เกร็ดความรู้

ความหมายของหุ่นยนต์ ความหมายของ "หุ่นยนต์" โดยสถาบันหุ่นยนต์อเมริกา (The Robotics Institute of America) ได้ให้ความหมายไว้ ดังนี้ "น้ำเชื้อคือส่วนประกอบของหุ่นยนต์ประกอบต่าง ๆ เครื่องมือหรืออุปกรณ์พิเศษ ตลอดจนการเคลื่อนที่ได้หลากหลาย ตามที่ตั้งลำดับการทำงาน เพื่อสำหรับใช้ในงานหลากหลายประเภท" (A robot reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move materials, parts, tools or specialized devices through various programmed motions for the performance of a variety of tasks.) [3] นิยามดังกล่าว อิกนัยหนึ่งก็คือ เครื่องจักรกลทุกชนิดที่สามารถปฏิบัติงานแทนมนุษย์ได้ทุกประเภท ทั้งทางตรงและทางอ้อม รวมทั้งในงานที่เสี่ยงอันตรายโดยที่มนุษย์ไม่สามารถปฏิบัติงานได้ ตลอดจนการทำงานที่เป็นอัตโนมัติโดยตนเองหรือถูกควบคุมโดยมนุษย์ และสามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบการทำงานได้หลากหลาย อย่างไรก็ตาม "หุ่นยนต์คืออะไร" ยังคงเป็นคำถามที่ไม่มีคำตอบแบบแน่นอนตายตัว นักวิชาการหุ่นยนต์แต่ละคนอาจมีนิยามของหุ่นยนต์ที่แตกต่างกันออกไป ยกตัวอย่างเช่น ศาสตราจารย์ George A. Bekey แห่งมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย ได้ให้นิยามหุ่นยนต์ว่าเป็น "เครื่องจักรที่สามารถ รับรู้ คิด และกระทำ" (A machine that senses, thinks, and acts) [4] ซึ่งหุ่นยนต์ในความหมายนึ้เป็นหุ่นยนต์ที่เรียกว่าหุ่นยนต์อัตโนมัติ (Autonomous robot)                              ประโยชน์และความสามารถของหุ่นยนต์ หุ่นยนต์เริ่มเข้ามามีบทบาทกับชีวิตประจำวันของมนุษย์เรื่อยมา เทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในปัจจุบัน ทำให้ความสามารถของหุ่นยนต์พัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็ว สามารถทำงานต่าง ๆ ที่มนุษย์ไม่สามารถทำได้จำนวนมาก ซึ่งการนำหุ่นยนต์เข้าใช้งานแทนมนุษย์นั้น สามารถแบ่งประเภทตามความสามารถของหุ่นยนต์ได้ ดังนี้  หุ่นยนต์แบ่งได้กี่ประเภท

[ ขยายดูภาพใหญ่ ]

หุ่นยนต์อาจแยกได้เป็น ๒ ประเภทใหญ่ ๆ คือ หุ่นยนต์ใช้บ้าน (domestic robot) และหุ่นยนต์อุตสาหกรรม (industrial robot) หุ่นยนต์ใช้ในบ้าน เริ่มมีการใช้กันบ้างในต่างประเทศ เช่น ใช้ทำงานดูดฝุ่น ทำความสะอาดบ้าน เปิดประตูต้อนรับแขก และยกอาหารจากครัวมายังโต๊ะอาหาร เป็นต้น เมื่อเทียบกับหุ่นยนต์ใช้ในบ้านแล้ว หุ่นยนต์อุตสาหกรรมมีความสำคัญและมีการใช้แพร่หลายมากกว่า จึงจะขอกล่าวถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรมโดยละเอียด หุ่นยนต์อุตสาหกรรม เป็นอุปกรณ์ที่สร้างขึ้น เพื่อเลียนแบบการทำงานของอวัยวะส่วนบนของมนุษย์ประกอบด้วยระบบที่สำคัญ ๒ ระบบ คือ ระบบทางกลของหุ่นยนต์ (mechanism system) และระบบควบคุมหุ่นยนต์ (control system) ระบบทางกลของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมประกอบด้วยอุปกรณ์ที่ใช้จับ หยิบเคลื่อนย้ายและหมุนได้อย่างอิสระใน ๒ มิติ หรือ ๓ มิติ ระบบทางกลของหุ่นยนต์ควรมีความมั่นคงและมีน้ำหนักน้อยเพื่อประหยัดพลังงานในการเคลื่อนไหว ระบบควบคุมหุ่นยนต์ประกอบด้วยอุปกรณ์ควบคุมซึ่งควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์โดยอัตโนมัติด้วยคอมพิวเตอร์นับเป็นส่วนสำคัญที่สุดของหุ่นยนต์ ระบบควบคุมนี้ทำหน้าที่เป็นสมองเก็บข้อมูล สั่งหุ่นยนต์ให้ทำงานตรวจสอบและควบคุมรายละเอียดของการทำงานให้ถูกต้อง มนุษย์ได้ประดิษฐ์หุ่นยนต์อุตสาหกรรมขึ้น เพื่อช่วยการทำงานประเภทต่าง ๆ ที่สำคัญดังต่อไปนี้ ๑. งานที่ต้องเสี่ยงภัยและเป็นอันตรายต่อสุขภาพ เช่น งานในโรงงานยาฆ่าแมลง โรงงานสารเคมีต่าง ๆ และโรงงานเชื่อมโลหะที่มีความร้อนสูง เป็นต้น ๒. งานที่ต้องการความละเอียด ถูกต้องและรวดเร็ว เช่น โรงงานทำฟันเฟืองนาฬิกา โรงงานทำเลนส์ กล้องถ่ายรูปหรือกล้องจุลทรรศน์ เป็นต้น ๓. งานที่ต้องทำซ้ำ ๆ ซาก ๆ และน่าเบื่อหน่าย เช่น โรงงานประกอบรถยนต์ โรงงานประกอบวงจรเบ็ดเสร็จหรือไอซี และโรงงานทำแบตเตอรี่ เป็นต้น เพื่อความอยู่รอดของมนุษย์ท่ามกลางการพัฒนาและขยายตัวของสังคม ทำให้มนุษย์ต้องพยายามคิดประดิษฐ์และพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกและเครื่องมือต่าง ๆ เพื่อเพิ่มปริมาณการผลิตให้เพียงพอสำหรับการอุปโภคและบริโภค เป็นต้น จะเห็นได้ว่านับวันเครื่องมือพื้นฐานจะได้รับการปรับปรุงให้มีความสามารถทำงานได้สะดวก ถูกต้องและรวดเร็วยิ่งขึ้น อันเป็นที่มาของการใช้หุ่นยนต์และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ควบคุมอัตโนมัติด้วยคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน

การพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องจักรกลแบ่งได้กี่ขั้นตอน

[ ขยายดูภาพใหญ่ ]

การพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องจักรกลเพื่อให้หุ่นยนต์มีความสามารถเฉพาะตัวมากยิ่งขึ้น สามารถแบ่งได้เป็นลำดับขั้นดังนี้ การพัฒนายุคที่หนึ่ง เป็นยุคของเทคโนโลยีพื้นฐานในยุคนี้หุ่นยนต์สามารถทำงานในจังหวะ "หยิบ" และ "วาง" ชิ้นงานได้เท่านั้น ระบบการขับเคลื่อนหุ่นยนต์เป็นระบบไฮดรอลิก (hydraulic) หรือระบบนิวแมทิก (pneumatic) เป็นส่วนใหญ่ และใช้สวิตช์ตำแหน่ง (limit switch) เป็นอุปกรณ์ควบคุมตำแหน่ง โดยทั่วไปจะพบได้ในเครื่องกลึงอัตโนมัติ ในยุคนี้หุ่น ยนต์มีขอบเขตการทำงานค่อนข้างจำกัด การพัฒนายุคที่สอง จากเทคโนโลยียุคแรก การเปลี่ยนแปลงการทำงานของหุ่นยนต์ค่อนข้างจำกัด และยุ่งยาก เกิดการพัฒนาการใช้อุปกรณ์ขับเคลื่อนที่เรียกว่าเซอร์โว (servo mechanism) เพื่อให้สามารถควบคุมหุ่นยนต์และเปลี่ยนแปลงชุดคำสั่งไว้ การพัฒนายุคที่สาม เป็นยุคของหุ่นยนต์ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน หุ่นยนต์เหล่านี้ได้รับการออกแบบให้สามารถตัดสินใจได้ โดยไม่ขึ้นอยู่กับชุดคำสั่งที่ป้อน แต่ขึ้นกับสัญญาณที่ได้รับจากอุปกรณ์รับสัญญาณ เช่น กล้องวีดิทัศน์ เมื่อรับภาพของชิ้นงาน จะแปรเป็นสัญญาณส่งกลับเข้าไปในส่วนควบคุม ส่วนควบคุมจะปรับสภาวะของหุ่นยนต์ให้เหมาะสมกับความจริง เช่น การใช้หุ่นยนต์หยิบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ใส่ตามรูเจาะโดยใช้กล้องช่วยมองเพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องแม่นยำ

ประเภทของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมีอะไรบ้าง

[ ขยายดูภาพใหญ่ ]

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมสามารถจำแนกได้เป็นกลุ่มต่าง ๆ ได้ ๖ กลุ่ม โดยเรียงลำดับตามความเหมาะสมในการทำงานดังนี้ ๑. มือกลบังคับด้วยมือ (manual manupulator) เป็นมือกลที่สามารถทำงานได้โดยการบังคับด้วยมือของผู้ควบคุม โดยที่ผู้ควบคุมต้องทำหน้าที่บังคับทำงานอยู่ตลอดเวลา สัญญาณที่สั่งจากคันบังคับอาจส่งผ่านอุปกรณ์อย่างใดอย่างหนึ่ง หรืออาจเป็นสัญญาณวิทยุก็ได้ ๒. หุ่นยนต์ทำงานตามลำดับขั้นตอนที่เปลี่ยนลำดับไม่ได้ (fixed sequence robot) เป็นหุ่นยนต์ที่ออกแบบให้ทำงานโดยมีเครื่องควบคุมแบบซีเควนเซอร์ (sequencer) ซึ่งมีหน้าที่สั่งงานเรียงตามลำดับ ตัวอย่างเช่น ถ้ามีซีเควนเซอร์ ๑๐ ตัว ตัวแรกสั่งทำงาน เมื่อทำงานเสร็จตามคำสั่งแล้ว ตัวที่ ๒ จะเริ่มทำงาน โดยทำงานเรียงตามลำดับไปเครื่องควบคุมแบบซีเควนเซอร์ อาจเป็นวงจรไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์นิวแมทิก หรือไฮดรอลิกก็ได้ เมื่อทำงานที่เปลี่ยนลำดับขั้นการทำงานใหม่จะต้องเปลี่ยนวงจรควบคุมใหม่ ๓. หุ่นยนต์ทำงานตามลำดับขั้นตอนที่เปลี่ยนลำดับได้ (variable sequence robot) เป็นหุ่นยนต์ที่คล้ายกับกลุ่มที่ ๒ ต่างกันที่สามารถปรับเปลี่ยนวงจรที่มีอยู่ได้โดยง่าย ทำให้สะดวกต่อการเปลี่ยนแปลงชุดคำสั่งการทำงานมากกว่าแบบที่ ๒ ๔. หุ่นยนต์ทำงานตามชุดคำสั่งที่บันทึกไว้ (play back robot) ชุดคำสั่งการทำงานจะถูกบันทึกไว้ในเครื่องบันทึกความจำ ตัวอย่างเช่น ชุดคำสั่งเกี่ยวกับลำดับขั้นตอนการทำงาน และการปรับตำแหน่ง เป็นต้น ชุดคำสั่งดังกล่าวจะถูกเรียกออกมาสั่งให้หุ่นยนต์ทำงานตามที่ได้บันทึกไว้ การบันทึกความจำนั้นนิยมใช้วิธีสอนให้หุ่นยนต์ทำงานโดยผู้สอนจับมือหุ่นยนต์ให้ทำงานตามที่ผู้สอนต้องการ สมองหุ่นยนต์จะบันทึกข้อมูลได้ เมื่อสอนเสร็จหุ่นยนต์จะทำงานเลียนแบบที่เรียนมานั้นได้ ๕. หุ่นยนต์ควบคุมด้วยตัวเลข (numerical control robot) ในหุ่นยนต์แบบนี้คำสั่งบังคับการทำงานของหุ่นยนต์มีลักษณะเป็นตัวเลข (numercial data) ชุดคำสั่งที่ใช้บังคับหุ่นยนต์อาจอยู่ในแถบหรือจานแม่เหล็กหรืออื่น ๆ ๖. หุ่นยนต์คิดเองได้ (intelligent robot) เป็นหุ่นยนต์ที่มีประสาทรับความรู้สึก เช่น สามารถมองเห็นได้สามารถตัดสินใจเกี่ยวกับขั้นตอนการทำงานได้ เป็นต้น หุ่นยนต์ที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมปัจจุบัน คือ หุ่นยนต์ทำงานตามลำดับขั้นตอนที่เปลี่ยนลำดับไม่ได้ ซึ่งวิศวกรจำนวนมากไม่ถือว่าเป็นหุ่นยนต์ โดยถือว่าหุ่นยนต์ที่แท้จริงคือหุ่นยนต์ที่สามารถทำงานตั้งแต่ระดับหุ่นยนต์ทำงานตามชุดคำสั่งที่บันทึกไว้ขึ้นไป FuA-Men? ชวนชิม มีการรายงานข่าวของหุ่นยนต์พ่อครัวที่ทำราเมงขายในร้านอาหารเล็กๆ แห่งหนึ่งในประเทศญี่ปุ่น โดยหุ่นยนต์พ่อครัวราเมงหรือบะหมี่แนวญี่ปุ่นนั้นมีชื่อเป็นที่รู้จักกันดีว่า FuA-Men ที่ย่อมาจาก Fully Automated Ramen ซึ่งหุ่นยนต์ FuA-Men ถือเป็นหุ่นยนต์พ่อครัวราเมงที่สามารถประกอบอาหารอย่างราเมงในทุกขั้นตอนได้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องมีคนมาควบคุมการทำงาน ภายในร้านขายราเมงร้านนี้จะมีหุ่นยนต์อยู่สองตัว โดยที่ตัวแรกทำหน้าที่เป็นพ่อครัวและหุ่นยนต์อีกตัวทำหน้าที่เป็นผู้ช่วยพ่อครัว หุ่นยนต์ทั้งสองตัวเป็นหุ่นยนต์ที่ทำงานอัตโนมัติและสามารถทำงานในด้านการประกอบอาหารได้อย่างสมบูรณ์ ไม่มีขาดตกบกพร่อง ซึ่งในหนึ่งวันหุ่นยนต์จะสามารถทำราเมงได้ 80 ชามต่อวัน หุ่นยนต์ FuA-Men มีความเที่ยงตรงในการประกอบอาหารทั้งในด้านปริมาณเครื่องปรุง เส้น เนื้อสัตว์ หรือส่วนประกอบอื่นๆ และที่สำคัญ หุ่นยนต์ FuA-Men จะใช้เวลาในการทำราเมงในแต่ละชามที่เท่ากัน รสชาติของราเมงแต่ละชามก็จะเหมือนกันหมด ลูกค้าคนหนึ่ง นาม "Yoshikazu Yamada" กล่าวว่า "ไม่รู้สึกว่ารสชาติราเมนฝีมือ FuA-Men ต่างจากฝีมือพ่อครัวมนุษย์แท้ๆเลย" "I don't feel any difference in taste between this ramen and one cooked by a human chef" เจ้าของร้านราเมงเปิดเผยว่า ข้อดีของการใช้หุ่นยนต์พ่อครัวในการทำราเมงก็คือ สามารถควบคุมเวลาในการทำราเมง มีจำนวนที่แน่นอนในการทำราเมงต่อวัน ทำให้ง่ายต่อการวางแผนการตลาดและการควบคุมทางด้านยอดขาย ที่สำคัญหุ่นยนต์ FuA-Men ใช้ปริมาณเครื่องปรุง เนื้อสัตว์ ผักในปริมาณที่แน่นอน เที่ยงตรง ทำให้การจัดการในด้านวัตถุดิบสำหรับขายในแต่ละวันทำได้ง่ายขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น หุ่นยนต์ FuA-Men ทั้งสองตัวนี้นอกจากจะทำราเมงบริการให้กับลูกค้าที่ร้านแล้ว พวกมันยังมีการแสดงท่าทางตลกแบบญี่ปุ่น เต้นท่าแปลกๆ และสร้างความบันเทิงให้กับลูกค้าของร้านอีกด้วย