หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม

 

1. หุ่นยนต์ที่นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม

‘Cobot’ หุ่นยนต์ผู้ช่วยของมนุษย์ในโรงงานอุตสาหกรรม

เมื่อปี ค.ศ.1961 ได้ก่อกำเนิดหุ่นยนต์ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมตัวแรกของโลก ซึ่งถูกคิดค้นโดยนายจอร์จ ดีวอล (George Devol) นักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน เพื่อให้หุ่นยนต์ได้ทำงานที่อันตรายแทนมนุษย์ในโรงงานประกอบรถยนต์ แต่ปัจจุบันนี้เทคโนโลยีได้ก้าวกระโดดไปได้ไกลมากขึ้น มนุษย์ได้คิดค้นและสร้างหุ่นยนต์ในโรงงานอุตสาหกรรมที่เป็นเพื่อนร่วมงานของมนุษย์ นั่นก็คือ ‘Cobot’ หุ่นยนต์ที่สามารถทำงานร่วมกันกับมนุษย์ได้อย่างเฉลียวฉลาดและมีประสิทธิภาพ 

2. หุ่นยนต์ประกอบชิ้นงานหรือชิ้นส่วน รถยนต์

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม Articulated Arm

ทุกแกนการเคลื่อนที่จะเป็นแบบหมุน (Revolute) รูปแบบการเคลื่อนที่จะคล้ายกับแขนคน ซึ่งจะประกอบด้วยช่วงเอว ท่อนแขนบน ท่อนแขนล่าง ข้อมือ การเคลื่อนที่ทำให้ได้พื้นที่การทำงาน ดังรูป

การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมจะเลียนแบบร่างกายของมนุษย์ โดยจะเลียนแบบเฉพาะส่วนของร่างกายที่จะนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมเท่านั้น นั่นคือช่วงแขนของมนุษย์ ดังนั้น บางคนอาจจะได้ยินคำว่า “แขนกล” ซึ่งก็หมายถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรม การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเปรียบเทียบกับแขนมนุษย์

ตัวอย่างการใช้งานในการผลิตรถยนต์

กระบวนการผลิตรถยนต์มีชิ้นส่วนนับหมื่นชิ้นที่ใช้ในการผลิต มีทั้งที่ใช้แรงงานคนและหุ่นยนต์ทำงานแทนในพื้นที่อันตรายหรือต้องการความสม่ำเสมอของคุณภาพสินค้า จากนี้จะเป็นตัวอย่างการใช้หุ่นยนต์ที่ทำงาน

งานเชื่อม

ส่วนนี้จะใช้หุ่นยนต์ขนาดใหญ่ที่มีสามารถรับน้ำหนักได้เยอะ ใช้เชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างตัวถังรถยนต์ที่มีขนาดใหญ่ได้ ส่วนหุ่นยนต์ขนาดเล็กจะใช้เชื่อมชิ้นส่วนขนาดเล็ก เช่น ตัวยึด

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

 3. หุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิด

ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้รับทุนสนับสนุนงานวิจัยฯ แก่หน่วยงานวิจัยฯ จากสำนักคณะกรรมการการวิจัยแห่งชาติ (วช.)     เพื่อสร้างต้นแบบหุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิดที่สามารถใช้งานได้จริง และได้แล้วเสร็จตัวหุ่นยนต์ต้นแบบไป เมื่อ เดือนพฤษภาคม 2550      

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

• อุปกรณ์ติดตั้งปืนฉีดน้ำแรงดันสูง สำหรับทำลายวัตถุต้องสงสัย
• อุปกรณ์การควบคุมเส้นทางและเข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์  
• อุปกรณ์การพัฒนาการเก็บและแสดงข้อมูลการเคลื่อนที่ของแขนกล  
• อุปกรณ์การพัฒนาให้มือจับของตัวหุ่นยนต์สามารถบอกแรงที่ใช้จับวัตถุได้ (Force Sensor)  
• อุปกรณ์การส่งข้อมูลและภาพกลับมายังคอมพิวเตอร์ควบคุมด้วยกล้อง 3 มิติ  
• อุปกรณ์ติดตั้งเพื่อกวาดตะปูเรือใบ
• อุปกรณ์ตรวจจับโลหะ เพื่อการสำรวจวัตถุระเบิดที่ฝังในใต้ดิน
• อุปกรณ์ x-ray
• อุปกรณ์ตรวจสอบวัตถุระเบิด

             สำหรับจุดเด่นของหุ่นยนต์ที่ทีมนักวิจัยได้สร้างขึ้น คือ การใช้อุปกรณ์ที่มีในประเทศ ทำให้สะดวกต่อการบำรุงดูแลรักษารวมทั้งแก้ปัญหาเองได้ ลดการพึ่งพาเทคโนโลยีจากต่างประเทศ  หากหุ่นยนต์โดนระเบิดทำลายหรือได้รับความเสียหายจากการปฏิบัติงาน สามารถนำกลับมาเพื่อประกอบใหม่ใช้งานรวมทั้งราคาถูกกว่าหุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิดที่นำเข้าจากต่างประเทศ  

             หลังจากนำไปให้ผู้ปฏบัติงานได้ทดลองใช้งานจริงอย่างไม่เป็นทางการเพื่อการปรับปรุงให้เหมาะสมตามความต้องการของผู้ใช้งานไปแล้ว  และได้มีพิธีมอบหุ่นยนต์ชุดแรกอย่างเป็นทางการให้กับ ศูนย์ข่าวกรองประจำพื้นที่จังหวัดชายแดนภาคใต้   เมื่อ   13 มกราคม 2552 ผลการใช้งานได้มีการติดต่อประสานกันอยู่ตลอดเวลาระหว่างคณะวิจัยฯและผู้ปฏิบัติงาน เพื่อหาข้อบกพร่องเพื่อปรับปรุงหุ่นยนต์ให้มีประสิทธิภาพในการใช้งานให้ดียิ่งขึ้น

           ล่าสุด เมื่อวันที่ 13 มกราคม 2553 ณ ห้องประชุม 9 ตึก 50ปี มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้มีพิธีมอบเงินบริจาค จาก บริษัทลักกี้เฟลม จก. จำนวน 200,000 บาท เพื่อสร้างหุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิดจำนวน 1 ตัว และมีพิธีมอบให้ กลุ่มงานเก็บกู้และตรวจพิสูจน์วัตถุระเบิด กองบังคับการตำรวจปฏิบัติการพิเศษ สำนักงานตำรวจแห่งชาติ เพื่อการนำไปใช้งานต่อไป

ภาพต้นแบบหุ่นยนต์ที่ถูกนำไปใช้งานจริง

4. หุ่นยนต์อัจฉริยะ

หลายคนอาจจะเคยได้ยินในชื่อ “Robovac” ที่ย่อมาจากชื่อเต็มๆว่า Robotic Vacuum Cleaner ซึ่งมันจัดอยู่ในประเภทหุ่นยนต์อัจฉริยะ ที่ถูกวางโปรแกรมให้มีคุณสมบัติเหมือนเครื่องดูดฝุ่นหรืออาจจะล้ำสมัยกว่าเครื่องดูดฝุ่นด้วยซ้ำไป (ขึ้นอยู่กับแบรนด์และความสามารถที่แตกต่างของหุ่นยนต์ดูดฝุ่น)โดยหุ่นยนต์ดูดฝุ่นส่วนใหญ่ที่เห็นได้ตามท้องตลาด ก็จะมีทั้งแบบสั่งการผ่านรีโมท และแบบ Self-drive ที่หุ่นยนต์สามารถดูแลความสะอาดได้เอง โดยที่เราไม่ต้องควบคุมหรือคอยสั่งการ นอกจากนี้ ในเรื่องของดีไซน์และฟีเจอร์ต่างๆ ก็จะแตกต่างกันออกไป เช่น บางตัวก็เป็นทรงกลม แต่บางตัวก็เป็นทรงเหลี่ยม หรือบางตัวอาจจะมีฟีเจอร์พิเศษ (เช่น กวาดพื้น) ในขณะที่บางตัวไม่มี

หุ่นยนต์ดูดฝุ่น

หุ่นยนต์รุ่นก่อนๆ หน้าที่หลักของมันอาจจะเป็นแค่การลดภาระในการดูดฝุ่นตามพื้นเท่านั้น  แต่สำหรับปัจจุบัน เทคโนโลยีนั้นสามารถพัฒนาให้เจ้าหุ่นยนต์ดูดฝุ่นนั้นฉลาดขึ้นและตอบโจทย์กับการใช้ชีวิตของเรามากที่สุด ซึ่งก็มีทั้งฟีเจอร์ที่หลากหลาย และการพัฒนาระบบความสามารถ เพื่อเพิ่มขีดจำกัดให้กับมันทำให้มันไม่ใช่แค่หุ่นยนต์ที่ทำหน้าที่ดูดฝุ่นเพียงอย่างเดียวเท่านั้น โดยถ้าเปรียบเทียบแล้วมันแทบจะเป็นเหมือนแม่บ้านคนนึงที่เราสามารถไว้วางใจเลยก็ว่าได้