Friday, August 18MM Thailand

พื้นฐานหุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม ฉบับผู้ใช้งาน (ตอนที่ 2)

982 Views

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม

ความเดิมจากตอนที่แล้ว…
พื้นฐานหุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม ฉบับผู้ใช้งาน (ตอนที่ 1)

โครงสร้างตัวหุ่นยนต์ (Robot Structure)

จากตอนที่แล้วผมได้เกริ่นนำเกี่ยวกับเรื่องของระบบหุ่นยนต์อุตสาหกรรมให้กับทุกๆ ท่านทราบแล้วนะครับว่าสถานการณ์ในปัจจุบันนั้นกำลังมีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก การปรับตัวของภาคอุตสาหกรรมการผลิตเองก็ต้องมีการปรับตัว เพื่อให้สามารถแข่งขันได้ในตลาดธุรกิจ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่นำมาช่วยในกระบวนการผลิตจึงเป็นอีกหนึ่งเทคโนโลยีเครื่องจักกลอัตโนมัติที่สำคัญเลยทีเดียว และในตอนที่ 2 จะเป็นการแนะนำให้ทุกท่านได้รู้จักกับหุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรมมากยิ่งขึ้น เพื่อเตรียมความพร้อมก่อนที่จะสามารถโปรแกรมการทำงานของมันได้ นั่นก็คือ โครงสร้างของตัวหุ่นยนต์และลักษณะการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์นั่นเอง ทั้งนี้ จากที่ทุกท่านทราบกันแล้วนะครับว่าองค์ประกอบของระบบการควบคุมหุ่นยนต์พื้นฐานนั้นจะมีอยู่ด้วยกัน 3 ส่วน ประกอบด้วย

  1. ตัวหุ่น หรือ Robot Boy หรือ Manipulator
  2. อุปกรณ์ควบคุมหุ่นและโปรแกรมหุ่น (Programming Pendent)
  3. Controller & Amplifier Set

องค์ประกอบทั้ง 3 ส่วนที่กล่าวมาข้างต้นนั้นเรียกได้ว่าเป็นสิ่งที่สำคัญมาก เพราะเนื่องจากการควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์หรือการโปรแกรมหุ่นยนต์ให้สามารถทำงานได้นั้น จะต้องมีความรู้ในข้อมูลที่เกี่ยวกับรายละเอียดที่สำคัญของตัวหุ่นยนต์ด้วยจึงจะสามารถโปรแกรมหุ่นยนต์ได้อย่างถูกต้อง สำหรับตอนนี้จะขอกล่าวถึงรายละเอียดในส่วนขององค์ประกอบตัวแรก คือ ‘ตัวหุ่นยนต์

โครงสร้างตัวหุ่นยนต์

ตัวหุ่นยนต์ (Robot Body / Manipulator) เป็นส่วนที่สำคัญที่สุด เพราะเวลาที่เราจะพิจารณาเลือกใช้หุ่นยนต์สักตัวเพื่อทำมาใช้ช่วยในกระบวนการผลิตจะต้องคำนึงถึงลักษณะของงาน พื้นที่ สิ่งแวดล้อม เนื่องจากตัวหุ่นยนต์นั้นเป็นส่วนที่ต้องนำมาใช้ในกระบวนการทำงานอยู่ตลอดเวลา ซึ่งลักษณะงานที่แตกต่างกันก็จะเป็นตัวบ่งบอกในเรื่องของขนาดโครงสร้างของตัวหุ่นยนต์ด้วย ซึ่งตรงนี้หลายๆ ท่านอาจนึกภาพออก ซึ่งถ้าเปรียบเทียบกับคน หากคนที่ตัวเล็กอาจยกของได้น้อยกว่าคนตัวใหญ่นั่นเอง ดังนั้น เราจึงต้องมาศึกษาให้เข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างของตัวหุ่นยนต์ก่อนว่าประกอบไปด้วยอะไรบ้าง เพราะหากเราไม่ทราบเราก็จะไม่สามารถโปรแกรมหุ่นยนต์ให้ทำงานได้ ที่สำคัญ คือ เราจะคุยกับคนอื่นไม่รู้เรื่องอีกด้วย

ตัวหุ่นยนต์ยี่ห้อต่างๆ
รูปที่ 1 : ตัวหุ่นยนต์ยี่ห้อต่างๆ

จากภาพด้านบนเป็นภาพแสดงให้เห็นถึงตัวอย่างของตัวหุ่นยนต์ (Robot Body) ยี่ห้อต่างๆ ในตลาดหุ่นยนต์ จะเห็นได้ว่าถึงแม้จะต่างยี่ห้อกัน แต่ลักษณะของโครงสร้างจะมีลักษณะโครงสร้างที่เหมือนกัน ความแตกต่างจะอยู่ที่ลักษณะของการ Design เท่านั้น โดยโครงสร้างที่สำคัญถูกออกแบบมาจะประกอบด้วยส่วนของท่อนแขนหรือ ‘Link’ และส่วนของข้อต่อหรือ ‘Joint’ และลักษณะโครงสร้างของหุ่นยนต์ทั้ง 2 ส่วนนั้น ยังเป็นตัวกำหนดชนิดของหุ่นยนต์ตามที่กล่าวไว้ในตอนที่ 1 อีกด้วย

Link & Joint

Link & Joint เป็นโครงสร้างหลักของตัวหุ่นยนต์ ซึ่งทั้งสองส่วนนี้จะเป็นส่วนที่เราต้องทำการโปรแกรมให้หุ่นยนต์เกิดการเคลื่อนที่และจะทำงานสัมพันธ์กันตามโปรแกรมที่ User กำหนดไว้

Link คือ โครงสร้างของหุ่นยนต์ที่เป็นท่อนแขน มีหน้าที่ในการเข้าสู่พื้นที่การทำงาน โดยความยาวของ Link จะเป็นตัวบ่งบอกสมรรถนะของตัวหุ่นยนต์ และความสามารถในการเข้าสู่พื้นที่การทำงานด้วย หุ่นยนต์อุตสาหกรรมชนิด Articulate Robot จะมี Link อยู่จำนวน 2 Link ดังนี้

a. Link ท่อนบน หรือ Upper Link เป็นส่วนของท่อนแขนบนสำหรับเข้าสู่พื้นที่การทำงาน และเป็นส่วนที่เชื่อมต่อกับข้อมือ Robot Hand สำหรับติดตั้ง Robot Tool

b. Link ท่อนล่าง หรือ Lower Link เป็นส่วนของท่อนแขนที่ทำหน้าที่ในการรับน้ำหนักทั้งหมดที่เกิดขึ้นของตัวหุ่นทั้งหมดเป็นส่วนที่รองรับน้ำหนักของแขนท่อนบนและเชื่อมต่ออยู่กับฐาน Base ของหุ่นยนต์

แสดงโครงสร้างของ Link หรือท่อนแขนของตัวหุ่นยนต์
รูปที่ 2 : แสดงโครงสร้างของ Link หรือท่อนแขนของตัวหุ่นยนต์

ตามที่ทราบกันในเบื่องต้นแล้วว่าหุ่นยนต์อุตสาหกรรมชนิด Articulate Robot นั้น ถูกออกแบบมาให้มีลักษณะคล้ายกับแขนของมนุษย์ ดังนั้นเพื่อให้ง่ายต่อการทำความเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องของ Link ทั้ง 2 ส่วน จึงขอเปรียบเทียบกับแขนของมนุษย์ตามตารางที่ 1

ตารางที่ 1 : ตารางเปรียบเทียบระหว่างโครงสร้าง Link ของหุ่นยนต์และ แขนของมนุษย์

หุ่นยนต์ แขนมนุษย์
 1. ฐานหุ่นยนต์  (Robot Base)  1. ส่วนของเอว
 2. แขนท่อนล่าง (Lower Link)  2. ส่วนของท่อนแขนตั้งแต่หัวไหล่ถึงข้อศอก
 3. แขนท่อนบน (Upper Link)  3. ส่วนของท่อนแขนตั้งแต่ข้อศอกถึงข้อมือ
 4. มือหุ่นยนต์ (Robot Hand)  4. ส่วนตั้งแต่ข้อมือถึงกลางฝ่ามือ
 5. เครื่องมือ (Robot Tools)  5.  นิ้วมือ

Joint คือ โครงสร้างของหุ่นยนต์ส่วนที่เป็นข้อต่อที่ทำหน้าที่ในการเชื่อมต่อระหว่าง Link ของตัวหุ่นยนต์และยังทำหน้าที่ในการเคลื่อนที่ของตัวหุ่นยนต์ให้สามารถเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งต่างๆ ที่เราต้องการ กล่าวคือ การที่เราทำการโปรแกรมหุ่นยนต์ให้เคลื่อนที่ ก็คือ การโปรแกรมการทำงานของ Joint หรือข้อต่อทั้งหมดของหุ่นยนต์ นั่นหมายความว่า ส่วนของ Joint คือ ส่วนที่ทำการติดตั้ง Servo Motor ไว้นั่นเอง โดยปกติแล้ว หุ่นยนต์อุตสาหกรรมชนิด Articulate Robot จะมีข้อต่อ หรือ Joint ทั้งหมด 6 Joint หรือบางครั้งคนที่อยู่ในวงการการควบคุมหุ่นยนต์ มักเรียกว่าหุ่นยนต์ 6 แกน (6 Axis) ดังแสดงในรูปที่ 3

ข้อต่อหรือ Joint ของหุ่นยนต์และชื่อเรียก
รูปที่ 3 : ข้อต่อหรือ Joint ของหุ่นยนต์และชื่อเรียก

จากรูปที่ 3 แสดงให้เห็นถึงข้อต่อหรือ Joint ของหุ่นยนต์ซึ่งมีอยู่ด้วยกันทั้งหมด 6 Joint ด้วยกัน โดยมีชื่อเรียกและหน้าที่ของแต่ละ Joint และเปรียบเทียบกับแขนของมนุษย์ได้ตามตารางที่ 2

ตารางที่ 2 : ชื่อเรียกและหน้าที่ของแต่ละ Joint และเปรียบเทียบกับแขนของมนุษย์

หุ่นยนต์  เทียบเคียงความหมายกับมนุษย์
 Axis or Joint No. Name  Description
 Axis 1 or Joint 1 S  Rotation of the complete manipulator  ส่วนเอวเอว
 Axis 2 or Joint 2 L  Forward and reverse movement the lower arm.  ส่วนหัวไหล่
 Axis 3 or Joint 3 U  Vertical movement of the upper arm.  ส่วนข้อศอก
 Axis 4 or Joint 4 R  Rotation of the complete wrist centre.  ส่วนหมุนแขนท่อนบนจนถึงข้อมือ
 Axis 5 or Joint 5 B  Bending of wrist around the wrist centre.  ส่วนข้อมือ
 Axis 6 or Joint 6 T  Rotation of mounting flange(turn disc)  ส่วนหมุนข้อมือ

จากข้อมูลที่กล่าวมาทั้งหมดทุกท่านอาจจะมองเห็นภาพโครงสร้างของตัวหุ่นยนต์กันแล้วนะครับ ซึ่งเจ้าตัวโครงสร้างของหุ่นยนต์ทั้งสองส่วนที่กล่าวมานั้น มีความสำคัญต่อการโปรแกรมการทำงานของหุ่นยนต์มาก เพราะอย่างที่ได้กล่าวมาแล้วว่าการควบคุมโปรแกรมหุ่นยนต์ ก็คือ การสั่งให้โครงสร้างทั้งสองส่วนนี้เกิดการเคลื่อนที่เพื่อทำงานตามที่เราต้องการนั่นเอง ในตอนหน้าจะนำเสนอให้ทุกท่านได้รู้จักกับองค์ประกอบในระบบควบคุมหุ่นยนต์ที่เหลืออีก 2 ส่วน เพื่อที่จะได้เริ่มเรียนรู้การโปรแกรมเบื้องต้นกันนะครับ โปรดติดตาม สำหรับตอนนี้ขอจบเรื่องราวของโครงสร้างตัวหุ่นยนต์ไว้เท่านี้ ขอบคุณที่ติดตามนะครับ สวัสดีครับ…


บทความที่เกี่ยวข้อง

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Related Post

MM Thailand on FacebookMM Thailand on Youtube
MM Thailand
 
MM THAILAND นำเสนอข้อมูลรอบด้านเกี่ยวกับอุตสาหกรรมการผลิต