ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับหุ่นยนต์
สำหรับงานอุตสาหกรรม

– ผู้เล่นสำคัญในงานด้านการผลิต –

ในยุคปัจจุบัน หุ่นยนต์ที่ก่อให้เกิดตลาดที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในโลกก็คือหุ่นยนต์สำหรับงานอุตสาหกรรม ตัวอย่าง ที่เห็นไดทั้่วไป คือ หุน่ ยนตแ์ บบแขนกล (Arm type robot) ซึ่งนับเปน็ เครื่องจักรกล (Manipulator) แบบเรียบงา่ ย ที่ประกอบไปด้วยโครงสร้างที่คล้ายกับแขนและมือของมนุษย์ สามารถเคลื่อนที่ได้หลากหลายทิศทางและหลาย รูปแบบผ่านฟังก์ชั่นทีชชิ่ง (Teaching) โดยฟังก์ชั่นนี้จะ “บันทึกท่วงท่าและการเคลื่อนที่ตามที่สอนไว้เป็นโปรแกรม แล้วทำการเลียนแบบ” จึงนำมาใช้กับกระบวนการผลิตได้อย่างหลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นการเชื่อมหรือการพ่น เคลือบสี การแมชชีนนิ่ง การประกอบ รวมไปถึงการขนส่ง

อันที่จริงแล้ว ในโรงงานต่างๆ ได้มีการนำ “เครื่องจักรที่ทำงานอย่างอัตโนมัติ” เข้ามาใช้ แต่มีข้อจำกัดอยู่ที่ สามารถนำมาใช้ได้กับเฉพาะงานใดงานหนึ่งตามที่กำหนดเท่านั้น ในขณะที่จุดเด่นสำคัญของหุ่นยนต์สำหรับ งานอุตสาหกรรมคือเป็นเครื่องจักรที่สามารถปรับเปลี่ยนรายละเอียดการทำงานได้ตามความต้องการด้วยการเขียน โปรแกรม (Programing) นอกจากนี้ หากเพิ่มความสามารถในการทำงานอย่างอิสระให้กับหุ่นยนต์ในระดับหนึ่ง ก็จะสามารถควบคุมการ “ปรับเพิ่ม-ลดกำลังตามสถานการณ์” ได้อย่างอัตโนมัติ ส่งผลให้สามารถนำไปใช้เพื่อ รองรับความต้องการที่หลากหลายมากยิ่งขึ้น

หุ่นยนต์สำหรับงานอุตสาหกรรมแบ่งประเภทหลักๆ ตามกลไกโครงสร้างได้ดังต่อไป (วิธีการแบ่งประเภทอาจ แตกต่างกันไปตามผู้ผลิตแต่ละราย ที่ยกมานี้เป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งเท่านั้น)

• หุ่นยนต์หลายข้อต่อแนวตั้ง (Vertical multi-joint robot)
• หุ่นยนต์หลายข้อต่อแนวนอน (Scala robot)
• หุ่นยนต์ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน (Cartesian coordinate robot)
• หุ่นยนต์โครงสร้างแบบขนาน (Parallel link robot)

หุ่นยนต์หลายข้อต่อนั้นสามารถแบ่งแยกออกได้เป็นแบบ 3 แกน, 4 แกน, 5 แกน, 6 แกน, …… ตามจำนวน “แกน” ที่เปรียบได้กับข้อต่อส่วนต่างๆ ของร่างกายมนุษย์ ยิ่งมีจำนวนแกนมากก็จะยิ่งเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ มากขึ้น จึงเคลื่อนไหวตามท่วงท่าที่ซับซ้อนได้ แต่ก็ทำให้การควบคุมทำได้ยากขึ้นด้วยเช่นกัน ส่วนคำว่าแนวตั้ง หรือแนวนอนเป็นการบอกทิศทางของแกน หุ่นยนต์ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน บางครั้งเรียกว่าหุ่นยนต์แกนทรี่ (Gantry robot) เคลื่อนที่แบบสามมิติด้วยแกนสไลด์ 3 แกนที่ทำมุมฉากซึ่งกันและกัน หุ่นยนต์โครงสร้างแบบ ขนานประกอบขึ้นจากแกนจำนวนหลายแกนโดยโครงสร้างมีกลไกแบบขนาน ดัดแปลงจากหุ่นยนต์หลายข้อต่อ โดยนำมาปรับปรุงให้สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยความเร็วสูงประเด็น สำคัญ BOX● หุ่นยนต์สำหรับงานอุตสาหกรรมที่ก่อกำเนิดตลาดขนาดใหญ่
● เสน่ห์อยู่ที่สามารถสอนให้เคลื่อนที่ได้อย่างหลากหลายและนำไปใช้ได้อย่าง อเนกประสงค์
● สามารถแบ่งประเภทได้ตามโครสร้าง เช่น แกน เป็นต้น

การจัดแบ่งประเภทของหุ่นยนต์สำหรับงานอุตสาหกรรม

ที่มา : เรียบเรียงจาก “YASKAWA NEWS No.296” (Yaskawa Denki)

หุน่ ยนตห์ ลายขอ้ ตอ่ แนวนอน (Scala robot) และหุน่ ยนตห์ ลายขอ้ ตอ่ แนวตั้ง (Vertical multi-joint robot) หุ่นยนต์หลายข้อต่อแนวนอน (Scala robot)
ใช้งานได้ดีในการประกอบแบบอัตโนมัติที่ใช้ความเร็วสูง

หุ่นยนต์หลายข้อต่อแนวตั้ง (Vertical multi-joint robot)
ติดตั้งมอเตอร์ขนาดใหญ่เท่าๆ กับแกนที่ฐาน เพราะนอกจากจะต้องรองรับนํ้าหนักของชิ้นงานที่จับไว้ ตรงสุดปลายแขนแล้วยังต้องรองรับนํ้าหนักของแขนกลอันแข็งแรงแต่ละข้างเองในขณะเคลื่อนไหว อีกด้วย