วันจันทร์ที่ 17 กันยายน พ.ศ. 2561

หุ่นยนต์เบื้องต้น ตอน 3



3 แขนกลอุตสาหกรรม
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window


แขนกลอุตสาหกรรม (Industrial Robot Arms) เป็นหุ่นยนต์ชนิดหนึ่งที่นำมาใช้งานในวงการอุตสาหกรรมการผลิต ได้ถูกนำมาใช้แทนแรงงานมนุษย์ในงานที่ต้องทำอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง, งานที่ต้องทำซ้ำ ๆ กันตลอดเวลา, งานที่เป็นอันตราย, งานที่หนักและยากเกินที่มนุษย์จะทำไหว

      ปกติมนุษย์ก็สามารถทำงานได้ทุกอย่าง แต่ข้อจำกัดของมนุษย์นั้นไม่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องยาวนาน เพราะจะเกิดความเหน็ดเหนื่อยเมื่อยล้าจึงต้องมีการพักผ่อน เมื่อคนทำงานในที่อันตราย เช่นงานที่เกี่ยวกับสารเคมีที่มีพิษ ถ้าป้องกันไม่ดีก็จะมีผลต่อสุขภาพได้

      เมื่อเป็นข้อจำกัดอย่างนี้หุ่นยนต์ก็จะเข้ามามีบทบาทในการทำงานดังกล่าว และข้อดีของการที่มีหุ่นยนต์ทำงานแทนคนนั้นนอกจากที่กล่าวไว้ข้างต้นแล้ว ประสิทธิภาพการทำงานก็จะดีขึ้น, มีความแน่นอน แม่นยำ, สามารถทำงานผลิตได้โดยไม่ต้องพัก, จำนวนชิ้นงานที่ทำก็มากขึ้น, ทำงานได้โดยไม่มีวันหยุด ส่วนข้อเสียก็มี เช่นมีราคาสูง ต้องมีผู้ชำนาญการในการควบคุมหุ่นยนต์ ไม่เหมาะในโรงงานที่กำลังผลิตน้อย



      แขนกลอุตสาหกรรมที่เราพบเห็นได้โดยทั่วไปเช่น ในโรงงานผลิต/ประกอบรถยนต์, งานเชื่อมอุตสาหกรรม, งานประกอบเครื่องจักร, งานในโรงงานผลิตเหล็ก, งานเกี่ยวกับคลังสินค้าขนาดใหญ่ และอื่น ๆ อีกมากมาย


      แขนกลอุตสาหกรรมนั้นมีส่วนประกอบอยู่หลายส่วนได้แก่ ฐาน (Base) ของหุ่นยนต์, ท่อนชิ้นส่วนที่เป็นแขนกล, ข้อต่อจุดหมุน (Joints) ตามชิ้นส่วนที่ต่อกัน, ปลายของแขนกลที่ใช้ทำงานยกตัวอย่างเช่นมือคีบจับ, หัวเชื่อม, อุปกรณ์ประกอบชิ้นส่วน, ปืนพ่นสี, หัวเจาะ ฯลฯ คอมพิวเตอร์ที่มาควบคุมแขนกลนั้นจะทำหน้าที่ควบคุมในส่วนที่เป็นมอเตอร์แบบสเต็บ หรือสเต็บปิ้งมอเตอร์ (Step motors:
เป็นมอเตอร์ที่แตกต่างจากมอเตอร์โดยทั่วไป กล่าวคือมอเตอร์แบบสเต็บนั้นมีความสามารถหมุน และหยุดได้ตามความต้องการ ตามระยะที่ได้ตั้งโปรแกรมไว้ และสามารถทำซ้ำ ๆ กันได้ในการเคลื่อนที่ ส่วนมอเตอร์โดยทั่วไปเมื่อป้อนพลังงานเข้าไปมันก็จะหมุนตลอด และเวลาหยุดจะหมุนฟรีไปหลายรอบซึ่งเป็นผลมาจากแรงเฉื่อย) มอเตอร์แบบสเต็บจึงทำให้หุ่นยนต์ได้เคลื่อนไหวได้ตามโปรแกรมที่ได้ตั้งไว้
นอกจากมอเตอร์แบบสเต็บแล้ว แขนกลที่มีขนาดใหญ่ที่นำมาใช้ในงานหนักอาจจะใช้มอเตอร์ไฮดรอลิกส์ หรือมอเตอร์ลมนิวแมติกส์ แทนก็ได้ ที่ตัวแขนกลจะมีระบบเซ็นเซอร์ไว้คอยตรวจจับการทำงานเพื่อให้หุ่นยนต์นั้นได้มีการเคลื่อนที่ได้อย่างถูกต้อง เกิดความแน่นอนในการเคลื่อนที่ของแขนกล



แขนกลอุตสาหกรรมโดยทั่วไปจะมีข้อต่อ 6 ข้อต่อ โดยคล้ายกับแขนของมนุษย์ที่เริ่มนับจากหัวไหล่ ข้อศอก และมือ ในหุ่นยนต์จะมีฐานหุ่นคล้ายบ่าเพื่อรองรับโครงสร้างที่มีกรเคลื่อนที่ เราเรียกข้อต่อจุดหมุนว่าเป็นองศาอิสระ (Degrees Of Freedom: DOF) หมายถึงมันสามารถที่จะเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระภายใต้ระยะจุดหมุนที่หมุนได้


ถ้าเปรียบเทียบกับแขนมนุษย์ที่สามารถยกแขนให้เคลื่อนที่จากตำแหน่งไปสู่ตำแหน่งหนึ่ง แขนกลก็เหมือนกัน โดยแขนกลก็สามารถทำการเคลื่อนที่ได้จากจุดหนึ่งไปสู่จุดหนึ่งภายในระยะขอบเขตรัศมีการเคลื่อนที่ ในการรับน้ำหนักของแขนกลก็จะมีเซ็นเซอร์วัดความดันบอกสถานะน้ำหนักที่รับได้ว่าเกินกำลังของหุ่นหรือไม่ เมื่อน้ำหนักที่ทำงานเกินกำลังของหุ่น จะมีเซ็นเซอร์คอยเตือน และแขนกลก็จะไม่ทำงาน

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมจะถูกออกแบบมาให้กับการทำงานที่ซ้ำ ๆ กันได้อย่างถูกต้อง ในขอบเขตการทำงานที่ถูกควบคุม ตามโปรแกรมที่ได้ตั้งไว้ หุ่นยนต์สามารถทำงานตามหน่วยความจำที่ถูกป้อนไว้ และสามารถทำงานได้อีกครั้ง อีกครั้ง และอีกครั้งในทุก ๆ เวลา

ในโรงงานอุตสาหกรรมหุ่นยนต์จะทำงานในระบบอัตโนมัติ ในสายการประกอบรถยนต์ หุ่นยนต์สามารถทำงานได้มากกว่ามนุษย์ และมีความแม่นยำมาก มันสามารถทำงานในจุดเดิม ๆ โดยไม่ผิดพลาด พวกมันสามารถใส่สลักเกลียว และสามารถขันได้ตามแรงที่กำหนด หุ่นยนต์ในโรงงานที่ผลิตอุปกรณ์จะพวกไมโครชิป จะมีความสำคัญมากในการทำงานที่มีอุปกรณ์ขนาดเล็ก มันสามารถทำงานได้อย่างแม่นยำ




ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“ถ้ายังหามิตรที่ดีไม่ได้ อยู่คนเดียวยังดีกว่า
อยู่คนเดียวยังปลอดภัยกว่าคบมิตรที่เลว”


วันอาทิตย์ที่ 9 กันยายน พ.ศ. 2561

หุ่นยนต์เบื้องต้น ตอน 2


2 พื้นฐานของหุ่นยนต์


       หุ่นยนต์ในปัจจุบันมีหลายประเภท แต่ที่ไม่แตกต่างของหุ่นก็คือมีการเคลื่อนไหวทางกายภาพของโครงสร้างหุ่นยนต์ บางชนิดเคลื่อนที่ได้ด้วยล้อ บางชนิดใช้กลไกของขาในการเคลื่อนที่ บางชนิดก็สามารถบินได้ วัสดุที่ใช้ทำหุ่นยนต์อาจเป็นโลหะ หรือพลาสติกก็ได้ และระหว่างชิ้นส่วนแต่ละชิ้นที่ทำงานนั้นจะมีข้อต่อ (Joint) เพื่อมาเป็นจุดหมุนในการทำงาน


      ในการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ และการหมุนข้อต่อนั้น จะใช้อุปกรณ์ที่เป็นต้นกำลังที่เรียกว่า แอคติวเตอร์ หรืออุปกรณ์ทำงาน (Actuators) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ขับเคลื่อนชิ้นส่วนหุ่นยนต์ อุปกรณ์แอคติวเตอร์มีหลายประเภท ได้แก่อุปกรณ์ทางไฟฟ้า อุปกรณ์ทางระบบไฮดรอลิกส์ (Hydraulics) (ใช้ความดันของของเหลว) และอุปกรณ์ของระบบนิวแมติกส์ (Pneumatics) (ใช้ความดันลม หรือก๊าซ) ในหุ่นยนต์หนึ่งตัวก็อาจจะใช้อุปกรณ์แอคติวเตอร์หลายแบบ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window


หุ่นยนต์ต้องการแหล่งจ่ายพลังงานเพื่อที่จะใช้ขับอุปกรณ์แอคติวเตอร์ แหล่งจ่ายพลังงานที่สำคัญได้แก่ ไฟฟ้า และจากเครื่องยนต์


Ø ในระบบที่ใช้ไฟฟ้า จะมีกระแสไฟฟ้า และแบตเตอร์รี่คอยป้อนกำลังงานเพื่อใช้ขับเคลื่อนมอเตอร์ (Motor) และโซลินอยด์ (Solenoid) ที่เป็นอุปกรณ์ทางไฟฟ้า





Ø ในอุปกรณ์ที่เป็นไฮดรอลิกส์ จะมีปั๊มเครื่องอัดของเหลวที่เป็นน้ำมันไฮดรอลิกส์ ปั๊มจะสร้างกำลังงานให้แก่กระบอกสูบกับมอเตอร์ไฮดรอลิกส์เมื่อเป็นอุปกรณ์ไฮดรอลิกส์



Ø ในอุปกรณ์ที่เป็นนิวแมติกส์ จะใช้ปั๊มลม เพื่อสร้างกำลังงานให้แก่กระบอกสูบกับมอเตอร์ลม




      กระแสไฟฟ้าใช้เป็นแหล่งกำเนิดพลังงานในอุปกรณ์แอคติวเตอร์ในทางไฟฟ้า โดยจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้า และโซลินอยด์ เป็นอุปกรณ์ขับหลัก และยังสามารถใช้กระแสไฟฟ้าไปช่วยเปิด / ปิดโซลินอยด์วาล์วของระบบไฮดรอลิกส์ และนิวแมติกส์ได้อีกด้วย นอกเหนือจากนี้อาจรวมไปถึงนำไปขับมอเตอร์ในปั๊มทั้งไฮดรอลิกส์ และนิวแมติกส์
     

      คอมพิวเตอร์จะเป็นตัวสั่งการ และควบคุมให้หุ่นยนต์เคลื่อนไหวตามโปรแกรมที่ได้วางเอาไว้ โปรแกรมก็จะสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามความต้องการของผู้ใช้งาน หุ่นยนต์ทุกประเภทจะมีระบบเซ็นเซอร์ไว้คอยตรวจจับการทำงาน เซ็นเซอร์นั้นก็มีหลายชนิดเช่น มีความสามารถได้ยิน, ดมกลิ่น, ลิ้มรส


      นอกจากนี้แล้วการควบคุมหุ่นยนต์สามารถควบคุมได้จากระยะไกลโดยการใช้คลื่นสัญญาณทางวิทยุ ในการเคลื่อนที่หุ่นยนต์จะมีกล้องเพื่อเป็นดวงตาให้กับผู้ควบคุมสามารถมองเห็นการเคลื่อนที่ และการทำงานได้ กรณีเป็นหุ่นยนต์อัตโนมัติก็จะเป็นการคำนวณเพื่อสั่งการให้คอมพิวเตอร์ภายในตัวหุ่นให้ทำงานต่อไปอย่างไร


      มีหุ่นยนต์บางชนิดมีการยึดประกอบให้ติดกันด้วยการใช้นัต และสลักเกลียว หรือการเชื่อมประกอบ หุ่นยนต์จะสามารถทำงานได้ซ้ำ ๆ กันอย่างต่อเนื่อง ในบทความต่อไปเราจะกล่าวถึงหุ่นยนต์ที่เป็นแขนกลอุตสาหกรรม






ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“ใครจะนินทาว่าร้ายเรา ก็เป็นเรื่องของเขา
แต่การให้อภัยเป็นเรื่องของเรา”


วันพฤหัสบดีที่ 6 กันยายน พ.ศ. 2561

หุ่นยนต์เบื้องต้น 1



หุ่นยนต์เบื้องต้น

1. บทนำ


แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window


ส่วนประกอบของหุ่นยนต์ที่สำคัญ มีอยู่ 5 ส่วนได้แก่


1. โครงสร้าง (Structure) ของหุ่นยนต์
  



2. ระบบกลไก (Mechanics System) การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์



3. ระบบเซ็นเซอร์ หรือตัวตรวจจับ (Sensor system) ใช้รับข้อมูล และส่งไปให้สมองกลทำการประมวลผลเพื่อที่จะสั่งการให้หุ่นยนต์ทำงานต่อไป



4. แหล่งจ่ายพลังงาน (Power supply) ให้แก่ระบบ ทั้งระบบกลไกการเคลื่อนไหว ระบบเซ็นเซอร์ และระบบสมองกล


5. ระบบสมองกล หรือหน่วยประมวลผลกลาง (Central Processing Unit: CPU) ทำหน้าที่วิเคราะห์ และประมวลผลที่ถูกส่งมาจากตัวเซ็นเซอร์ตามจุดต่าง ๆ เพื่อทำให้หุ่นยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ




      ที่กล่าวมาเป็นเพียงองค์ประกอบขั้นพื้นฐานที่สำคัญที่หุ่นยนต์ทุกตัวต้องมี ยังมีนอกเหนือจากที่กล่าวมาอีกมากเพื่อนำไปใช้ในงานต่าง ๆ ตามแต่ลักษณะของงาน หุ่นยนต์ในอนาคตอาจจะไปถึง มีความฉลาด และการมีความคิดเป็นของมันเอง


      การสร้างหุ่นยนต์สร้างตามลักษณะที่ต้องการใช้งาน หุ่นยนต์แต่ละแบบอาจจะมีความแตกต่างกัน หุ่นยนต์แต่ละชนิดจะเคลื่อนที่ไปตามโครงสร้างที่เป็นไปตามกฎของฟิสิกส์ คือมีการเคลื่อนไหวตามโครงสร้างที่ออกแบบ โดยตัวขับให้หุ่นยนต์ได้เคลื่อนไหว เช่น มอเตอร์ จะมีระบบเซนเซอร์ตรวจจับการทำงาน และมีสมองกลคอยควบคุมการทำงานของชิ้นส่วนทั้งหมด จุดประสงค์หลักในการสร้างหุ่นยนต์ขึ้นมานั้นต้องการให้หุ่นยนต์มีการทำงานแทนมนุษย์




      โจเซฟ เอนเกลเบอเกอร์ (Joseph Engelberger) เป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกแนวคิดด้านหุ่นยนต์ เขาได้ให้ข้อคิดเห็นที่น่าสนใจอย่างหนึ่งว่า ฉันไม่สามารถให้คำจำกัดความของหุ่นยนต์ได้ แต่ฉันรู้ว่าเมื่อฉันเรียนรู้สิ่งหนึ่ง ฉันก็จะพบเห็นอีกสิ่งหนึ่งที่ลึกซึ้ง มันมีความแตกต่างจากเครื่องจักรกลทั้งหมด ที่มนุษย์เรียกมันว่า หุ่นยนต์ ที่คุณสามารถเห็นสิ่งนอกเหนือจากนิยาม และการจินตนาการ


ตัวอย่างหุ่นยนต์ที่อาจจะเคยผ่านสายตาท่านมาก่อน


o  อาร์ทูดีทู (R2D2) และ ซีทรีพีโอ (C-3PO) หุ่นยนต์ที่มีความฉลาดในภาพยนตร์เรื่องสตาวอร์ (Star Wars)




o  หุ่นยนต์สุนัขไอโบ (AIBO) ของโซนี่ (Sony) เป็นหุ่นยนต์สัตว์เลี้ยง


o  หุ่นยนต์อาซิโม (ASIMO) ของฮอนด้า เป็นหุ่นยนต์ที่สามารถเดิน-วิ่งได้สองขาคล้ายมนุษย์




o  หุ่นยนต์ หรือแขนกลอุตสาหกรรม (Industrial Robot) เป็นหุ่นยนต์อัตโนมัติใช้ในโรงงานสมัยใหม่





o  หุ่นยนต์กู้ภัย (Rescue Robot) เป็นหุ่นยนต์ช่วยชีวิตจากบริเวณที่เป็นอันตรายที่มนุษย์เข้าไปไม่ถึง



o  หุ่นยนต์สำรวจดาวอังคารของนาซ่า (NASA) เพื่อภารกิจในการสำรวจดวงดาว


ฯลฯ


นี้คือตัวอย่างของหุ่นยนต์ที่เราอาจจะเคยพบเห็นได้ หุ่นยนต์แต่ละชนิดจะทำงานตามแต่ละหน้าที่ของมัน    


      หุ่นยนต์มีความแตกต่างจากเครื่องจักรกลแบบอื่น ๆ ตรงที่มันสามารถเคลื่อนไหวโครงสร้างได้ หุ่นยนต์แตกต่างจากคอมพิวเตอร์ตรงที่มันสามารถนำผลที่ได้จากการประมวลมาปฏิบัติให้เกิดงานในทางกายภาพได้ขณะที่คอมพิวเตอร์ไม่มี








ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“เรายังเคยเข้าใจผิดผู้อื่น ถ้าคนอื่นเข้าใจเราผิดบ้าง
ก็ใช่ว่าจะเป็นเรื่องแปลกอะไร ทำไมต้องเศร้าหมอง
ในเมื่อเราไม่ได้เป็นอย่างที่ใครเข้าใจ”