซื้อสินค้าจากต่างประเทศ โดยสถาบันเทคโนโลยีป้องกันประเทศ ได้เผยหุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิดซึ่งกำลังพัฒนาขึ้น พร้อมนำมาทดสอบใช้งานเบื้องต้น เป็นการสร้างความก้าวหน้า ต่อยอดนวัตกรรมรวมทั้งต่อยอดการผลิต เพื่อส่งออกในเชิงอุตสาหกรรม โดยได้มีการต่อยอดความคิดแผนโครงการวิจัยนี้ จากปี 2559 มีการบูรณาการงานทางด้านวิจัย รวมทั้งพัฒนารูปแบบหุ่นยนต์ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์กลายมาเป็นหุ่นยนต์ต้นแบบซึ่งนำมาใช้เก็บกู้วัตถุระเบิดได้จริง ในตลอดระยะเวลาที่ผ่านมาประเทศไทยทำการสั่งซื้อ หุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิดมาจากต่างประเทศโดยตลอด คราวนี้เมื่อเกิดการชำรุดหรือถึงช่วงบำรุงรักษา ก็ส่งผลให้เสียค่าบำรุงรักษาเป็นจำนวนมาก เพราะต้องมีการจัดซื้ออะไหล่ รวมทั้งรอช่างจากต่างประเทศ จึงเกิดผลกระทบต่อการดำเนินงานตามมา ทั้งนี้ทาง สทป.คิดว่า ประเทศไทยเองก็มีศักยภาพ ในด้านการทำเทคโนโลยีหุ่นยนต์มากพอ อันเห็นได้จากผลงานของนักศึกษามหาวิทยาลัยต่างๆ ในยุคปัจจุบันนี้ หุ่นยนต์เป็นเทคโนโลยีรูปแบบใหม่ ซึ่งเข้ามามีบทบาททางด้านความมั่นคง การนำหุ่นยนต์เข้ามาปฏิบัติทำภารกิจเสี่ยงภัย และมีความอันตรายเป็นอย่างสูง อย่างการเก็บกู้และการทำลายวัตถุระเบิด ช่วยทำให้ลดอันตรายที่จะเกิดขึ้นกับมนุษย์ เป็นเสมือนตัวช่วยซึ่งนำการใช้งานรูปแบบใหม่เข้ามาใช้ได้จริงในชีวิตประจำวัน นอกจากนี้ในต่างประเทศ บริษัท Boston dynamics บริษัทผู้พัฒนาหุ่นยนต์ของอเมริกัน ก็ได้แสดงให้เห็นถึงคลิป VDO การตีลังกากลับหลัง ของ Atlas หุ่นยนต์ที่มีลักษณะคล้ายมนุษย์รุ่นล่าสุด โดยทางบริษัทต้องการพัฒนาศักยภาพของมัน เพื่อใช้ในภารกิจการค้นหาและกู้ภัย Atlas เป็นหุ่นยนต์ Humanoid ที่มีความสูง 1.5 เมตร และมีน้ำหนัก 75 กก. ซึ่งสามารถเคลื่อนไหวได้ทั้งในช่วงลำตัว ,แขน , ขา โดยใช้ระบบควบคุมซึ่งทำงานอย่างสอดคล้องกัน โดยช่วยให้มันสามารถปฏิบัติงานได้อย่างเต็มศักยภาพในพื้นที่ขนาดจำกัด รวมทั้งยังสามารถรักษาสมดุลของตัวเองได้ หากเกิดกรณีล้มกระแทก Boston dynamic ได้เผยแพร่ VDO ชุดนี้ทาง Youtube ซึ่งเผยให้เห็นการทำงานของ Atlas มันสามารถกระโดดขึ้น-ลงกล่อง , กระโดดหมุน 180 องศา รวมทั้งตีลังกากลับหลัง เป็นการแสดงให้ประจักษ์ถึงศักยภาพการเคลื่อนที่ของลำตัว ซึ่งมีความล้ำหน้าเมื่อนำมาเทียบกับหุ่นยนต์ชนิดอื่นในปัจจุบัน โดยทางบริษัทมีความตั้งใจจะนำ Atlas ไปใช้งานในภารกิจค้นหาและกู้ภัยอันเสี่ยงอันตรายต่อชีวิตมนุษย์

Parallel Robot

Parallel Robot หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า Delta Robot เป็นหุ่นยนต์ที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับแมงมุม ใช้การขยับในรูปทรงเรขาคณิตมีจุดเด่นในการขยับและจับชิ้นส่วนได้อย่างแผ่วเบาทำงานได้อย่างอิสระภายใต้แกน X Y และ Z เป็นหุ่นยนต์แบบคู่ขนานที่เป็นกลไกแบบปิด (Stewart Platform) หรือ หุ่นยนต์สามเหลี่ยม (Delta Robot) ประกอบด้วยฐาน End Effector และขาแบบแกนต่อ เลื่อนขับเคลื่อนด้วยกระบอกไฮดรอลิกส์หรือนิวแมติกส์ผ่านข้อต่อ universal joint ที่ใช้กด อัดหรือยืดตัวจึงไม่เกิดการโค้งงอ ท าให้มีน้ าหนักเบาและสามารถเพิ่มความรวดเร็วแม่นย าใน การท างานได้ จึงนิยมนำมาใช้ในทางการแพทย์ การบรรจุภัณฑ์เป็นต้น

Revolute

Articulated Arm (Revolute) เป็นหุ่นยนต์ที่ทุกแกนจะเคลื่อนที่แบบหมุน (Revolute) คล้ายกับช่วงเอว ท่อนแขนบน ท่อนแขนล่าง ข้อมือของมนุษย์จึงเข้าถึงตำแหน่งต่างๆได้ดีและใช้งานได้หลากหลาย เช่น งานเชื่อม Spot Welding,Path Welding,งานยกของ,งานตัด,งานทากาว,งานพ่นสีและงาน Sealing เป็นต้น 

เครื่องจักรNC

    เครื่องจักร NC DNC CNC

• เครื่องจักร NC 

          NC  ย่อมาจาก Numerical Control หมายถึงการควบคุมการทำงานของเครื่อง NC ด้วยคำสั่งเชิงตัวเลขและตัวอักษรที่ถูกสร้างขึ้นมาในรูปของคำสั่งซึ่งก็คือ โปรแกรม NC. ระบบ NC ซึ่งนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตของสหรัฐอเมริกาในปี ค.ศ.1950 ซึ่งส่วนมากจะถูกนำมาใช้ในการควบคุมการทำงานของเครื่องมือกลเป็นส่วนใหญ่.ในปัจจุบันระบบ NC จะถูกแทนที่ด้วยระบบ CNC เกือบทั้งหมด ทั้งนี้เนื่องจากว่าในระบบ NC ไม่มีคอมพิวเตอร์ เข้ามาช่วยในการทำงาน  อีกทั้งเครื่องจักรที่ถูกควบคุมด้วย NC  ก็ไม่มีการผลิตออกมาใช้งานแล้ว.

• เครื่องจักร DNC 

           คือ คือระบบที่มีคอมพิวเตอร์กลางในการติดต่อสื่อสารแลกเปลี่ยนและกระจายข้อมูลซึ่งในที่นี้คือ โปรแกรม NC Data กับหน่วยควบคุม NC ของเครื่องจักรกลระบบ CNC แต่ละตัวได้เพื่อเป็นศูนย์กลางในการบริการข้อมูลทั้งรับข้อมูล และส่งข้อมูลจำเพราะให้กับเครื่องจักรกลระบบ CNC แต่ละเครื่องในเครือข่ายตามที่แต่ละเครื่องต้องการพร้อมๆ กันได้ในเวลาเดียวกัน

• เครื่องจักร CNC 

        CNC เป็นคำย่อมาจากคำว่า (Computer Numerical Control) หมายถึงการใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยควบคุมการทำงานเครื่องจักรกลอัตโนมัติต่างๆ เช่น เครื่องกัด เครื่องกลึง เครื่องเจาะ เครื่องเจียระไน ฯลฯ โดยการสร้างรหัส ตัวเลข สัญลักษณ์ หรือเรียกว่าโปรแกรม NC ขึ้นมาควบคุมการทำงานของเครื่องจักรกล   ซึ่งสามารถทำให้ผลิตชิ้นงานได้รวดเร็วถูกต้อง และเที่ยงตรง นับตั้งแต่ปีค.ศ. 1960 เป็นต้นมา เทคโนโลยีทางด้านไมโครโปรเซสเซอร์เข้ามามีบทบาทแทนที่หลอดสุญญากาศ และทรานซิสเตอร์ก็มีการพัฒนาจากเครื่องจักร NC มาเป็นเครื่องจักร CNC (Computer Numerically Controlled) และเครื่องจักร CNC ก็กลายเป็นพระเอกที่โดดเด่นเรื่อยมา เนื่องจากมีหน่วยความจำขนาดใหญ่สามารถบรรจุโปรแกรมการทำงานต่างๆ ได้เป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ยังมีจอภาพแสดงผลแบบกราฟิกแสดงผลหรือจำลองการทำงานได้อีกด้วย ในการโปรแกรมข้อมูลเข้าไปยังตัวควบคุมเครื่องจักร (Machine Control) ซึ่งเรียกการควบคุมแบบนี้ว่าระบบ softwired โดยมีการเปลี่ยนอุปกรณ์ แบบเก่าเป็นอุปกรณ์ที่สามารถจัดเก็บโปรแกรมได้ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาก็เป็นยุคต้นของเครื่องจักรกล CNC เครื่อง CNC จะใช้เทปแม่เหล็ก, แผ่นดิสก์ หรือ ดรัม (Drum) ในการเก็บข้อมูลที่โปรแกรมเอาไว้การโปรแกรมสามารถทำได้ที่สถานีควบคุมไปยังกลุ่มเครื่องจักรกล NC แต่ถ้าเป็นกลุ่มหรือเครื่องจักรกล CNC การโปรแกรมหรือรับสัญญาณมักจะรับจาก เครื่องจักรเองโดยตรงหรือเก็บไว้ในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ประจำเครื่อง DNC เป็นแนวความคิดใหม่ซึ่งใช้คอมพิวเตอร์หนึ่งตัว (Main Computer or Host) เป็นศูนย์กลางในการควบคุม และบริหารเครื่องจักรกล NC และ CNC หลายๆ เครื่องCNC จะใช้เทปแม่เหล็ก, แผ่นดิสก์ หรือ ดรัม (Drum) ในการเก็บข้อมูลที่โปรแกรมเอาไว้การโปรแกรมสามารถทำได้ที่ สถานีควบคุมไปยังกลุ่มเครื่องจักรกล NC แต่ถ้าเป็นกลุ่มหรือเครื่องจักรกล CNC การโปรแกรมหรือรับสัญญาณมักจะรับจาก เครื่องจักรเองโดยตรงหรือเก็บไว้ในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ประจำเครื่อง ในการควบคุมเครื่องจักรกลซีเอ็นซี จะใช้โปรแกรมรหัสจีเป็นชุดคำสั่ง เพื่อควบคุมขับเครื่องมือตัดเฉือน (Tool) จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง    หรือเปิด-ปิดสารหล่อเย็นหรือเปลี่ยนเครื่องมือตัดเฉือน โดยเครื่องจักรกลจะทำงานโดยอัตโนมัติตามที่ได้โปรแกรมไว้ตามชุดคำสั่ง เราไม่สามารถแยกเครื่องจักรซีเอ็นซีและรหัสจีออกจากกันได้  ถ้าเราต้องการให้เครื่องจักรซีเอ็นซีทำงานเราต้องเรียนรู้รหัสจีเพื่อที่เราจะได้พูดภาษาเดียวกับตัวควบคุมซีเอ็นซีได้ ภายหลังจึงได้มีการพัฒนาโปรแกรม CAD/CAM ขึ้นมาใช้งานร่วมกับเครื่องจักรกล CNC ช่วยให้เข้าใจถึงวิธีการโปรแกรมรหัสจี เพื่อให้เครื่องจักรซีเอ็นซีทำงานตามที่ผู้ใช้งานต้องการได้สะดวกรวดเร็วขึ้น

ขอบคุณครับ...