ROBOT
1.หุ่นยนต์ คือ
"หุ่นยนต์" หลายคนเมื่อได้ยินคำนี้แล้ว มักจะนึกไปถึงหุ่นที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกคล้ายกระป๋อง อย่างเจ้า R2D2 ในภาพยนต์เรื่องสตาร์วอร์ หรือไม่ก็นึกเลยไปถึงหุ่นเหล็กที่แปลงร่าง ต่อสู้กับสัตว์ประหลาด ในการ์ตูนตอนเช้าวันเสาร์-อาทิตย์ อะไรประมาณนั้น แต่หากจะว่าไปแล้ว นั่นก็ไม่ใช่ความเข้าใจที่ผิดอะไร แต่ตอนนี้ผมจะมาแนะนำให้ผู้อ่านทุกคนได้รู้จักกับหุ่นยนต์ในรูปแบบต่างๆ ที่มากขึ้นกว่าที่หลายคนรู้จักอยู่ในตอนนี้
ปัจจุบันเทคโนโลยีของหุ่นยนต์นั้นได้เจริญก้าวหน้าไปมาก ต่างจากเมื่อก่อนที่หุ่นยนต์จะถูกนำไปใช้ ในงานอุตสาหกรรมเป็นส่วนใหญ่ แต่ปัจจุบันมีการนำมาใช้มากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นหุ่นยนต์ที่ใช้ในทางการแพทย์ หุ่นยนต์สำหรับงานสำรวจ หุ่นยนต์ที่ใช้งานในอวกาศ หรือแม้แต่หุ่นยนต์ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นเครื่องเล่นของมนุษย์ จนกระทั่งในปัจจุบันนี้ได้มีการพัฒนาให้หุ่นยนต์นั้นมีลักษณะที่คล้ายมนุษย์ เพื่อให้อาศัยอยู่ร่วมกันกับมนุษย์ ให้ได้ในชีวิตประจำวัน หากจะถามว่า "หุ่นยนต์คืออะไร?" ผมจะขอตอบว่า หุ่นยนต์ คือ เครื่องจักรกลชนิดหนึ่ง ที่มีลักษณะการทำงานแบบอัตโนมัติ (Automatics Machine) หรือกึ่งอัตโนมัติ (Semi automatics Machine) และสามารถโปรแกรมให้ทำงานอย่าใดอย่างหนึ่ง หรือหลายอย่างได้ อย่างไรก็ดี RIA (tha Robotics Industries Association) ได้ให้คำจำกัดความของหุ่นยนต์ที่ใช้ในอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นที่ยอมรับกัน ในที่ประชุมระดับนาๆ ชาติ ของบริษัทอุตสาหกรรมที่ใช้หุ่นยนต์ 11 แห่ง เมื่อปี ค.ศ.1981 (พ.ศ.2524) เอาไว้ว่าAn industerial robot is a reprogrammable, multifunction manipulator designed to move materials, part, tools or spacial devices through variable programmed motion for the performance of a variety of tasks.หรือแปลเป็นภาษาไทยได้ว่า หุ่นยนต์อุตสาหกรรม คือ เครื่องจักรกลที่สามารถทำการโปรแกรมใหม่ได้หลายครั้ง สามารถทำงานได้หลาย ๆ หน้าที่ ซึ่งมันได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถหยิบ จับ เคลื่อนย้าย วัสดุ อุปกรณ์ เครื่องมือ หรืออุปกรณ์พิเศษต่างๆ โดยการตั้งโปรแกรมเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของมัน ให้ทำงานได้ตามต้องการถึงแม้ว่าหุ่นยนต์นั้นจะถูกพัฒนาไปในหลายๆ รูปแบบ แต่ผมขอแบ่งประเภทของหุ่นยนต์ ออกเป็นสองประเภทใหญ่ ๆ เพื่อให้ผู้อ่านได้มองภาพได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ดังนี้ครับประเภทแรก คือหุ่นยนต์ชนิดที่ติดตั้งอยู่กับที่ (Fixed Robot) ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปไหนได้ด้วยตัวเอง หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีลักษณะเป็นแขนกล สามารถเคลื่อนไหวได้เฉพาะแต่ละข้อต่อ ภายในตัวเองเท่านั้น ส่วนมากมักถูกนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม เช่นโรงงานประกอบรถยนต์ เป็นต้นประเภทที่สอง คือหุ่นยนต์ชนิดที่เคลื่อนที่ได้ (Mobile Robot) หุ่นยนต์ประเภทนี้จะสามารเคลื่อนที่ไปไหนมาไหนได้ด้วยตัวเอง บ้างก็เคลื่อนที่โดยการใช้ล้อ หรือบางแบบก็เคลื่อนที่โดยการใช้ขา ซึ่งหุ่นยนต์ประเภทนี้ ส่วนใหญ่ยังเป็นงานวิจัยที่อยู่ในห้องทดลอง เพื่อพัฒนาออกมาใช้งานในรูปแบบต่างๆ เช่นหุ่นยนต์สำรวจดาวอังคาร ขององค์การนาซ่า แต่ปัจจุบันก็ได้มีการพัฒนา ให้มีลักษณะเป็นสัตว์เลี้ยงอย่างสุนัข เพื่อให้มาเป็นเพื่อนเล่นกับคน หรือแม้กระทั่งมีการพัฒนาหุ่นยนต์ให้สามารถเคลื่อนที่แบบสองขาได้อย่างมนุษย์ เพื่ออนาคตจะสามารถนำไปใช้ในงานที่มีความเสี่ยงต่ออันตรายแทนมนุษย์
ในประเทศไทยเอง ในสถานศึกษาระดับอุดมศึกษาหลายๆ แห่ง หรือแม้กระทั่งองค์กรของภาครัฐ และเอกชน หลายแห่ง ได้เล็งเห็นถึงประโยนช์ของเทคโนโลยีหุ่นยนต์ และร่วมเป็นแรงผลักดันให้เยาว์ชนในชาติ พัฒนาองค์ความรู้ เพื่อให้ก้าวทันเทคโนโลยีของประเทศที่พัฒนาแล้ว โดยการจัดให้มีการแข่งขันหุ่นยนต์ขึ้นในประเทศไทย หลายรายการ เพื่อให้นักศึกษาได้สามารถ นำความรู้ที่เรียนมาประยุกต์ใช้งานได้ เป็นการเสริมสร้างและพัฒนาทักษะ เพื่อนำความรู้ไปพัฒนาประเทศในอนาคตจากที่ได้กล่าวมาทั้งหมด ผมหวังเป็นอย่างยิ่งว่าบทความชิ้นนี้ อาจจะเป็นประโยชน์บ้าง ไม่มากก็น้อย สำหรับทุกคนที่สนใจ อย่างน้อยก็อาจจะพอมีมุมมองในหลาย ๆ ด้าน เกี่ยวกับหุ่นยนต์ มากกว่าแต่ก่อน ที่พอพูดถึงหุ่นยนต์ แล้วก็นึกถึง หุ่นกระป๋องทุกที... : )2.ประเภทของหุ่นยนต์
ประเภทของหุ่นยนต์ สามารถแบ่งแยกได้หลากหลายรูปแบบตามลักษณะเฉพาะของการใช้งาน ได้แก่การแบ่งประเภทตามการเคลื่อนที่ นอกจากนี้อาจจำแนกตามรูปลักษณ์ภายนอกด้วยก็ได้
การแบ่งประเภทตามการเคลื่อนที่ได้
1. หุ่นยนต์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
2. หุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวและเคลื่อนที่ได้
การแบ่งประเภทตามลักษณะรูปร่างภายนอก
1. Humanoid Robot
2. Android
3. Gynoid
4. Actriod
5. Cyborg
6. Nanorobot
การแบ่งประเภทตามการเคลื่อนที่ได้
1. หุ่นยนต์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
หุ่นยนต์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ สามารถเคลื่อนไหวไปมาแต่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ หุ่นยนต์ในประเภทนี้ได้แก่ แขนกลของหุ่นยนต์ที่ใช้ในงานด้านอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่นงานด้านอุตสาหกรรมผลิตรถยนต์แขนกลของหุ่นยนต์ที่ใช้งานในด้านการแพทย์ เช่นแขนกลที่ใช้ในการผ่าตัด หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีลักษณะโครงสร้างที่ใหญ่โต เทอะทะและมีน้ำหนักมาก ใช้พลังงานให้สามารถเคลื่อนไหวได้จากแหล่งจ่ายพลังงานภายนอก และจะมีการกำหนดขอบเขตการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์เอาไว้ ทำให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อไหวไปมาได้ในเฉพาะที่ที่กำหนดเอาไว้เท่านั้น
2. หุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวและเคลื่อนที่ได้
หุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวร่างกายไปมาได้อย่างอิสระ หมายความถึงหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนย้ายตัวเองจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีก ตำแหน่งหนึ่งได้อย่างอิสระ หรือมีการเคลื่อนที่ไปมาในสถานที่ต่าง ๆ เช่น หุ่นยนต์ที่ใช้ในการสำรวจดวงจันทร์ของ องค์กรนาซ่า หุ่นยนต์สำรวจใต้พิภพหรือหุ่นยนต์ที่ใช้ในการขนถ่ายสินค้า ซึ่งหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวได้นี้ ถูกออกแบบลักษณะของโครงสร้างให้มีขนาดเล็กและมีระบบเคลื่อนที่ไปมา รวมทั้งมีแหล่งจ่ายพลังสำรองภายในร่างกายของตนเอง แตกต่างจากหุ่นยนต์ที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปมาได้ ซึ่งจะต้องมีแหล่งจ่ายพลังงานอยุ่ภายนอก
แหล่งจ่ายพลังสำรองภายในร่างกายของหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวร่างกาย และสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้นั้น โดยปกติแล้วจะถูกออกแบบลักษณะของโครงสร้างให้มีขนาดเล็กรวมทั้งมีปริมาณ น้ำหนักไม่มาก เพื่อไม่ให้เป็นอุปสรรคต่อการปฏิบัติงานของหุ่นยนต์หรืออุปสรรคในการเคลื่อนที่
3.ส่วนประกอบของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม(lndustrail robot)
| ส่วนประกอบของหุ่นยนต์ ในหุ่นยนต์ ๑ ตัวประกอบด้วยอุปกรณ์และชิ้นส่วนต่างๆ มากมาย ซึ่งอุปกรณ์แต่ละชนิดมีหน้าที่แตกต่างกันตามลักษณะ และวัตถุประสงค์ของการใช้งาน การเลือกใช้อุปกรณ์และชิ้นส่วนต่างๆ จึงจำเป็นต้องอาศัยความรู้ ความเข้าใจ รวมถึงความเหมาะสม เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวดเร็ว คงทน และประหยัดพลังงาน หุ่นยนต์แบ่งส่วนประกอบใหญ่ๆ ออกเป็น ๔ ส่วน ได้แก่ ๑. อุปกรณ์ทางกล (mechanic) ๒. อุปกรณ์ขับเร้า (actuator) ๓. อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (electronic equipment) ๔. อุปกรณ์ควบคุม (controller) | |
 หุ่นยนต์สำรวจและกู้ภัย ใช้ในพื้นที่ที่เสี่ยงอันตราย ซึ่งมนุษย์ไม่สามารถเข้าไปได้ | |
| ๑. อุปกรณ์ทางกล (Mechanic) คือ ชิ้นส่วนกลไกต่างๆ ของหุ่นยนต์ เช่น โครงสร้าง เพลา เฟือง สกรูส่งกำลัง สายพาน โซ่ สปริง ข้อต่อสวมเพลา คลัตช์ เบรก ข้อต่อ ก้านต่อโยง ตลับลูกปืนและปลอกสวม | |
 โครงสร้างของ "หุ่นยนต์คุณหมอพระราชทาน" | โครงสร้าง (Frame) โครงสร้างเป็นส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์ ซึ่งทำหน้าที่ยึดจับอุปกรณ์ต่างๆ ในตัวหุ่นยนต์ และยังป้องกันอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ให้ได้รับอันตรายจากภายนอก โครงสร้างของหุ่นยนต์เปรียบได้กับโครงกระดูกของมนุษย์ และมีลักษณะแตกต่างกันไป ตามหน้าที่การทำงานและวัตถุประสงค์ของหุ่นยนต์นั้นๆ เช่น หุ่นยนต์ทรงกลมที่สร้างขึ้น เพื่อศึกษาลักษณะการกลิ้ง จะออกแบบโครงสร้างของหุ่นยนต์ให้มีลักษณะเหมือนลูกบอล แต่หากหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นมา เพื่อเลียนแบบการทำงาน หรือการเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต โครงสร้างนั้นก็จะถูกออกแบบมาให้มีลักษณะคล้ายกับสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆ โดยแสดงโครงสร้างขาของหุ่นยนต์เลียนแบบขาของมนุษย์ วัสดุที่นิยมนำมาสร้างเป็นโครงสร้างของหุ่นยนต์ ได้แก่ อะลูมิเนียม เหล็ก พลาสติก ซึ่งการเลือกใช้วัสดุนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะการนำไปใช้งาน เช่น หากต้องการสร้างหุ่นที่มีน้ำหนักเบา ควรเลือกใช้อะลูมิเนียมเป็นวัสดุหลัก นอกจากนี้ การเลือกใช้วัสดุควรคำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ ประกอบด้วย เช่น กระบวนการผลิต ราคา |
| เพลา (Shaft) เพลาเป็นชิ้นส่วนที่มีลักษณะเป็นก้านทรงกระบอกที่หมุนได้ ใช้สำหรับการส่งถ่ายกำลังจากอุปกรณ์ขับเร้า เช่น มอเตอร์ ไปยังส่วนที่เคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ เพลาเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญมากในหุ่นยนต์ที่เคลื่อนไหวได้ทุกชนิด นอกจากเพลาแล้ว ยังมีแกน (axle) ซึ่งมีลักษณะเดียวกันกับเพลา แต่ไม่สามารถหมุนได้ ทำหน้าที่รองรับชิ้นส่วนที่หมุน เช่น ล้อ | |
 เพลาขับ ทำหน้าที่ถ่ายทอดพลังงานในการขับเคลื่อนไปที่ล้อ | |
| เฟือง (Gear) เฟืองทำหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง โดยใช้การขบกันของฟันเฟือง ในการส่งถ่ายกำลังของเฟืองนั้น จะประกอบไปด้วยเฟือง ๒ ตัว ที่ขบกันอยู่ โดยมีเฟืองขับ (driving gear) หรือพิเนียน (pinion) เป็นตัวหมุนส่งกำลังให้แก่เฟืองตาม (driven gear) เฟืองที่นิยมใช้ในหุ่นยนต์มีอยู่หลายชนิด ซึ่งเฟืองแต่ละชนิดสามารถจำแนกได้ตามลักษณะของฟัน ได้แก่ เฟืองตรง เฟืองเฉียง เฟืองดอกจอก และชุดเฟืองหนอน | |
 เฟืองดอกจอก | |
| สกรูส่งกำลัง (Power screw) สกรูส่งกำลังมีหน้าที่ส่งกำลังโดยเปลี่ยนจากการหมุนเป็นการเลื่อน มีอัตราการทดของเฟืองที่สูงมาก จึงสามารถใช้ในการส่งถ่ายกำลังได้ดี นิยมใช้ในงานที่ต้องแบกรับน้ำหนักมากๆ | |
| สายพาน (Belt) สายพานมีหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง เช่นเดียวกับเฟือง แต่สายพานมีสมบัติเฉพาะตัว คือ อ่อนตัวได้ สามารถรับแรงกระตุกและแรงสั่นได้ดีกว่าเฟือง เสียงเบากว่า แต่ก็มีข้อเสีย คือ อัตราทดไม่แน่นอน เนื่องจาก การไถลตัวของสายพาน และไม่สามารถรับอัตราทดที่สูงได้ การส่งกำลังด้วยสายพานทำได้โดยติดตั้งวงล้อสายพานตั้งแต่ ๒ อันขึ้นไป โดยทั่วไปชนิดของสายพานที่นิยมใช้ในหุ่นยนต์ ได้แก่ สายพานแบน ที่มีหน้าตัดขวางเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า สายพานกลม ที่มีหน้าตัดขวางเป็นวงกลม สายพานลิ่ม ที่มีหน้าตัดขวางเป็นสี่เหลี่ยมคางหมู และสายพานฟัน ที่มีลักษณะเหมือนกับสายพานแบน แต่ที่สายพานจะมีฟัน เพื่อใช้ขบกับวงล้อสายพานแบบเฟือง ทำให้ไม่มีการลื่นไถล |  สายพานฟัน |
| โซ่ (Chain) โซ่มีหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่งเช่นเดียวกับเฟืองและสายพาน ในการส่งกำลัง โซ่จะคล้องอยู่รอบเฟืองโซ่ตั้งแต่ ๒ อันขึ้นไป ซึ่งเฟืองโซ่เป็นล้อที่มีฟันรูปร่างพิเศษ เพื่อรับกับร่องของโซ่ ในการขับด้วยโซ่นั้น ข้อโซ่จะขบกับฟันของเฟืองโซ่ จึงไม่มีการลื่นไถล ทำให้การส่งกำลังมีอัตราทดคงที่เช่นเดียวกับการขับด้วยเฟือง แต่การติดตั้งไม่ต้องเที่ยงตรงเหมือนกับการติดตั้งเฟือง จึงเป็นที่นิยมกันมาก แต่ก็มีข้อเสีย คือ มีเสียงดัง | |
 โซ่ | |
| ข้อต่อ (Joint) ข้อต่อเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่อย่างสัมพันธ์กันของหุ่นยนต์ โดยทั่วไปมี ๒ ชนิด คือ ข้อต่อหมุน (rotational joint) เป็นข้อต่อที่ต่อกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ในลักษณะที่มีการหมุนรอบข้อต่อ และข้อต่อเชิงเส้น (linear joint) เป็นข้อต่อที่ต่อกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ในลักษณะเป็นเชิงเส้น เช่น เคลื่อนที่แบบไป-กลับในแนวเส้นตรงหรือโค้ง | |
 สปริงขด | |
| สปริง (Spring) สปริงเป็นชิ้นส่วนที่มีความยืดหยุ่น มีหน้าที่หลายอย่าง เช่น ส่งแรงจากชิ้นส่วนหนึ่งไปยังอีกชิ้นส่วนหนึ่ง รองรับแรงกระแทก เป็นแหล่งพลังงานให้แก่กลไก และยังมีหน้าที่ให้ชิ้นส่วนกลับคืนสู่ตำแหน่งเดิม สปริงที่นิยมใช้ในหุ่นยนต์ ได้แก่ สปริงขด สปริงขดแบบดึง สปริงขดแบบบิด สปริงแผ่น สปริงแหวน และสปริงลาน | |
 ข้อต่อสวมเพลาแบบยืดหยุ่นได้ | ข้อต่อสวมเพลา (Coupling) ข้อต่อสวมเพลาเป็นอุปกรณ์ซึ่งมีหน้าที่ส่งถ่ายแรงบิดระหว่างเพลา ๒ เพลา โดยเพลาที่ต่อกับต้นกำลังจะเป็นเพลาขับ และอีกด้านหนึ่งเป็นเพลาตาม ข้อต่อสวมเพลาที่นิยมใช้กับหุ่นยนต์สามารถแบ่งออกได้ดังนี้
|
| คลัตช์ (Clutch) คลัตช์เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่ส่งถ่ายแรงบิดระหว่างเพลา ๒ เพลา เช่นเดียวกับข้อต่อสวมเพลา แต่สามารถตัดต่อกำลังในการส่งถ่ายได้ในขณะที่เพลากำลังหมุนอยู่ คลัตช์แบ่งเป็น ๒ ประเภทใหญ่ๆ คือ คลัตช์ที่ใช้แรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส (friction clutch) ได้แก่ คลัตช์แผ่น คลัตช์ลิ่ม คลัตช์ก้ามปู และคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้า คลัตช์ประเภทนี้จะเกิดการลื่นไถลได้ ทำให้ลดแรงกระแทกที่เกิดขึ้นที่ข้อต่อเพลา แต่มีข้อเสียคือ มักเกิดความร้อนสูง ส่วนคลัตช์อีกประเภทหนึ่งคือ คลัตช์ที่ไม่ใช้ความเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส (positive contact clutch) ได้แก่ คลัตช์ที่ใช้วิธีการล็อกทางกลโดยตรง (direct mechanical lock-up) ข้อดีคือ ไม่มีการลื่นไถลทำให้ไม่เกิดความร้อน ส่วนข้อเสีย คือ ไม่สามารถตัดต่อเพลาที่หมุนด้วยความเร็วรอบสูงได้ และจะเกิดแรงกระแทกขึ้นทุกครั้ง | |
 คลัตซ์แผ่น | |
| เบรก (Break)เบรกเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วน ทำให้การเคลื่อนที่ช้าลง หรือหยุดการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนนั้นๆ ด้วยการใช้แรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส เบรกแบ่งออกเป็น ๓ประเภทใหญ่ๆ คือ เบรกแผ่นคาด เบรกก้ามปู และเบรกแบบจาน | |
 เบรก | |
| ตลับลูกปืนและปลอกสวม (Bearing and Bush) ตลับลูกปืนและปลอกสวมต่างก็เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รองรับจุดหมุน หรือจุดต่างๆ ที่เคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ มีหน้าที่ลดแรงเสียดทาน ที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์ | |
 กลไกก้านต่อโยง จอเรดาร์แบบพีพีไอ | ก้านต่อโยง (Link) ก้านต่อโยงในที่นี้หมายถึง ชื่อเรียกชิ้นส่วนของวัตถุที่นำมาเชื่อมต่อ เพื่อสร้างการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ ซึ่งหากนำก้านต่อโยงหลายๆ อันมาต่อรวมกันจะเรียกว่า กลไกก้านต่อโยง |
| ๒. อุปกรณ์ขับเร้า (Actuator) คือ อุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้าให้กลายเป็นการกระจัด การเคลื่อนที่ หรือแรง เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ระบบนิวแมติก ระบบไฮดรอลิก | |
 อุปกรณ์ขับเร้า | |
| มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric motor) มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล มีหน้าที่เป็นตัวขับกลไกต่างๆ ของหุ่นยนต์ให้เคลื่อนไหว เปรียบเสมือนกล้ามเนื้อของมนุษย์ที่มีหน้าที่ขับเคลื่อนอวัยวะต่างๆ ให้เคลื่อนไหว เช่น เมื่อต่อมอเตอร์เข้ากับข้อต่อ หุ่นยนต์จะสามารถหมุนข้อต่อนั้นได้ หรือต่อมอเตอร์เข้ากับชุดล้อ หุ่นยนต์ก็จะสามารถขับเคลื่อนได้ มอเตอร์ไฟฟ้าแบบหมุนต่อเนื่อง ประกอบไปด้วย ๒ ส่วน คือ ส่วนที่อยู่กับที่หรือสเตเตอร์ (stator) และส่วนที่เคลื่อนที่หรือโรเตอร์ (rotor) โดยมีหลักการทำงาน คือ กระแสไฟฟ้าที่ถูกจ่ายเข้าไปเป็นพลังงานให้แก่มอเตอร์ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในขดลวดสเตเตอร์และขดลวดโรเตอร์ การผลักกันของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งสอง ทำให้เพลาที่ต่ออยู่กับโรเตอร์หมุนอย่างต่อเนื่องไปเรื่อยๆ และจะหยุดหมุนก็ต่อเมื่อ ปิดการจ่ายพลังงานไฟฟ้า หรือแรงหมุนของมอเตอร์ไม่สามารถเอาชนะภาระที่มากระทำต่อมอเตอร์ได้ | |
 มอเตอร์แบบลำดับขั้น | |
| มอเตอร์แบบลำดับขั้นหรือสเตปเปอร์มอเตอร์ (Stepper motor) โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์ไฟฟ้าจะมีการหมุนที่ต่อเนื่อง และอาจไม่สะดวกมากนัก หากต้องการสั่งการทำงานให้เคลื่อนที่เป็นองศา ตามที่กำหนด มอเตอร์แบบลำดับขั้นจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง ที่สามารถนำไปใช้งานควบคุมทิศทางการหมุน ตามตำแหน่งที่ต้องการได้ หากตำแหน่งนั้นตรงกับลำดับขั้นของมอเตอร์พอดี ลักษณะการทำงานของมอเตอร์แบบลำดับขั้น จะต้องป้อนสัญญาณพัลส์ (pulse) ให้แก่ขดลวดสเตเตอร์ ทำให้เกิดแรงผลักที่โรเตอร์ จึงเกิดการหมุนของมอเตอร์แบบลำดับขั้น เมื่อหมุนครบ ๑ รอบจะเท่ากับ ๓๖๐ องศา ซึ่งถ้ามอเตอร์แบบลำดับขั้นมีการหมุนเท่ากับ ๕ องศาต่อขั้น ความละเอียดในการหมุนของมอเตอร์แบบลำดับขั้นตัวนี้ จึงจะเท่ากับ ๗๒ ขั้นต่อรอบ ปัจจุบัน มีการใช้งานมอเตอร์แบบลำดับขั้นอย่างแพร่หลาย เพราะสามารถควบคุมการหมุนตำแหน่งใดก็ได้ เช่น หัวอ่านซีดีรอม ฮาร์ดดิสก์ ตลอดจนอุตสาหกรรมการผลิตต่างๆ เช่น หุ่นยนต์อุตสาหกรรม ระบบสายพาน | |
| เซอร์โวมอเตอร์ (Servo motor) เป็นมอเตอร์ชนิดพิเศษ ที่สามารถควบคุมให้ทำงาน เฉพาะในตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งได้ โดยเซอร์โวมอเตอร์ประกอบด้วย มอเตอร์ไฟฟ้า เซ็นเซอร์จับตำแหน่งของเพลา และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมมอเตอร์ คำว่า “เซอร์โว” มาจากระบบ ที่สามารถควบคุมพฤติกรรมของมันเองได้ ซึ่งสามารถวัดตำแหน่งของตัวเอง และชดเชยกำลังงานที่เสียไป ด้วยสัญญาณควบคุมที่ป้อนกลับมา มอเตอร์ชนิดนี้ นิยมใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำของตำแหน่งสูง |  เซอร์โวมอเตอร์ |
| ระบบนิวแมติก (Pneumatic) ระบบนิวแมติก คือ ระบบกำลังของไหลที่ใช้แรงดันของอากาศเป็นตัวขับเคลื่อนอุปกรณ์ต่างๆ ให้เป็นพลังงานกล เช่น กระบอกสูบระบบนิวแมติก มอเตอร์ระบบนิวแมติก เนื่องจากของไหลที่ใช้ในการอัดคือ อากาศ ซึ่งมีการอัดยุบตัวได้ ระบบนิวแมติกจึงไม่สามารถแบกรับน้ำหนักมากได้ | |
 อุปกรณ์ระบบนิวแมติก | |
| ระบบไฮดรอลิก (Hydraulic) ระบบไฮดรอลิก คือ ระบบกำลังของไหล ที่ใช้แรงดันของเหลวเป็นตัวขับเคลื่อนอุปกรณ์ต่างๆ ให้เป็นพลังงานกล โดยมีหลักการทำงานคล้ายระบบนิวแมติก แต่แตกต่างกันที่ของไหลที่ใช้ในการอัด เนื่องจากของไหลที่ใช้ในการอัดคือ ของเหลว ซึ่งไม่มีการยุบตัว ระบบไฮดรอลิกจึงนิยมใช้ในงานที่ต้องใช้กำลังสูง | |
 อุปกรณ์ระบบไฮดรอลิก | |
| ๓. อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (Electronic equipment) คือ อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ที่ใช้สัญญาณทางระบบไฟฟ้า เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้ วงจรขับต่างๆ อุปกรณ์แสดงผล อุปกรณ์ตรวจรู้ (Sensor) อุปกรณ์ตรวจรู้หรือที่เรียกกันว่า เซ็นเซอร์ ใช้สำหรับตรวจวัดปริมาณของตัวแปรต่างๆ ที่ใช้ในการรับค่า (input) ปริมาณทางฟิสิกส์ เช่น แสง สี อุณหภูมิ เสียง แรง ความดัน ความหนาแน่น ระยะทาง ความเร็ว อัตราเร่ง ระดับความสูง อัตราการไหล แล้วแปลงปริมาณทางฟิสิกส์ที่ได้เป็นสัญญาณไฟฟ้า หรือปริมาณการวัดในรูปแบบที่สามารถนำไปประมวลผลต่อได้ | |
อุปกรณ์ตรวจรู้เป็นส่วนที่สำคัญในการทำงานของหุ่นยนต์ โดยเปรียบเสมือนประสาทสัมผัสในการทำงานของมนุษย์ เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้แสงที่ทำหน้าที่เหมือนตา โดยเปลี่ยนแสงและสีที่รับเข้ามาเป็นสัญญาณไฟฟ้า แล้วส่งต่อให้ระบบประมวลผล อุปกรณ์ตรวจรู้มีหลายชนิดขึ้นอยู่กับสิ่งที่จะตรวจวัด เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้อินฟราเรด ที่ใช้บอกตำแหน่ง โดยการสะท้อนของคลื่นแสง ที่มีความถี่ต่ำกว่าแสงสีแดง อุปกรณ์ตรวจรู้อัลตราโซนิกใช้บอกตำแหน่งโดยการสะท้อนของคลื่นเสียงที่มีความถี่สูง เลเซอร์เรนจ์ไฟน์เดอร์ (laser rangefinder sensor) ใช้ในการกะระยะนำทางโดยใช้แสงเลเซอร์ อุปกรณ์ตรวจรู้ระบบจีพีเอส (GPS: Global Positioning System) ใช้ในการบอกตำแหน่ง โดยใช้การอ้างอิงจากดาวเทียม นอกจากนี้ยังมี
|  อุปกรณ์ไฟฟ้า |
| เอนโคดเดอร์ (Encoder) เอนโคดเดอร์เป็นอุปกรณ์ตรวจรู้รูปแบบหนึ่งที่มีความสำคัญมาก เพราะใช้ในการวัดมุมเพลาของมอเตอร์ เอนโคดเดอร์ประกอบด้วย จานหมุน และอุปกรณ์ตรวจจับ ที่จานหมุนจะมีช่องเล็กๆ ซึ่งเมื่อเพลาของมอเตอร์หมุน จะทำให้จานหมุนไปตัดลำแสงของอุปกรณ์ตรวจจับ ส่งผลให้ชุดไฟฟ้ารับแสงมีการรับสัญญาณเป็นช่วงๆ สัญญาณไฟฟ้าที่ได้จึงมีลักษณะเป็นพัลส์ (pulse) ซึ่งสัญญาณพัลส์จะแปรผันตรงกับการหมุนของเพลาของมอเตอร์ที่มีอยู่ ๒ ชนิด คือ | |
 เอนโคดเดอร์ | |
| ๑) เอนโคดเดอร์ อินคริเมนต์ (incremental encoder) โดยทั่วไปเรียกว่า เอนโคดเดอร์แบบโรตารี (rotary encoder) เป็นเอนโคดเดอร์แสดงความเร็ว สัญญาณที่ได้จะเป็นสัญญาณแบบดิจิทัล ซึ่งง่ายต่อการแปลผล ๒) เอนโคดเดอร์แบบสัมบูรณ์ (absolute encoder) หรือโดยทั่วไปเรียกว่า โพเทนทิโอมิเตอร์ (potentiometer) ซึ่งทำงานคล้ายกับเอนโคดเดอร์แบบโรตารี แต่สัญญาณที่ได้จะเป็นเลขฐานสอง (binary) การใช้งานจึงยากกว่าเอนโคดเดอร์แบบโรตารี แต่ให้ความเที่ยงตรงและสามารถบอกทุกตำแหน่งของการเคลื่อนที่ได้ | |
 จอภาพเป็นอุปกรณ์แสดงผลที่ใช้บอกสถานะด้วยภาพ | |
| อุปกรณ์แสดงผล (Output device) อุปกรณ์แสดงผล คือ อุปกรณ์ที่ใช้แสดงค่าสถานะต่างๆ ของหุ่นยนต์ให้มนุษย์ทราบ ซึ่งมีอยู่หลายรูปแบบ เช่น จอภาพ ที่ใช้บอกสถานะด้วยภาพ ลำโพง ที่ใช้บอกสถานะด้วยเสียง หรือแม้กระทั่งหลอดไฟก็ใช้บอกสถานะของหุ่นยนต์ได้เช่นกัน | |
 อุปกรณ์ชุดขับมอเตอร์ที่ใช้ควบคุมตำแหน่งและความเร็วของมอเตอร์ | ชุดขับมอเตอร์ (Motor driver) เป็นส่วนสำคัญที่จะทำให้มอเตอร์เกิดการหมุน ส่วนใหญ่การทำงานของชุดขับ เหมือนกับการทำงานของสวิตช์ ที่เปิด-ปิดตามสัญญาณที่ชุดควบคุมส่งออกมา ชุดขับมอเตอร์ใช้ในการควบคุมตำแหน่ง และความเร็วของมอเตอร์ เช่น การขับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ความเร็วของการหมุนขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดัน และกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้แก่มอเตอร์ แต่แรงดัน และกระแสไฟฟ้าที่ป้อนให้ ต้องไม่เกินค่าที่มอเตอร์สามารถรับได้ด้วย มิฉะนั้นจะทำให้เกิดความร้อนที่ตัวของมอเตอร์ และเกิดความเสียหายขึ้นได้ ส่วนทิศทางการหมุนของมอเตอร์ ขึ้นอยู่กับขั้วของแหล่งจ่ายที่ป้อนเข้าไป |
| ๔. อุปกรณ์ควบคุม (Controller) คือ สมองกลที่ควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ เช่น สมองกลที่ประดิษฐ์จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องควบคุมขนาดเล็ก คอมพิวเตอร์ชนิดแผงวงจรสำเร็จรูป เครื่องควบคุมเชิงตรรกะที่สามารถสร้างโปรแกรมได้ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล สมองกลที่ประดิษฐ์จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความแตกต่างระหว่างหุ่นยนต์กับเครื่องจักรกลทั่วไป คือ หุ่นยนต์มีระดับขั้นการทำงานด้วยตัวเองสูงกว่าเครื่องจักรกล สมองกลของหุ่นยนต์เปรียบได้กับสมองของมนุษย์ ซึ่งหากหุ่นยนต์ไม่มีสมองกลไว้สั่งการ ก็อาจเดินไปชนฝาผนังหรือสิ่งต่างๆ ได้ ในการควบคุมหุ่นยนต์ที่ไม่มีเงื่อนไขการทำงานมากนัก สามารถใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐาน เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ ทรานซิสเตอร์ อุปกรณ์ตรวจรู้มาประกอบกันเป็นวงจรควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ได้ | |
 เครื่องควบคุมขนาดเล็ก | |
| เครื่องควบคุมขนาดเล็ก (Microcontroller) หุ่นยนต์ที่มีเงื่อนไขของการทำงานมากขึ้น จำเป็นต้องเพิ่มความสามารถให้แก่สมองกลของหุ่นยนต์ ดังนั้น จึงได้มีการคิดค้นเครื่องควบคุมขนาดเล็กขึ้นมา เพื่อแทนที่วงจรอิเล็กทรอนิกส์และด้วยพื้นฐานดังกล่าว เครื่องควบคุมขนาดเล็กจึงสามารถเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการทำงานได้ง่าย โดยการเปลี่ยนโปรแกรมลำดับการควบคุม บนเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล นอกจากนี้ราคาไม่แพง ต้องการแหล่งจ่ายไฟต่ำ เครื่องควบคุมขนาดเล็กจึงเป็นที่นิยมใช้กันมาก สำหรับการสร้างสมองกลให้แก่หุ่นยนต์ | |
 แผงวงจรควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ | |
| คอมพิวเตอร์ชนิดแผงวงจรสำเร็จรูป (Single Board Computer: SBC) เป็นเครื่องควบคุมที่มีการทำงานเหมือนกับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เพียงแต่ทุกอย่างจะย่อลงมาให้อยู่ในแผงวงจรเล็กๆ เพียงแผงเดียว ซึ่งนิยมใช้ในหุ่นยนต์ที่มีเงื่อนไขในการทำงานมาก หรือมีการควบคุมที่ซับซ้อน | |
 เครื่องควบคุมเชิงตรรกะที่สร้างโปรแกรมได้ | เครื่องควบคุมเชิงตรรกะที่สามารถสร้างโปรแกรมได้ หรือพีแอลซี (Programmable Logic Controller : PLC) เครื่องควบคุมเชิงตรรกะที่สามารถสร้างโปรแกรมได้ถูกคิดค้นและพัฒนาขึ้นมา เพื่อทดแทนวงจรรีเลย์ (relay) ของการควบคุมระบบอัตโนมัติ ซึ่งนิยมใช้กันมากในโรงงานอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความทนทานต่อสภาพแวดล้อม ในโรงงานอุตสาหกรรม ใช้งานสะดวก และปรับเปลี่ยนการทำงานได้ง่าย รวมทั้งสามารถใช้งานได้อย่างอเนกประสงค์ และง่ายต่อการบำรุงรักษา |
| คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer: PC) คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเป็นเครื่องควบคุมระดับสูง ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนการทำงานของหุ่นยนต์ได้อย่างหลากหลาย มีประสิทธิภาพมากที่สุด ในบรรดาเครื่องควบคุมทั้งหมดที่กล่าวมา แต่ไม่นิยมใช้ในหุ่นยนต์ทั่วไปมากนัก เนื่องจากมีขนาดใหญ่ น้ำหนักมาก และต้องการพลังงานสูง http://kanchanapisek.or.th/kp6/New/sub/book/book.php?book=36&chap=6&page=t36-6-infodetail02.html 4.ส่วนประกอบของหุ่นยนต์ ฮิวแมนนอยด์(humannoid robot)หุ่ นยนต์ฮิวแมนนอยด์ (humanoid robot) คือ หุ่นยนต์ที่ออกแบบขึ้นมาจากร่างกายมนุษย์ โดยทั่วไปแล้วจะมี ลำตัวพร้อมหัว สองแขน และสองขา ซึ่งหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ บางตัวยังอาจมี 'ใบหน้า' พร้อม 'ตา' และ 'ปาก' อีกด้วย หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์เป็นหุ่นยนต์อัตโนมัติ สามารถ ปรับตัวเข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมหรือตัวมัน เองได้ และยังคงสามารถทำงานต่อไปเพื่อให้บรรลุเป้ าหมาย ซึ่งจะแตกต่างกับหุ่นยนต์ชนิดอื่น เช่น หุ่นยนต์อุตสาหกรรม ที่ จะทำงานแบบมีขอบเขตจำกัดภายในสภาพแวดล้อมที่กำหนด ไว้แล้ว ความสามารถของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ (อาจมีมากกว่านี้) ดูแลรักษาตัวเอง (เติมพลังงานให้ตัวมันเอง) สามารถเรียนรู้อัตโนมัติ (เรียนรู้หรือได้มาซึ่ง ความสามารถใหม่ๆ โดยไม่ต้องได้รับความช่วยเหลือ จากภายนอก ปรับเปลี่ยนยุทธศาสตร์ตามสิ่งแวดล้อม และปรับตัวเข้ากับสถานการณ์ใหม่ๆ ได้) สามารถหลีกเลี่ยงสถานการณ์ที่จะเป็นอันตรายต่อ มนุษย์ ทรัพย์สิน และตัวของมันเอง สามารถโต้ตอบกับมนุษย์และสภาพแวดล้อมได้อย่าง ปลอดภัย ขอ้ มูลจาก/รายละเอียดเพมิ่ เติม: http://th.wikipedia.org/wiki/หนุ่ ยนต์ฮิวแมนนอยด์ Android คือ หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่สร้างเลียนแบบมนุษย์เพศชาย Gynoid คือ หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่สร้างเลียนแบบมนุษย์เพศหญิง การออกแบบหุ่นยนต์ เป็นการเอาวิศวกรรมหลากหลายสาขามารวมเข้า ด้วยกัน ซึ่งวัสดุที่ใช้ทำโครงสร้างของหุ่นยนต์ได้แก่ เหล็ก พลาสติก หรือ ไม้ และจะต้องมีการทำให้โครงสร้างสมดุล โดยการทำกลไกเชื่อมต่อล้อและเพลา ต่อเข้ากับมอเตอร์ นอกจากนนั้ แล้วยังต้องมีระบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้พลังงานแก่มอเตอร์ด้วย และต้องมีการเชื่อมต่อ เซนเซอร์เข้ากับไมโครคอนโทรลเลอร์ สิ่งสำคัญก็คือ ซอฟแวร์ เพื่อที่จะใช้สั่งการการทำงานของระบบให้สามารถ ขับเคล่อื นหุ่นยนต์ได้ ส่วนประกอบของหุ่นยนต์ ในหุ่นยนต์หนึ่งตัวจะประกอบด้วยอุปกรณ์และ ชิ้นส่วนต่างๆ มากมาย ซึ่งอุปกรณ์แต่ละชนิดนนั้ จะมีหน้าที่ แตกต่างกันไปตามลักษณะและวัตถุประสงค์ของการใช้งาน หุ่นยนต์จะแบ่งส่วนประกอบใหญ่ๆ เป็น 4 ส่วน ได้แก่ 1) อุปกรณ์ทางกล (mechanic) คือ ชิ้นส่วนกลไก ต่างๆของหุ่นยนต์ เช่น โครงสร้าง เพลา เฟื อง สก รูส่งกำลัง สายพาน โซ่ สปริง ข้อต่อสวมเพลา คลัตช์ เบรก ข้อต่อ ก้านต่อโยง ตลับลูกปื นและ ปลอกสวม 2) อุปกรณ์ขับเร้า (actuator) คือ อุปกรณ์ที่สามารถ เปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้ าที่ป้ อนเข้าให้กลายเป็น การกระจัด การเคลื่อนที่ หรือแรง เช่น มอเตอร์ ไฟฟ้ า ระบบนิวแมติกส์ และระบบไฮโดรลิกส์ 3) อุปกรณ์ไฟฟ้า (electronic) คือ อุปกรณ์ที่ใช้ สัญญาณทางระบบไฟฟ้ า เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้ วงจร ขับต่างๆ และอุปกรณ์แสดงผล 4) อุปกรณ์ควบคุม (controller) คือสมองกลที่ ควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ เช่น สมองกลที่ ประดิษฐ์จากอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ เครื่องควบคุม ขนาดเล็ก คอมพิวเตอร์ชนิดแผงวงจรสำเร็จรูป เครื่องควบคุมเชิงตรรกะที่สามารถโปรแกรมได้ และ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล รายละเอียดเพมิ่ เติม: http://www.trs.or.th/index.php/article/robot-story/43-component | |
