เทคโนโลยีสำคัญในการควบคุมหุ่นยนต์
สารบัญ
ในยุคที่เทคโนโลยีอัตโนมัติกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว วิศวกรหลายคนคงกำลังมองหาวิธีที่จะทำให้การพัฒนาหุ่นยนต์เป็นเรื่องง่ายและเข้าถึงได้ วันนี้ เราจะมาแบ่งปันความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีที่จำเป็นในการควบคุมหุ่นยนต์ และจะแนะนำเครื่องมือที่สามารถช่วยให้คุณพัฒนาหุ่นยนต์ได้อย่างราบรื่น
การควบคุมหุ่นยนต์คืออะไร?
การควบคุมหุ่นยนต์คือการจัดการและควบคุมการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์เพื่อให้สามารถทำงานตามที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ
ภาพแรกแสดงให้เห็นโครงสร้างพื้นฐานของหุ่นยนต์ประเภทต่างๆ ซึ่งแต่ละประเภทมีการหมุนและเคลื่อนที่ตามแกนที่แตกต่างกัน การควบคุมการเคลื่อนไหวเหล่านี้จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีที่ซับซ้อนเพื่อให้ได้ความแม่นยำ เช่น การควบคุมตำแหน่งของ TCP (Tool Center Point) ซึ่งเป็นจุดที่ปลายของหุ่นยนต์ต้องการไปถึง
ภาพที่สองแสดงถึงความแตกต่างระหว่างการใช้และการไม่ใช้คอนโทรลเลอร์ในการควบคุมแขนหุ่นยนต์ โดยการใช้คอนโทรลเลอร์หุ่นยนต์ช่วยให้สามารถควบคุมตำแหน่ง ความเร็ว และทิศทางของ TCP ได้อย่างแม่นยำ ทำให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้นและลดข้อผิดพลาดในการเคลื่อนไหว
ระบบพิกัดสำหรับหุ่นยนต์ (Coordination system): ภาษาที่หุ่นยนต์เข้าใจ
เพื่อให้หุ่นยนต์รู้ว่าตัวเองอยู่ตรงไหนและต้องเคลื่อนที่ไปทางไหน เราใช้ระบบพิกัด 4 แบบ ซึ่งเปรียบเสมือนภาษาที่ใช้สื่อสารกับหุ่นยนต์
1. Cartesian Coordinate System (XYZ) [หน่วย: mm]
หุ่นยนต์ในพื้นที่สามมิติ โดยแบ่งเป็นสามแกนหลักคือ แกน X (แนวนอน), แกน Y (แนวตั้ง), และแกน Z (ความลึก) ใช้ในการกำหนดตำแหน่งทั่วไปในพื้นที่ทำงาน ตัวอย่างเช่น การกำหนดตำแหน่งที่ต้องการในการวางชิ้นงานหรือการเคลื่อนที่ในพื้นที่กว้าง
2. Hand Angle Coordinate System (RxRyRz) [หน่วย: deg]
ระบบพิกัดนี้ใช้ในการกำหนดมุมการหมุนของหุ่นยนต์ในแต่ละแกน โดยมีสามแกนคือ Rx (หมุนรอบแกน X หรือ Roll), Ry (หมุนรอบแกน Y หรือ Pitch), และ Rz (หมุนรอบแกน Z หรือ Yaw) ใช้ในการควบคุมทิศทางและมุมการหมุนของส่วนที่เคลื่อนไหว ตัวอย่างเช่น การปรับมุมของหัวหุ่นยนต์หรือมือหุ่นยนต์เพื่อจับชิ้นงานในมุมที่ต้องการ
3.Tool Coordinate System (TxTyTz) [หน่วย: mm]
ระบบพิกัดนี้ใช้ในการกำหนดตำแหน่งและการเคลื่อนไหวของเครื่องมือที่ติดตั้งบนหุ่นยนต์ โดยใช้การอ้างอิงจากตำแหน่งเครื่องมือเอง ใช้ในการกำหนดตำแหน่งเครื่องมือเมื่อเครื่องมือถูกติดตั้งบนหุ่นยนต์ ตัวอย่างเช่น การควบคุมการเคลื่อนไหวของปลายปากกาที่ติดตั้งบนหุ่นยนต์เพื่อเขียนหรือวาดรูป
4. Axis Coordinate System (J1 J2 J3 …) [หน่วย: deg หรือ mm]
ระบบพิกัดนี้ใช้ในการกำหนดตำแหน่งของหุ่นยนต์ตามข้อต่อแต่ละจุด (Joint) โดยการเคลื่อนไหวของข้อต่อแต่ละข้อต่อจะถูกกำหนดเป็นองศาหรือมิลลิเมตร ใช้ในการควบคุมการเคลื่อนไหวของข้อต่อแต่ละข้อต่อเพื่อให้หุ่นยนต์เคลื่อนไหวตามที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น การควบคุมการเคลื่อนไหวของแขนหุ่นยนต์เพื่อหยิบจับและเคลื่อนย้ายชิ้นงาน
เทคโนโลยีที่ใช้ในการควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์
การควบคุมหุ่นยนต์เป็นหัวใจสำคัญของการทำงานอัตโนมัติ โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมที่ต้องการความแม่นยำและประสิทธิภาพสูง การควบคุมที่ดีช่วยให้หุ่นยนต์สามารถทำงานได้อย่างราบรื่นและไม่มีปัญหาในการทำงานร่วมกับระบบอื่นๆ
1. Forward Kinematics และ Inverse Kinematics
ลองนึกถึงการคำนวณตำแหน่งของมือหุ่นยนต์จากมุมที่หุ่นยนต์บิดแต่ละข้อต่อ ถ้าคุณสามารถบอกได้ว่ามืออยู่ที่ไหนจากการคำนวณเหล่านั้น นั่นคือ Forward Kinematics ขณะเดียวกัน ถ้าคุณต้องการให้มือหุ่นยนต์ไปยังตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง คุณจะต้องคำนวณว่ามุมแต่ละข้อต่อควรเป็นอย่างไร นั่นคือ Inverse Kinematics การคำนวณเหล่านี้ช่วยให้หุ่นยนต์เคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยำ
2. Singularity
Singularity เป็นจุดหรือตำแหน่งที่หุ่นยนต์อาจเคลื่อนไหวผิดปกติ เช่น เคลื่อนที่เร็วเกินไปหรือสั่นผิดปกติ เปรียบเสมือนจุดอับที่ต้องระมัดระวังเป็นพิเศษ การเข้าใจและหลีกเลี่ยง Singularity จะช่วยให้การทำงานของหุ่นยนต์ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
3. Trajectory Control
การควบคุมเส้นทาง (Trajectory Control) คือการกำหนดเส้นทางการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ เพื่อให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้อย่างลื่นไหล ไม่ว่าจะเป็นเส้นตรงหรือโค้ง การควบคุมเส้นทางที่ดีจะทำให้การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์แม่นยำและมีประสิทธิภาพ
เครื่องมือช่วยให้การควบคุมหุ่นยนต์เป็นงานง่ายขึ้น
การพัฒนาหุ่นยนต์อาจดูเป็นเรื่องยาก แต่ด้วยเครื่องมือที่เหมาะสม งานนี้ก็ไม่ใช่เรื่องไกลตัวอีกต่อไป MRC01 Robot Controller และ MRC Studio จาก Oriental motor เป็นตัวอย่างของเครื่องมือที่ช่วยให้การพัฒนาหุ่นยนต์ง่ายขึ้นสำหรับทั้งมือใหม่และมืออาชีพ
MRC01 Robot Controller: เป็นเหมือนสมองกลของหุ่นยนต์ ที่ช่วยควบคุมการทำงานทั้งหมด ใช้งานง่าย ติดตั้งสะดวก เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นที่ต้องการเรียนรู้การควบคุมหุ่นยนต์
MRC Studio: เป็นซอฟต์แวร์ที่ช่วยในการเขียนโปรแกรมควบคุมหุ่นยนต์ ด้วยอินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่าย แม้คุณจะไม่มีพื้นฐานด้านการเขียนโปรแกรมมาก่อน ก็สามารถเริ่มต้นได้
คุณสมบัติของ MRC01 ที่น่าสนใจ
- การควบคุมการเคลื่อนไหวหลากหลาย: ไม่ว่าหุ่นยนต์ของคุณจะเป็นแบบแนวตั้งหรือ SCARA MRC01 สามารถจัดการได้ทั้งหมด ทำให้คุณควบคุมการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ได้อย่างแม่นยำ
- ฟังก์ชั่นความปลอดภัย: MRC01 มาพร้อมฟังก์ชั่นความปลอดภัย เช่น การป้องกันความผิดปกติ (Singularity Protection), Slip Mode, การตรวจจับข้อผิดพลาดในแกนขณะทำงาน (Stop by Error Detection in Axis During Operation) และการจำกัดตำแหน่งและความเร็ว (Position Limit and Speed Limit)
- การเชื่อมต่อที่ง่าย: รองรับการเชื่อมต่อได้ทั้งแบบ EtherNet/IP และ I/O ทำให้การเชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์โฮสต์และอุปกรณ์เสริมทำได้ง่าย
สรุป
การทำความเข้าใจเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมหุ่นยนต์ และการใช้เครื่องมือที่เหมาะสม เช่น MRC01 Robot Controller จาก Oriental motor จะช่วยให้วิศวกรสามารถพัฒนาหุ่นยนต์ที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัยได้มากขึ้น การผสานการทำงานของเครื่องมือเหล่านี้จะยิ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำและประสิทธิภาพในการควบคุมหุ่นยนต์ ทำให้การพัฒนาหุ่นยนต์ของคุณเป็นเรื่องง่ายและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ในสัปดาห์หน้าเราจะมีบทความอะไรมานำเสนอ เชิญมาติดตามไปพร้อมๆกันนะครับ รู้ครบจบที่นี่ MiSUMi Technical
