หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม

หุ่นยนต์อุตสาหกรรม (Industrial Robot) คือ เครื่องจักรกลที่ถูกใช้งานในกระบวนการต่างๆ ของอุตสาหกรรม มีทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ ควบคุมด้วยมนุษย์และระบบอัตโนมัติ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมมักมีการเปลี่ยนแปลงตามการทำงานของโรงงานเป็นหลัก กระนั้นก็ยังมีการแบ่งรูปแบบการทำงานของหุ่นยนต์เอาไว้ตามหลักการเคลื่อนไหวของหุ่น ดังนี้

 1. หุ่นยนต์ที่นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม

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

        Cobot คืออะไร

        โคบอท หรือ Collaborative Robots คือหุ่นยนต์ในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีรูปร่างเป็นแขนกลที่ทำงานหยิบจับจัดเรียงชิ้นส่วนต่างๆและหน้าที่ผลิตชิ้นส่วนต่างๆที่มีขนาดเล็กและต้องการความละเอียด ซึ่ง Cobot จะมีระบบเซ็นเซอร์ที่ล้ำสมัย สามารถตรวจวัดและผลิตชิ้นงานที่มีความละเอียดสูงได้หลายๆชิ้นตามสเกลที่กำหนดไว้โดยปราศจากข้อผิดพลาด โดยโคบอทมีความแตกต่างจากหุ่นยนต์หรือโรบอททั่วไปคือโคบอทมีน้ำหนักเบาและขนาดไม่เทอะทะ สามารถเคลื่อนย้ายไปยังจุดต่างๆในโรงงานได้อย่างสะดวกสบาย โดยโคบอทถูกใช้อย่างมากในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีความเสี่ยงและอันตรายต่อมนุษย์ เช่น เคมีภัณฑ์ ยา อิเล็กทรอนิกส์และรถยนต์

หุ่นยนต์โคบอททำอะไรได้บ้าง

Cobot มาเพื่อแทนที่ของมนุษย์?

ปัจจุบันนี้ หุ่นยนต์โคบอทยังไม่มีความฉลาดเทียบเท่ามนุษย์และยังไม่มีระบบปัญญาประดิษฐ์ โคบอทจึงไม่สามารถมาแทนที่ของมนุษย์ในโรงงานอุตสาหกรรมได้ โคบอทจึงเป็นเพื่อนร่วมงานตัวหนึ่งซึ่งช่วยให้มนุษย์ทำงานต่างๆที่ต้องใช้ความละเอียดและต้องการกำลังการผลิตสูง เปรียบเสมือนมือขวาขอมนุษย์ซึ่งทำงานเชื่อมและประกอบชิ้นส่วนต่างๆที่มนุษย์ไม่สามารถทำได้ 

  คลิปตัวอย่างการทำงานของโคบอท

2.หุ่นยนต์ประกอบชิ้นงานหรือชิ้นส่วนรถยนต์

            Articulated Robot (Jointed Arm)

หุ่นยนต์ประเภท Articulated (บางครั้งก็ถูกเรียกว่า Jointed Arm) เป็นหุ่นยนต์ที่ใช้การเลียนแบบการเคลื่อนไหวของแขนมนุษย์มากกว่าหุ่นยนต์ประเภทอื่นๆ โดยข้อต่อทั้งหมดจะเป็นรูปแบบหมุน (Revolute) 3 จุดขึ้นไป (อาจมีจำนวนข้อต่อมากถึง 10 จุดตามการออกแบบ) ทำให้สามารถเคลื่อนที่ได้ยืดหยุ่น ลื่นไหล ทำงานได้หลากหลาย

ด้วยคุณสมบัติการทำงานที่ครบครัน ทำให้ Articulated Robot มีการนำไปใช้งานหลายประเภท ตั้งแต่งานยกของธรรมดาๆ งานเชื่อม งานตัด จนถึงงานพ่นสีเลยทีเดียว ข้อเสียของหุ่นยนต์ประเภทนี้คือการควบคุมที่ค่อนข้างยาก จำเป็นต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญหรือมีการวางระบบพื้นฐานเกี่ยวกับการใช้งานที่ดีอยู่แล้ว รวมถึงการเคลื่อนที่ที่ใช้ข้อต่อหมุน หากหุ่นยนต์ใช้วัสดุที่คุณภาพค่อนข้างต่ำจะทำให้การเคลื่อนที่ไม่ดีพอไปด้วย

นอกเหนือจากหุ่นยนต์รูปแบบหลักๆ ด้านบน ยังมีการสร้างหุ่นยนต์แบบ Custom ตามรูปแบบการผลิตต่างๆ เพื่อให้สอดคล้องกับโรงงานนั้นๆ มากที่สุด ทั้งนี้การสร้างหุ่นยนต์แบบเฉพาะย่อมมีค่าใช้จ่ายที่สูงกว่าทั้งจากการผลิตและการดีไซน์

            ตัวอย่างการใช้งานในการผลิตรถยนต์

        งานเชื่อม

ส่วนนี้จะใช้หุ่นยนต์ขนาดใหญ่ที่มีสามารถรับน้ำหนักได้เยอะ ใช้เชื่อมชิ้นส่วนโครงสร้างตัวถังรถยนต์ที่มีขนาดใหญ่ได้ ส่วนหุ่นยนต์ขนาดเล็กจะใช้เชื่อมชิ้นส่วนขนาดเล็ก เช่น ตัวยึด

 งานประกอบชิ้นส่วน

หุ่นยนต์ที่ใช้ในส่วนนี้จะทำหน้าที่ เช่น การติดตั้งกระจกหน้ารถ การติดตั้งล้อ งานเหล่านี้สามารถใช้หุ่นยนต์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การทาสี การเคลือบสี

งานพ่นสีหรืองานเคลือบสีต้องมีความสม่ำเสมอในการพ่น เพื่อให้ชิ้นส่วนออกมาสมบรูณ์ และยังต้องคำนึงถึงปริมาณสารที่ใช้ไม่ให้เกิดการสิ้นเปลืองจนเกินไป งานเหล่านี้จึงให้หุ่นยนต์เข้ามาทำแทน เนื่องจากสามารถกำหนดปริมาณสารได้และทำงานได้อย่างสม่ำเสมอตามที่กำหนดไว้

ตัวอย่างการทำงาน Articulated Robot (Jointed Arm)

3.หุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิด

                หุ่นยนต์เก็บกู้-ทำลายล้างระเบิดแสวงเครื่อง รุ่น DYNA-T

หุ่นยนต์เก็บกู้-ทำลายล้างระเบิดแสวงเครื่อง รุ่น DYNA-T’ ที่คิดค้นและพัฒนาด้วยฝีมือของอาจารย์และนักศึกษาของคณะวิศวกรรมศาสตร์โดยมีผศ.มานพ คงคานิธิ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการบิน-อวกาศ คณะวิศวกรรมศาสตร์ เป็นหัวหน้าโครงการพัฒนา และเป็นโปรเจ็กต์สำคัญที่เกิดขึ้นภายใต้ความร่วมมือของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา และกรมสรรพาวุธทหารบกทั้งนี้การเก็บกู้ทำลายระเบิดแสวงเครื่องก่อการร้ายถือเป็นภารกิจที่มีความเสี่ยงสูงจึงมีการออกแบบหุ่นยนต์ควบคุมระยะไกลพร้อมกับพัฒนาระบบปืนยิงน้ำแรงดันสูงหรือวอเตอร์แคนนอนซึ่งมีพลังทำลายล้างสูงไร้แรงสะท้อนกลับใช้งานได้เทียบเท่าหรือดีกว่าของต่างประเทศในขณะที่ราคาถูกกว่าเกือบสิบเท่า

ตัวอย่างการทำงาของหุ่นยนต์กู้ระเบิด

 4.หุ่นยนต์อัจฉริยะ

            Sophia หุ่นยนต์ตัวแรกของโลกที่ได้สิทธิเป็นพลเมือง

 Sophia (โซเฟีย) เป็นหุ่นยนต์ที่ใส่เทคโนโลยี AI เข้าไป ของ Hanson Robotics บริษัทผลิตหุ่นยนต์ที่มีฐานอยู่ในฮ่องกง มีจุดเด่นที่รูปร่างหน้าตาเหมือนมนุษย์เพศหญิง มีต้นแบบมาจาก ‘ออเดรย์ เฮปเบิร์น’ ดาราดังผู้ล่วงลับ

    Sophia ถูกพัฒนาให้มีความรู้สึก มีความคิดสร้างสรรค์ เคลื่อนไหวได้ เรียนรู้จดจำคำพูด สามารถพูดตอบโต้ได้ด้วยเทคโนโลยีจาก Google นอกจากนี้ยังมีกล้องภายในดวงตา ทำให้สบตาเมื่อคุยกับมนุษย์

    ส่วนผิวหนังทำจากวัสดุที่จดสิทธิบัตรใหม่ เรียกว่า Frubber มีลักษณะยืดหยุดเหมือนยางและซิลิโคน เลียนแบบกล้ามเนื้อและผิวหนังของมนุษย์ ด้วยเทคโนโลยี AI ที่ประมวลผลความรู้สึกนึกคิดของ Sophia ในขณะนั้นๆ ทำให้เธอสามารถแสดงออกทางสีหน้าได้มากถึง 62 แบบ เช่น ยิ้ม โกรธ ยักคิ้ว ทำหน้าสงสัย ฯลฯ 

    ทั้งนี้ Sophia เป็นหุ่นยนต์ตัวแรกที่ได้รับสิทธิการเป็นพลเมืองจากประเทศซาอุดิอาระเบีย รวมถึงได้รับเชิญไปออกรายการดังทางโทรทัศน์อีกหลายรายการ ผู้ผลิตตั้งเป้าว่าจะใช้ Sophia ไปช่วยงานมนุษย์ เช่น งานบริการต้อนรับ งานสาธารณสุข หรืออาจทำงานทดแทนมนุษย์ได้ในบางตำแหน่ง

ตัวอย่างการทำงานของหุ่นยนต์โซเฟีย (Sophia)