หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม

 1. หุ่นยนต์ที่นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม

1.1 หุ่นยนต์อเนกประสงค์

เป็นหุ่นยนต์หุ่นยนต์ที่ส่วนใหญ่จะมีลักษณะเป็นแขนกล ที่หยิบจับส่งต่องานได้อย่างไหลลื่น และยังอาจจะมีการติดตั้งอุปกรณ์พิเศษเพื่องานในบางลักษณะ เช่น การประกอบชิ้นงานที่มีความละเอียด งานด้านการตรวจสอบต่าง ๆ

ซึ่งโดยปกติแล้วหุ่นยนต์อเนกประสงค์นั้น จะมีลักษณะที่สามารถทำงานในพื้นที่จำกัดได้ดี น้ำหนักเบา และมีความทนทานต่อสภาพแวดล้อม เช่นหุ่นยนต์ Nachi MZ07 ที่สามารถติดตั้งโดยใช้พื้นที่น้อย สามารถทำงานได้ในที่แคม และทำงานได้อย่างรวดเร็ว ยืดหยุ่น รวมถึงตัวเครื่องมีความสามารถในการป้องกันฝุ่น หยดน้ำ รวมถึงยังสามารถที่จะรองรับการทำงานในระบบ Automation อีกด้วย

1.2 หุ่นยนต์เชื่อม

ถือเป็นหุ่นยนต์มีความสำคัญในภาคอุตสาหกรรมการผลิตของประเทศไทยเป็นอย่างยิ่ง เพราะถือเป็นหุ่นยนต์ที่มีการนำเอาไปใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์ โดยหุ่นยนต์นี้มีลักษณะเป็นแขนกลและมีส่วนปลายแขนที่เป็นหัวเชื่อมเหล็ก ซึ่งสามารถทำงานร่วมกับระบบสายพานที่จะลำเลียงวัสดุเข้ามาให้แขนกลนี้ทำการเชื่อมวัสดุในจุดต่าง ๆ ตามโปรแกรมที่มีการตั้งค่าเอาไว้โดยอัตโนมัติ ซึ่งถือเป็นการทำงานที่รวดเร็วและมีความแม่นยำสูงกว่าการใช้แรงงานมนุษย์

เช่น Fanuc ARC Welding Robot ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ที่มีการออกแบบมาเพื่อให้สามารถเชื่อมไฟฟ้าโดยเฉพาะ โดยรองรับนักพนักได้ 20 กก. และมีระยะเอื้อม 2 เมตร รวมถึงเชื่อมได้ทั้งในระบบไฟฟ้า และเลเซอร์ รวมถึงงานบัดกรี และงานตัดต่าง ๆ

1.3 หุ่นยนต์จัดเรียงสินค้าและวัสดุ

เป็นหุ่นยนต์ที่ได้รับความนิยมถูกนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม และโกดังต่าง ๆ โดยมีความสามารถในงานที่หลากหลาย และแตกต่างตามความต้องการของโรงงานหรือโกดังนั้น ๆ เช่น จัดเรียงสินค้าลงกล่อง, จัดทำ Packaging สินค้า, จัดเรียงกล่องสินค้าลงบนพาเลท, ยกพาเลทไปตามจุดต่างๆของโรงงาน, ขนส่งวัสดุต่างๆในโรงงาน เป็นต้น

ซึ่งลักษณะเด่นของหุ่นยนต์ประเภทนี้คือความสามารถในการเคลื่อนตัวที่อิสระบนพื้นที่ทำงาน ไม่ว่าจะเป็นในโรงงาน

หรือโกดังต่าง ๆ เพื่อทำหน้าที่ในการส่งต่อวัสดุต่าง ๆ ในกระบวนการผลิต รวมถึงในการจัดเก็บวัสดุต่าง ๆ เข้าที่ โดยในปัจจุบันนอกจากเราจะเห็นหุ่นยนต์ประเภทนี้เคลื่อนที่บนพื้นแล้ว ยังมีการพัฒนาหุ่นยนต์ประเภทนี้ในลักษณะของโดรนอีกด้วย

1.4 หุ่นยนต์ตรวจสอบความปลอดภัย

ถือเป็นหุ่นยนต์ที่มีการพัฒนาขึ้นเพื่อรองรับงานที่มีความเสี่ยงเกินกว่าที่จะให้มนุษย์เป็นผู้ดำเนินการได้ เช่น การตรวจสอบสารพิษที่รั่วไหลในโรงงาน, ตรวจสอบระบบไฟฟ้า, ตรวจสอบปล่องควันหรือที่สูง เป็นต้น ซึ่งหุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีทั้งแบบที่ทำงานโดยอัตโนมัติ และแบบที่มีมนุษย์คอยควบคุม

1.5 หุ่นยนต์ขึ้นรูปพลาสติก

เป็นหุ่นยนต์ที่มีหน้าที่ในการหยิบจับ และฉีดขึ้นรูปพลาสติก ให้ออกมาเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปต่าง ๆ ซึ่งทำได้อย่างรวดเร็วและเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการทำงานแบบอัตโนมัติตั้งแต่เริ่มต้นกระบวนการไปจนสิ้นสุดกระบวนการการผลิต โดยมีความแม่นยำสูง ใช้พื้นที่น้อย เพราะระบบจะเห็นสายพานและแขนกลในการจับส่งวัสดุต่าง ๆ

2. หุ่นยนต์ประกอบชิ้นงานหรือชิ้นส่วน รถยนต์

Automotive Robotics หรือ Articulated Arm

            

ทุกแกนการเคลื่อนที่จะเป็นแบบหมุน (Revolute) รูปแบบการเคลื่อนที่จะคล้ายกับแขนคน ซึ่งจะประกอบด้วยช่วงเอว ท่อนแขนบน ท่อนแขนล่าง ข้อมือ การเคลื่อนที่ทำให้ได้พื้นที่การทำงาน ดังรูป

          การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมจะเลียนแบบร่างกายของมนุษย์ โดยจะเลียนแบบเฉพาะส่วนของร่างกายที่จะนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมเท่านั้น นั่นคือช่วงแขนของมนุษย์ ดังนั้น บางคนอาจจะได้ยินคำว่า “แขนกล” ซึ่งก็หมายถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเปรียบเทียบกับแขนมนุษย์

 ความพิเศษของแขนกล

1.เนื่องจากทุกแกนจะเคลื่อนที่ในลักษณะ ของการหมุนทำให้มีความยืดหยุ่นสูงในการเข้าไปยังจุดต่างๆ

2.บริเวณข้อต่อ (Joint) สามารถ Seal เพื่อป้องกันฝุ่น ความชื้นหรือน้ำได้ง่าย

3.มีพื้นที่การทำงานมาก
4.สามารถเข้าถึงชิ้นงานทั้งจากด้านบน ด้านล่าง
5.เหมาะกับการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นชุดขับเคลื่อน

 ข้อจำกัดของแขนกล

1.มีระบบพิกัด (Coordinate) ที่ซับซ้อน

2.การเคลื่อนที่และระบบควบคุมทำความ เข้าใจได้ยากขึ้น

3.ควบคุมให้เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Linear) ได้ยาก

4.โครงสร้างไม่มั่นคงตลอดช่วงการเคลื่อนที่ เพราะบริเวณขอบ Work Envelope ปลายแขนจะมีการสั่น 5.ทำให้ความแม่นยำลดลง

ตัวอย่างการใช้งานในการผลิตรถยนต์

  1.งานเชื่อม

     ส่วนนี้จะใช้หุ่นยนต์ขนาดใหญ่ที่มีสามารถรับน้ำหนักได้เยอะ ใช้เชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างตัวถังรถยนต์ที่มีขนาดใหญ่ได้ 

ส่วนหุ่นยนต์ขนาดเล็กจะใช้เชื่อมชิ้นส่วนขนาดเล็ก เช่น ตัวยึด

2.งานประกอบชิ้นส่วน

   หุ่นยนต์ที่ใช้ในส่วนนี้จะทำหน้าที่ เช่น การติดตั้งกระจกหน้ารถ การติดตั้งล้อ งานเหล่านี้สามารถใช้หุ่นยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

      

การดูแลเครื่องจักร

   การหล่อขึ้นรูปจากเครื่องฉีดขึ้นรูปหรือเครื่องหล่อขึ้นรูป และส่วนขนถ่ายเครื่องจักร CNC ที่อันตราย

การกำจัดวัสดุ

   เนื่องจากสามารถเดินตามเส้นทางที่ซับซ้อนซ้ำๆ ได้ หุ่นยนต์จึงเป็นเครื่องมือที่เหมาะสำหรับงานตัดและเลเซอร์ เช่น การตัดพลาสติก ตัดผ้า ตัดแม่พิมพ์ ด้วยเทคโนโลยีหุ่นยนต์จึงสามารถรักษาแรงกดต่อชิ้นส่วนได้คงที่

การขนย้ายชิ้นส่วน

   การเทโลหะเหลวลงแม่พิมพ์ในโรงงานหล่อหรือการกดชิ้นส่วนโลหะที่มีความร้อนสูง งานเหล่านี้จะเป็นอันตรายต่อคน การใช้แรงงานคนมาทำงานในส่วนนี้จึงไม่เหมาะสม ควรใช้หุ่นยนต์มาทำงานในส่วนนี้แทน

การทาสี การเคลือบสี

   งานพ่นสีหรืองานเคลือบสีต้องมีความสม่ำเสมอในการพ่น เพื่อให้ชิ้นส่วนออกมาสมบรูณ์ และยังต้องคำนึงถึงปริมาณสารที่ใช้ไม่ให้เกิดการสิ้นเปลืองจนเกินไป งานเหล่านี้จึงให้หุ่นยนต์เข้ามาทำแทน เนื่องจากสามารถกำหนดปริมาณสารได้และทำงานได้อย่างสม่ำเสมอตามที่กำหนดไว้

    หุ่นยนต์ชนิดนี้สามารถใช้งานได้กว้างขวางเพราะสามารถเข้าถึงตำแหน่งต่างๆ ได้ดี เช่น งานเชื่อม Spot Welding, Path Welding, งานยกของ, งานตัด, งานทากาว, งานที่มีการเคลื่อนที่ยากๆ เช่น งานพ่นสี งาน Sealing เป็นต้น ดังนั้นการเลือกหุ่นยนต์มาใช้งาน ควรพิจารณาให้เหมาะสมกับงานที่ต้องการให้หุ่นยนต์ทำ

3. หุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิด

     หลักการทำงานของหุ่นยนเก็บกู้ระเบิดพื้นฐานในการตรวจและเก็บกู้ระเบิดทั่วๆ ไป คือ การรับ-ส่งภาพและหรือเสียง คีบจับทำลายวัตถุต้องสงสัยแล้ว และมีระบบการควบคุม 2 ระบบ คือระบบการใช้สาย LAN (Local Area Network) และระบบไร้สาย (Wireless LAN) หุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิดนี้ นอกจากจะมีสมรรถนะพื้นฐานทั่วไปแล้ว หน่วยวิจัยฯ ยังได้มีการปรับปรุงแก้ไขการพัฒนาระบบต่างๆ ติดตั้งเพิ่มเติม เพิ่มเติมตามความต้องการของผู้ใช้งาน เช่น

4. หุ่นยนต์อัจฉริยะ

 หุ่นยนต์ NAO

  หุ่นยนต์ NAO สามารถเคลื่อนไหวได้ใกล้เคียงกับมนุษย์, เดินได้, ยืนเองได้, หยิบของวางของได้, สามารถฟัง พูด และสื่อสารได้ถึง 9 ภาษา 

 ความสามารถของหุ่นยนต์ NAO

1.การเคลื่อนไหว :  ด้วยสรีระของตัวหุ่นยนต์ถูกแบบมาให้สามารถยืนและเคลื่อนไหวข้อต่อจุดต่างๆ ได้เหมือนกับมนุษย์ สามารถเดินได้, สามารถหยิบวางสิ่งของได้ การเดินสามารถรักษาสมดุลได้แม้ว่าจะถือของอยู่ และถ้าหากล้มลงหรือนั่งอยู่ สามารถลุกขึ้นยืนเองได้

    ระบบการรักษาสมดุลของหุ่นนั้น ทำให้มันแสดงอิริยาบทท่าทางได้มากมาย NAO เคยร่วมแสดงเต้นบนเวทีกับมนุษย์ ที่มีท่วงท่าการเต้นที่ยืนทรงตัวบนขาข้างเดียวได้ นอกจากนี้ยังเคยลงแข่งขันฟุตบอล ROBOCUP อีกด้วย

2.ความรู้สึก : ในตัวของ NAO จะมีเซนเซอร์ตามจุดต่างๆ บนร่างกาย ทั้งที่บริเวณหัว, มือและเท้า รวมถึงยังเซนเซอร์แบบโซนาร์ที่ช่วยให้มันสามารถเคลื่อนไหวและแสดงออกได้อย่างเป็นธรรมชาติ

3.การพูดและได้ยิน : มีการติดตั้งไมโครโฟนแบบ 4 ทิศทางและลำโพงเอาไว้ ทำให้ NAO สามารถฟังและพูดสื่อสารกับมนุษย์ได้ 9 ภาษา

4.การมองเห็น : ที่บริเวณใบหน้าจะมีติดตั้งกล้องความละเอียดสูงเอาไว้ถึง 2 ตัวที่ช่วยให้มันสามารถแยกแยะวัสดุและรูปทรงต่างๆ ได้

5.การเชื่อมต่อ : มีระบบการเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต (เชื่อมต่อได้ทั้งแบบ WiFi และ Ethernet) นอกจากนี้ยังสามารถเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อทำงานรวมกันอย่างเช่น แสดงผลข้อมูลที่ค้นหาทางหน้าจอคอมพิวเตอร์ที่อยู่ใกล้ๆ ได้

6.การวิเคราะห์ : NAO มีความสามารถในการจดจำรูปภาพ ใบหน้า และลอกเลียนแบบการเคลื่อนไหวของมนุษย์ได้