หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม

                                 หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม
  ในปัจจุบันภาคอุตสาหกรรมการผลิต มีการแข่งขันที่เพิ่มขึ้น การเกิดตลาดใหม่ การเพิ่มขึ้นของคู่แข่งในภูมิภาค และประเทศคู่แข่งทางการผลิตที่มีความพร้อมของค่าจ้างแรงงาน สร้างผลกระทบต่อผู้รับจ้างผลิตของไทย ทั้งด้านต้นทุน คุณภาพ และความสามารถในการผลิต ซึ่งทำให้รูปแบบการผลิตที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนี้ มีความจำเป็นต้องปรับเปลี่ยน เพื่อเพิ่มความสามารถการแข่งขันกับคู่แข่งในระดับภูมิภาคและระดับโลก และสายการผลิตแบบอัตโนมัตินั้นได้มีการใช้งานกันในระบบการผลิตของภาคอุตสาหกรรมเป็นปกติอยู่แล้ว แต่มักเป็นผู้ประกอบการขนาดใหญ่หรือมาจากการย้ายฐานหรือเทคโนโลยีการผลิตแบบอัตโนมัติมาพร้อมกับการเริ่มต้นธุรกิจ

สถานการณ์ปัจจุบันกับการเปลี่ยนแปลง

ในปัจจุบันระบบการผลิตแบบอัตโนมัติได้มีการพัฒนาเพิ่มประสิทธิภาพ และมีราคาที่ผู้ประกอบการผลิตอุตสาหกรรม ขนาดกลางและเล็กสามารถเข้าถึงและใช้งานได้ และมีโซลูชั่นมากมายหลายรูปแบบ แต่การเลือกระบบอัตโนมัติ มิได้พิจารณาเฉพาะด้านต้นทุน คุณภาพ และความสามารถในการผลิต ยังมีปัจจัยเรื่องความยากง่ายในการใช้งาน การอัพเกรด การซ่อมบำรุง การใช้พลังงาน ตัวบุคลากรผู้ใช้งาน ทำให้ผู้ใช้งาน เกิดความยากในการตัดสินใจเลือกใช้งาน และกังวลต่อประสิทธิภาพ หรืออาจมองไม่ครอบคลุม การพิจารณาที่ราคาต่ำอย่างเดียวจึงกลายเป็นอุปสรรคในการแข่งขันเพราะระบบที่เลือกไม่เหมาะสม

หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม เป็นเครื่องจักรกลอัตโนมัติอีกรูปแบบหนึ่งที่ถูกออกแบบและสร้างมาเพื่อนำมาใช้ทดแทนคนในกระบวนการผลิตต่างๆ หรือนำมาใช้เพื่อช่วยในกระบวนการผลิตในลักษณะหุ่นยนต์ทำงานร่วมกับคน ซึ่งหุ่นยนต์ที่ถูกสร้างมานั้นมีหลากหลายชนิดขึ้นอยู่กับลักษณะของงานที่ต้องการนำมาประยุกต์ใช้งาน สำหรับหุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรมนั้นสามารถแบ่งออกได้ ตามลักษณะการทำงาน ได้ 7 ชนิด ดังนี้

• Cartesian Robot
• Cylindrical Robot
• Polar Coordinate Robot
• Scalar Robot
• Articulate Robot
• Spine Robot
• Parallel link Robot

    หุ่นยนต์อุตสาหกรรม ทั้ง 7 ชนิดที่กล่าวมาข้างต้นนั้น จะมีความแตกต่างกันตรงลักษณะการเคลื่อนที่และความสามารถในการทำงานที่ไม่เหมือนกัน รวมไปถึงการประยุกต์ใช้งานที่ต่างกันด้วยแต่ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นมาด้วยหลักการพื้นฐานเดียวกัน ในที่นี้ผู้เขียนจะขอกล่าวถึงเฉพาะส่วนของหุ่นยนต์ที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้งานในภาคอุตสาหกรรมมากที่สุด นั่นคือ Articulate Robot อันเนื่องมาจากหุ่นยนต์ชนิดนี้มีความสามารถในการทำงานและสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในงานอุตสาหกรรมได้หลากหลายรูปแบบมากกว่าขนิดอื่นๆ นั่นเอง
Articulate Robot เป็นหุ่นยนต์ที่ออกแบบมาให้มีลักษณะคล้ายคลึงกับแขนของมนุษย์ตั้งแต่ช่วงหัวไหล่ไหลลงไป นั้นหมายความว่าหุ่นยนต์ชนิดนี้ จะมีความสามารถในการทำงานและความสามารถในการเคลื่อนที่ได้ในลักษณะที่คล้ายกับการเคลื่อนที่ของแขนมนุษย์นั่นเอง หลายๆ คนจึงมักเรียกหุ่นยนต์ชนิดนี้ว่า ‘แขนกล’

ที่แสดงด้านบนนั้นเป็นลักษณะของ Articulate Robot หรือที่เรียกกันว่า แขนกล จะเห็นได้ว่ามีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกับของของมนุษย์ ซึ่งนั่นหมายความว่าหุ่นยนต์ชนิดนี้ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในการหยิบจับชิ้นงานในกระบวนการผลิต แต่ในปัจจุบันนี้หุ่นยนต์ชนิดนี้ถูกนำมาประยุกต์ใช้งานให้มีความสามารถมากกว่าทำงานใช้หยิบจับชิ้นงาน ไม่ว่าจะเป็นการประยุกต์ใช้ในกระบวนการงานเชื่อมโลหะต่างๆ งานพ่นสี หรืองาน Spot Gun และบางองค์กรยังมีการพัฒนาให้หุ่นยนต์ชนิดนี้สามารถทำงานในกระบวน Machining อีกด้วย จากตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานข้างต้น จะเห็นได้ว่าหุ่นยนต์จะถูกนำมาใช้งานทดคนนั่นเป็นเรื่องจริงเลยทีเดียว ข้อดีของการใช้หุ่นยนต์เพื่อนำมาทำงานทดแทนคนก็เพราะหุ่นยนต์มีสิ่งที่ไม่เหมือนคน ดังนี้

• หุ่นยนต์มีความแม่นยำและความเที่ยงตรงในการทำงาน
• หุ่นยนต์มีความสามารถในการทำงานในกระบวนซ้ำๆ ได้ดีกว่า
• หุ่นยนต์สามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบกระบวนการทำงานได้หลากหลาย
• หุ่นยนต์สามารถประยุกต์ใช้งานได้ในหลากหลายสภาพแวดล้อม

                                                            องค์ประกอบของระบบควบคุมหุ่นยนต์

ในตอนแรกนี้ผู้เขียนขอทิ้งท้าย ให้ทุกท่านทราบเกี่ยวกับองค์ประกอบของระบบควบคุมหุ่นยนต์กันไว้เพื่อที่จะได้เตรียมความพร้อมในเรื่องต่อไปในตอนหน้า สำหรับองค์ประกอบของระบบในการควบคุมหุ่นยนต์ประกอบด้วย องค์ประกอบหลัก คือ

1. Programming Pendent : อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการป้อนคำสั่งโดยผู้ควบคุมหรือ User
2. Controller : ส่วนที่ทำหน้าที่ในการรับคำสั่งจาก User ผ่าน Programming Pendant และนำมาประมาณผล เพื่อทำการควบคุมหรือสั่งการทำงานของหุ่นยนต์
3. Manipulator : เรียกง่ายๆ ว่า ตัวหุ่นยนต์ ที่จะทำงานตามคำสั่งที่ผ่านการประมวลผลจาก Controller

                                           

    โครงสร้างตัวหุ่นยนต์ (Robot Structure)

จากตอนที่แล้วผมได้เกริ่นนำเกี่ยวกับเรื่องของระบบหุ่นยนต์อุตสาหกรรมให้กับทุกๆ ท่านทราบแล้วนะครับว่าสถานการณ์ในปัจจุบันนั้นกำลังมีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก การปรับตัวของภาคอุตสาหกรรมการผลิตเองก็ต้องมีการปรับตัวเพื่อให้สามารถแข่งขันได้ในตลาดธุรกิจ 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

      โครงสร้างตัวหุ่นยนต์

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

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