เกร็ดความรู้

"หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม"

“หุ่นยนต์ ” คืออะไร ?

หุ่นยนต์ คือ เครื่องจักรที่ถูกควบคุมอัตโนมัติ สามารถเขียนโปรแกรมใหม่ได้
ใช้งานเอนกประสงค์ โปรแกรมการเคลื่อนที่จะต้องสามารถใช้โปรแกรมให้
เคลื่อนที่ได้อย่างน้อย 3 แกนหรือมากกว่า หุ่นยนต์อาจจะยึดอยู่กับที่หรือ
ย้ายตำแหน่ง (Mobile) เพื่อใช้ในงานอุตสาหกรรม
หุ่นยนต์ เป็นเครื่องจักรกลชนิดหนึ่ง ที่มีลักษณะการทำงานแบบอัตโนมัติ
(Automatics Machine)หรือกึ่งอัตโนมัติ(Semi automatics Machine)
และสามารถใช้โปรแกรมให้ทำงานอย่าใดอย่างหนึ่ง หรือหลายอย่างได้
อย่างไรก็ดี RIA (tea Robotics Industries Association)
ได้ให้คำจำกัดความของหุ่นยนต์ที่ใช้ในอุตสาหกรรม



ประเภทของหุ่นยนต์ แบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ ๆ ดังนี้

ประเภทแรก คือหุ่นยนต์ชนิดที่ติดตั้งอยู่กับที่ (Fixed Robot)
ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปไหนได้ด้วยตัวเอง หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีลักษณะเป็นแขนกล
สามารถเคลื่อนไหวได้เฉพาะแต่ละข้อต่อ ภายในตัวเองเท่านั้น ส่วนมากมักถูกนำไป
ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม เช่นโรงงานประกอบรถยนต์ เป็นต้น

ประเภทที่สอง คือหุ่นยนต์ชนิดที่เคลื่อนที่ได้ (Mobile Robot)
หุ่นยนต์ประเภทนี้จะสามารเคลื่อนที่ไปไหนมาไหนได้ด้วยตัวเอง บ้างก็เคลื่อนที่
โดยการใช้ล้อ หรือบางแบบก็เคลื่อนที่โดยการใช้ขา ซึ่งหุ่นยนต์ประเภทนี้
ส่วนใหญ่ยังเป็นงานวิจัยที่อยู่ในห้องทดลอง เพื่อพัฒนาออกมาใช้งานในรูปแบบต่างๆ
เช่นหุ่นยนต์สำรวจดาวอังคาร ขององค์การนาซ่า



หลักการทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ประกอบด้วย ๒ ส่วนใหญ่ๆ ได้แก่

(1) ระบบทางกลของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

ระบบทางกลของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่สำคัญมี ๓ ประการ คือ
ลักษณะโครงสร้างของหุ่นยนต์ อุปกรณ์ให้กำลังขับเคลื่อนหุ่นยนต์ และมือหุ่นยนต์

- ลักษณะโครงสร้างของหุ่นยนต์ เนื่องจากหุ่นยนต์อุตสาหกรรมได้รับการ
ออกแบบสร้างขึ้นมาเพื่อทำหน้าที่แทนคน ดังนั้น ลักษณะการออกแบบจึงมักจะ
เป็นส่วนบนของลำตัวมนุษย์ ประกอบด้วยหัวไหล่ แขน และมือ

- อุปกรณ์ให้กำลังขับเคลื่อนของหุ่นยนต์ ในปัจจุบันมีอุปกรณ์ให้กำลัง
ขับเคลื่อนหุ่นยนต์อยู่ ๓ ชนิด คือ มอเตอร์กระแสไฟตรง นิวแมติก และไฮดรอลิก

- มือหุ่นยนต์ มือหุ่นยนต์จะยึดติดกับส่วนของหุ่นยนต์ที่เป็นข้อมือ (wrist)
ซึ่งสามารถหมุนได้อย่างอิสระ ๓ แนวแกน คือ แกนบิดในระนาบที่ตั้งฉากกับปลาย
แขนแกนเงยขึ้นลงจะหมุนในระนาบที่ตั้งฉากกับพื้น และแกนส่ายจะหมุนในระนาบ
ที่ขนานกับแกน อย่างไรก็ตามลักษณะการใช้งาน ส่วนใหญ่จะทำงานเพียง ๒ ทิศทาง
เท่านั้น เช่นหุ่นยนต์ที่ใช้ในงานเชื่อม ในลักษณะที่สมมาตร จะให้ความอิสระของ
ข้อมือเพียง ๒ แกนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ในกรณีงานที่ค่อนข้างยุ่งยาก อาจใช้ถึง ๓ แกน
ข้อสำคัญของข้อมือ โดยจะต้องสร้างให้มีความมั่นคงและมีน้ำหนักน้อยที่สุด



ระบบควบคุมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

ระบบควบคุมเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของหุ่นยนต์ ทำหน้าที่เป็นสมองเก็บข้อมูล
สั่งหุ่นยนต์ให้ทำงาน ตรวจสอบและควบคุมตำแหน่งการทำงาน ในบางเครื่องสามารถ
ตรวจสอบความผิดปกติของอุปกรณ์ภายในได้

- หุ่นยนต์จะทำงานได้ด้วยการควบคุมแบบอัตโนมัติโดยมีการกำหนดเป้าหมาย
และมีการควบคุมอุปกรณ์ให้ทำงานตามเป้าหมายที่กำหนดไว้ด้วยอุปกรณ์ควบคุม
การทำงานของอุปกรณ์ควบคุมมี ๒ แบบ คือ การควบคุมแบบวงจรปิด
และการควบคุมแบบวงจรเปิด สำหรับการควบคุมแบบวงจรปิดนั้น
อุปกรณ์ควบคุมจะคอยตรวจสอบเปรียบเทียบกับเป้าหมาย และควบคุมให้ได้ผล
ที่ถูกต้องตลอดเวลาหุ่นยนต์แบบนี้จึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ตรวจสอบเป้าหมายด้วย
แต่ในการควบคุมแบบวงจรเปิด อุปกรณ์ควบคุมจะดำเนินการโดยมิได้ตรวจสอบเป้าหมาย



หุ่นยนต์อุตสาหกรรม (Industrial Robot)

การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมจะเลียนแบบร่างกายของมนุษย์
โดยจะเลียนแบบเฉพาะส่วนของร่างกายที่จะนำไปใช้ประโยชน์ ในอุตสาหกรรมเท่านั้น
นั่นคือช่วงแขนของมนุษย์ ดังนั้น บางคนอาจจะได้ยินคำว่าแขนกล ซึ่งก็หมายถึง
หุ่นยนต์อุตสาหกรรม การทำงานของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเปรียบเทียบกับแขนมนุษย์
ซึงสามารถสรุปได้ 5 รูปแบบ ดงนี้


รูปแบบที่ 1. Cartesian (gantry) Robot

แกนทั้ง 3 ของหุ่นยนต์จะเคลื่อนที่เป็นแบบเชิงเส้น (Prismatic)
ถ้าโครงสร้างมีลักษณะคล้าย Overhead Crane จะเรียกว่าเป็นหุ่นยนต์ชนิด
gantry แต่ถ้าหุ่นยนต์ไม่มีขาตั้งหรือขาเป็นแบบอื่น เรียกว่า ชนิด Cartesian


ข้อดี
• เคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรงทั้ง 3 มิติ
• การเคลื่อนที่สามารถทำความเข้าใจง่าย
• มีส่วนประกอบง่าย ๆ
• โครงสร้างแข็งแรงตลอดการเคลื่อนที่

ข้อเสีย
• ต้องการพื้นที่ติดตั้งมาก
• บริเวณที่หุ่นยนต์เข้าไปทำงานได้ จะเล็กกว่าขนาดของตัวหุ่นยนต์
• ไม่สามารถเข้าถึงวัตถุจากทิศทางข้างใต้ได้
• แกนแบบเชิงเส้นจะ Seal เพื่อป้องกันฝุ่นและของเหลวได้ยาก

การประยุกต์ใช้งาน
เนื่องจากโครงสร้างมีความแข็งแรงตลอดแนวการเคลื่อนที่
ดังนั้นจึงเหมาะกับงานเคลื่อนย้ายของหนัก ๆ หรือเรียกว่างาน Pick-and-Place
เช่นใช้โหลดชิ้นงานเข้าเครื่องจักร ,ใช้จัดเก็บชิ้นงาน นอกจากนี้ยังสามารถใ
ช้ในงานประกอบ ที่ไม่ต้องการเข้าถึงในลักษณะที่มีมุมหมุน เช่น
ประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และงาน Test ต่าง ๆ


รูปแบบที่ 2. Cylindrical

หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีแกนที่ 2 (ไหล่) และแกนที่ 3 (ข้อศอก)
เป็นแบบ prismatic ส่วนแกนที่ 1 (เอว) จะเป็นแบบหมุน (revolute)
ทำให้การเคลื่อนที่ได้พื้นที่การทำงานเป็นรูปทรงกระบอก

ข้อดี
• มีส่วนประกอบไม่ซับซ้อน
• การเคลื่อนที่สามารถเข้าใจได้ง่าย
• สามารถเข้าถึงเครื่องจักรที่มีการเปิด-ปิด หรือเข้าไป ในบริเวณที่เป็นช่อง
หรือโพรงได้ง่าย (Loading) เช่น การโหลดชิ้นงานเข้าเครื่อง CNC

ข้อเสีย
• มีพื้นที่ทำงานจำกัด
• แกนที่เป็นเชิงเส้นมีความยุ่งยากในการ seal เพื่อป้องกันฝุ่นและของเหลว

การประยุกต์ใช้งาน
โดยทั่วไปจะใช้ในการหยิบยกชิ้นงาน (Pick-and-Place)หรือป้อนชิ้นงาน
เข้าเครื่องจักร เพราะสามารถเคลื่อนที่เข้าออกบริเวณที่เป็นช่องโพรงเล็ก ๆ ได้สะดวก


รูปแบบที่ 3. Spherical Robot (Polar)

มีสองแกนที่เคลื่อนในลักษณะการหมุน (Revolute Joint)
คือแกนที่ 1 (เอว) และแกนที่ 2 (ไหล่) ส่วนแกนที่ 3 (ข้อศอก)
จะเป็นลักษณะของการเคลื่อนที่แนวเส้นตรง

ข้อดี
• มีปริมาตรการทำงานมากขึ้นเนื่องจากการหมุนของแกนที่ 2 (ไหล่)
• สามารถที่จะก้มลงมาจับชิ้นงานบนพื้นได้สะดวก

ข้อเสีย
• มีระบบพิกัด (Coordinate) และส่วนประกอบ ที่ซับซ้อน
• การเคลื่อนที่และระบบควบคุมมีความซับซ้อนขึ้น

การประยุกต์ใช้งาน
ใช้ในงานที่มีการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง (Vertical) เพียงเล็กน้อย
เช่น การโหลดชิ้นงานเข้าออกจากเครื่องปั้ม (Press) หรืออาจจะใช้งานเชื่อมจุด
(Spot Welding)



รูปแบบที่ 4. SCARA Robot

หุ่นยนต์ SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)
จะมีลักษณะแกนที่ 1 (เอว) และแกนที่ 3 (ข้อศอก) หมุนรอบแกนแนวตั้ง
และแกนที่ 2 จะเป็นลักษณะการเคลื่อนที่ขึ้นลง (Prismatic) ดังรูปที่ 7-a
ทำให้ได้พื้นที่การทำงานดัง รูปที่ 7-b หุ่นยนต์ SCARA จะเคลื่อนที่ได้รวดเร็วใน
แนวระนาบ และมีความแม่นยำสูง

ข้อดี
• สามารถเคลื่อนที่ในแนวระนาบ และขึ้นลงได้รวดเร็ว
• มีความแม่นยำสูง

ข้อเสีย
• มีพื้นที่ทำงานจำกัด
• ไม่สามารถหมุน (rotation)ในลักษณะมุมต่างๆได้
• สามารถยกน้ำหนัก (Payload) ได้ไม่มากนัก

การประยุกต์ใช้งาน
เนื่องจากการเคลื่อนที่ในแนวระนาบและขึ้นลงได้รวดเร็วจึงเหมาะกับ
งานประกอบชิ้นส่วนทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่ง ต้องการความรวดเร็วและการเคลื่อนที่
ก็ไม่ต้องการ การหมุนมากนัก แต่จะไม่เหมาะกับงานประกอบชิ้นส่วนทางกล
ซึ่งส่วนใหญ่การประกอบจะอาศัยการหมุน ในลักษณะมุมต่างๆ นอกจากนี้
ยังเหมาะกับงานตรวจสอบ งานบรรจุภัณฑ์


รูปแบบที่ 5. Articulated Arm (Revolute)

ทุกแกนการเคลื่อนที่จะเป็นแบบหมุน (Revolute)
รูปแบบการเคลื่อนที่จะคล้ายกับแขนคน ซึ่งจะประกอบด้วยช่วงเอว
ท่อนแขนบน ท่อนแขนล่าง ข้อมือ การเคลื่อนที่ทำให้ได้พื้นที่การทำงาน

ข้อดี
• เนื่องจากทุกแกนจะเคลื่อนที่ในลักษณะ ของการหมุนทำให้มีความยืดหยุ่น
สูงในการเข้าไปยังจุด ต่าง ๆ
• บริเวณข้อต่อ (Joint) สามารถ Seal เพื่อป้องกันฝุ่น
ความชื้น หรือน้ำ ได้ง่าย
• มีพื้นที่การทำงานมาก
• สามารถเข้าถึงชิ้นงานทั้งจากด้านบน ด้านล่าง
• เหมาะกับการใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เป็นชุดขับเคลื่อน

ข้อเสีย
• มีระบบพิกัด (Coordinate) ที่ซับซ้อน
• การเคลื่อนที่และระบบควบคุมทำความ เข้าใจได้ยากขึ้น
• ควบคุมให้เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Linear) ได้ยาก
• โครงสร้างไม่มั่นคงตลอดช่วงการเคลื่อนที่ เพราะบริเวณขอบ
Work envelope ปลายแขนจะมีการสั่น ทำให้ความแม่ยำลดลง

การประยุกต์ใช้งาน
หุ่นยนต์ชนิดนี้สามารถใช้งานได้กว้างขวางเพราะสามารถเข้าถึง
ตำแหน่งต่าง ๆ ได้ดี เช่นงานเชื่อม Spot Welding, Path Welding
,งานยกของ , งานตัด , งานที่มีการเคลื่อนที่ยาก ๆ






สมาชิกในกลุ่ม (ห้อง B)
1. นางสาวทันยาภรณ์ หนูมี รหัส 5457051058
2. นางสาวนพมาศ จันทร์นวล รหัส 5457051062
3. นายนิคม ละอองมณี รหัส 5457051063
4. นายอภิวัฒน์ ซิ้วเตี้ย รหัส 5457051089

(ขอบคุณที่รับชม)