แขนหุ่นยนต์ทำงานอย่างไร

แขนหุ่นยนต์ได้ปฏิวัติอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่การผลิตและการดูแลสุขภาพ ไปจนถึงการสำรวจอวกาศและบริการในประเทศ สิ่งประดิษฐ์ทางกลเหล่านี้เลียนแบบการเคลื่อนไหวของแขนมนุษย์ด้วยความแม่นยำ ทำให้สามารถทำงานที่ต้องการความแม่นยำสูง ความแข็งแรง หรือความปลอดภัยในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายได้ แต่แขนหุ่นยนต์ทำงานอย่างไรกันแน่

1. กายวิภาคของแขนหุ่นยนต์: ส่วนประกอบและโครงสร้าง

แขนหุ่นยนต์ประกอบด้วยส่วนประกอบที่เชื่อมต่อถึงกันหลายส่วน ซึ่งแต่ละส่วนมีบทบาทสำคัญในการทำงาน:

1.1 ฐานและโครงสร้าง

: สำหรับการหยิบและวางวัตถุ (เช่น ถ้วยดูดสูญญากาศสำหรับพื้นผิวเรียบ หรือ grippers หลายนิ้วสำหรับรูปร่างที่ไม่สม่ำเสมอ)ทำหน้าที่เป็นรากฐาน ให้ความมั่นคงและยึดแขนกับพื้นผิว (เช่น พื้นโรงงานหรือตัวหุ่นยนต์) ส่วนแขน(หรือข้อต่อ) เป็นโครงสร้างแข็งที่เชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อซึ่งช่วยให้เกิดการเคลื่อนไหวแบบหมุนหรือเชิงเส้น ส่วนเหล่านี้มักทำจากวัสดุที่มีน้ำหนักเบาแต่ทนทาน เช่น อะลูมิเนียมหรือคาร์บอนไฟเบอร์ เพื่อรักษาสมดุลระหว่างความแข็งแรงและความคล่องตัว1.2 ข้อต่อและองศาอิสระ (DoF)

ข้อต่อเป็นเหมือน "บานพับ" ของแขนหุ่นยนต์ ช่วยให้เกิดการเคลื่อนไหว จำนวนข้อต่อจะกำหนด

องศาอิสระ (DoF)ของแขน ซึ่งเป็นตัวชี้วัดความยืดหยุ่นที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น:แขน 3-DoF

• แขนขั้นสูง เช่น มือ Optimus Gen 2 ของ Tesla มีแขน 6-DoFเพิ่มความสามารถในการหมุน (pitch, yaw, roll) ทำให้สามารถเคลื่อนที่ได้ซับซ้อน เช่น การเอื้อมไปรอบๆ สิ่งกีดขวาง
• แขนขั้นสูง เช่น มือ Optimus Gen 2 ของ Tesla มี22 DoFทำให้มีความคล่องแคล่วเหมือนมนุษย์สำหรับงานต่างๆ เช่น การหนีบไข่หรือบิดฝา
• 1.3 End-Effector (Gripper หรือ Tool)End-effectorคือ "มือ" ของแขน ออกแบบมาสำหรับงานเฉพาะ:

Grippers

: สำหรับการหยิบและวางวัตถุ (เช่น ถ้วยดูดสูญญากาศสำหรับพื้นผิวเรียบ หรือ grippers หลายนิ้วสำหรับรูปร่างที่ไม่สม่ำเสมอ)Tools: หัวเชื่อม พ่นสี หรือเครื่องมือผ่าตัดสำหรับการใช้งานเฉพาะทาง

• คำถามที่พบบ่อยถาม: แขนหุ่นยนต์มีความแม่นยำแค่ไหน?
• ตอบ: แขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมสามารถทำความแม่นยำได้ภายในไมครอน (0.01 มม.)ถาม: อะไรคือพลังงานของแขนหุ่นยนต์?

• ตอบ: มอเตอร์ไฟฟ้า (ทั่วไปที่สุด), ไฮดรอลิก (ยกของหนัก) หรือนิวเมติกส์ (การเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว)

  ถาม: แขนหุ่นยนต์สามารถเรียนรู้สิ่งใหม่ๆ ได้หรือไม่?
  ตอบ: ได้ แขนที่ขับเคลื่อนด้วย AI สามารถปรับตัวได้โดยใช้การเรียนรู้ของเครื่อง

  ด้วยการทำความเข้าใจว่าแขนหุ่นยนต์ทำงานอย่างไร ธุรกิจต่างๆ สามารถใช้ประโยชน์จากศักยภาพด้านประสิทธิภาพและนวัตกรรมได้
  การควบคุมแขนหุ่นยนต์อย่างไร

  แขนหุ่นยนต์อาศัยระบบควบคุมที่ซับซ้อนในการทำงานได้อย่างแม่นยำ วิธีการที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่:
  A. การเคลื่อนไหวที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า

  การเขียนโปรแกรม Teach Pendant:

•  

  ผู้ปฏิบัติงานจะนำแขนผ่านการเคลื่อนไหวด้วยตนเอง ซึ่งจะถูกบันทึกและทำซ้ำ

  การเขียนโปรแกรมแบบออฟไลน์ (OLP):

  การจำลองกำหนดเส้นทางก่อนการดำเนินการ

• B. การตอบสนองของเซ็นเซอร์แบบเรียลไทม์การตอบสนองแรง:

• ปรับความแข็งแรงในการจับเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อวัตถุที่เปราะบางหุ่นยนต์นำวิสัยทัศน์ (VGR):

• กล้องช่วยให้แขนระบุตำแหน่งและจัดการวัตถุแบบไดนามิก

• D. AI และการเรียนรู้ของเครื่องแขนหุ่นยนต์ที่เกิดขึ้นใหม่ใช้

• การเรียนรู้แบบเสริมกำลังเพื่อปรับให้เข้ากับงานใหม่ๆ โดยไม่ต้องมีการเขียนโปรแกรมอย่างชัดเจน

• C. PLC และระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

  แขนหุ่นยนต์จำนวนมากถูกรวมเข้ากับPLC (Programmable Logic Controllers)เพื่อระบบอัตโนมัติที่ราบรื่นในโรงงาน