ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ
ในอดีตได้มีการนำหุ่นยนต์มาใช้งานหยิบจับ ย้ายสิ่งของหนักในอุตสาหกรรมการผลิต เช่นอุตสาหกรรมรถยนต์ อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น หุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จนในปัจจุบันได้มีการนำหุ่นยนต์เข้ามาใช้ในบ้านและสำนักงานมากขึ้น โดยในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา จะเห็นได้ชัดว่าความตื่นตัวเกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติเป็นไปอย่างกว้างขวาง สำหรับประเทศไทยนั้นเยาวชนไทยตื่นตัวและให้ความสนใจประดิษฐ์หุ่นยนต์เข้าร่วมแข่งขันในเวทีต่างๆมากมาย จนได้รับรางวัลชนะเลิศระดับโลกและเป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติในวงการหุ่นยนต์ ส่งผลให้วิทยาการหุ่นยนต์ได้รับการพัฒนามากขึ้นอย่างต่อเนื่อง และเกิดการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติกันอย่างกว้างขวางมากขึ้น นักวิชาการหลายคนพบว่าหุ่นยนต์ช่วยกระตุ้นและชักนำการศึกษาในหลายๆด้านแก่เยาวชนในทุกระดับการศึกษา จึงควรมีการส่งเสริมอย่างเต็มรูปแบบเพื่อให้เกิดการพัฒนาวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติอย่างยั่งยืนภายในประเทศ

ความหมายของวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ หุ่นยนต์ (Robot) หมายถึง เครื่องจักรหรืออุปกรณ์ที่สามารถเคลื่อนไหวได้ โดยมีการทำงานจากโปรแกรมการตัดสินใจและสามารถปรับเปลี่ยนโปรแกรมการทำงาน ให้ทำงานได้หลากหลายหน้าที่เพื่อตอบสนองต่อข้อมูล หรือสัญญาณที่ได้จากสิ่งแวดล้อมสามารถใช้งาน หรือทำงานได้แทนมนุษย์ซึ่งอาจทำงานได้ด้วยตนเอง หรือทำงานตามลำดับการทำงานที่ได้มีการตั้งไว้ล่วงหน้า  เช่น หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ หุ่นยนต์อุตสาหกรรม หุ่นยนต์รักษาความปลอดภัย หุ่นยนต์ทางการแพทย์ เป็นต้น วิทยาการหุ่นยนต์ (Robotics) คือ ศาสตร์และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับหุ่นยนต์ ทั้งส่วนการออกแบบ การผลิตและการประยุกต์ใช้งาน โดยวิทยาการหุ่นยนต์ต้องใช้ความรู้ทั้งทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ การออกแบบเครื่องจักรกล การออกแบบระบบควบคุม และการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ระบบอัตโนมัติ (Automation) คือ ระบบที่ออกแบบด้วยกลไก อิเล็กทรอนิกส์ ไฟฟ้า และคอมพิวเตอร์ ให้สามารถทำงานได้ด้วยตนเอง ซึ่งมนุษย์อาจจะเกี่ยวข้องเพียงการกำหนดเงื่อนไขหรือเป้าหมายในการทำงาน ส่วนใหญ่เพื่อช่วยในกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม และนำมาใช้งานแทนที่แรงงานมนุษย์
ประเภทของหุ่นยนต์ การแบ่งประเภทหุ่นยนต์นั้นขึ้นอยู่กับหัวข้อการแบ่งประเภท เช่นถ้าแบ่งตามสถานะของการเคลื่อนที่จะสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท
1. หุ่นยนต์แบบฐานอยู่กับที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีฐานยึดติดกับที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ หรือย้ายตำแหน่งได้ ส่วนใหญ่จะเป็นหุ่นยนต์ที่มีลักษณะเป็นแขนกลหรือหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ใช้งานในการหยิบจับและเคลื่อนย้ายชิ้นงานดังรูปที่ 2-1

ที่มา : สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม
รูปที่ 1 หุ่นยนต์แบบฐานอยู่กับที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

2. หุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้
หุ่นยนต์ประเภทนี้สามารถเคลื่อนย้ายตำแหน่ง โดยอาจใช้ล้อติดที่ฐาน หรือเคลื่อนที่โดยใช้ขา ดังแสดงได้ดังรูปที่ 2-2 และ 2-3 ตามลำดับ

ที่มา : สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม
รูปที่ 2 หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้แบบใช้ล้อ

ที่มา : สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม
รูปที่ 3 หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้แบบใช้ขา
ถ้าแบ่งตามประเภทการใช้งาน จะสามารถแบ่งออกได้เป็น

1. หุ่นยนต์อุตสาหกรรม
หุ่นยนต์ประเภทนี้ได้แก่แขนกลที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่ใช้แทนแรงงานคนในงานด้านการเคลื่อนย้ายสิ่งของ การเชื่อม การพ่นสี เป็นต้น ตัวอย่างแสดงดังรูปที่ 2-4 หุ่นยนต์ประเภทนี้สามารถยกสิ่งของที่มีขนาดหนักได้ ทำงานได้รวดเร็วและมีความแม่นยำสูง

ที่มา : สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม
รูปที่ 4 หุ่นยนต์อุตสาหกรรม

2. หุ่นยนต์บริการ
หุ่นยนต์ประเภทนี้เน้นช่วยมนุษย์ในเรื่องบริการ อำนวยความสะดวก ทั้งในสำนักงานและบ้าน เช่นหุ่นยนต์ประชาสัมพันธ์ หุ่นยนต์ป้อนอาหารแสดงดังรูปที่ 5 หุ่นยนต์รักษาความปลอดภัยดังแสดงในรูปที่ 2 เป็นต้น

ที่มา : The Center for Intelligent Systems
รูปที่ 5 หุ่นยนต์ช่วยป้อนอาหาร

3. หุ่นยนต์ใช้ในการแพทย์
หุ่นยนต์ประเภทนี้ช่วยอำนวยความสะดวกทางการแพทย์ เริ่มตั้งแต่หุ่นยนต์ช่วยเรื่องกายภาพบำบัด การเดิน การหยิบของให้ผู้ป่วย ตลอดจนช่วยแพทย์ในการผ่าตัดแสดงดังรูปที่ 2-6 เป็นต้น

ที่มา : Da Vinci Surgical System
รูปที่ 6 หุ่นยนต์ช่วยแพทย์ในการผ่าตัด

4. หุ่นยนต์ใช้ในการทหาร
หุ่นยนต์ประเภทนี้ช่วยการทหารในส่วนของการสอดแนม ในลักษณะของหุ่นยนต์บินได้ขนาดเล็กแสดงดังรูปที่ 7

ที่มา : Tiny Flying Robot
รูปที่ 7 หุ่นยนต์บินได้ขนาดเล็ก

5. หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา
หุ่นยนต์ประเภทนี้ช่วยในการศึกษาพื้นฐานการทำงานของหุ่นยนต์ ทั้งในเรื่องส่วนประกอบด้านทางกล อิเล็กทรอนิกส์ และคอมพิวเตอร์ ดังแสดงในรูปที่ 8

ที่มา : Programmeerbare Robot Met Bluetooth
รูปที่ 8 หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา

6. หุ่นยนต์เพื่อการสำรวจ
หุ่นยนต์ประเภทนี้ถูกใช้ในการสำรวจเก็บข้อมูล ซึ่งมีทั้งบนดิน บนอากาศหรือใต้น้ำ แสดงดังรูปที่ 2-9

ที่มา : Underwater Robotics at the Australian Centre for Field Robotics
รูปที่ 9 หุ่นยนต์สำรวจใต้น้ำ

7. หุ่นยนต์เพื่อการบันเทิง
หุ่นยนต์ประเภทนี้ได้รับการพัฒนาให้สามารถตอบโต้กับคนได้เสมือนเป็นเพื่อนเล่นหรือสัตว์เลี้ยง ซึ่งมีในรูปแบบของสุนัข แมว และแมลง เป็นต้น ตัวอย่างแสดงได้ดังรูปที่ 10

ที่มา : Sony’s Latest Aibo Entertainment Robot Understands Spanish
รูปที่ 10 หุ่นยนต์เพื่อการบันเทิง

จะเห็นได้ว่าหุ่นยนต์ และระบบอัตโนมัติได้เข้ามามีบทบาทมากขึ้น ไม่จำกัดเพียงหุ่นยนต์ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมซึ่งเน้นการเพิ่มผลผลิตเท่านั้น แต่ขยายการใช้งานในส่วนของการเพิ่มคุณภาพชีวิตของคนให้ดีขึ้น เช่นการบริการอำนวยความสะดวกภายในบ้านและสำนักงาน ซึ่งอยู่ในรูปแบบหุ่นยนต์ดูดฝุ่น หุ่นยนต์ตัดหญ้า เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีหุ่นยนต์ที่ช่วยเหลือทางการแพทย์ การสำรวจ การรักษาความปลอดภัย ตลอดจนหุ่นยนต์เพื่อความบันเทิงในรูปแบบหุ่นยนต์สัตว์เลี้ยง หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา หรือหุ่นยนต์ช่วยในการประชาสัมพันธ์ เป็นต้น

ท่านผู้อ่านสามารถส่งข้อคิดเห็น/เสนอแนะมาที่ผู้เขียนที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th

ข้อมูลจำเพาะของผู้เขียน

ดร. ชิต เหล่าวัฒนา จบปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ (เกียรตินิยม) จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี ไดัรับทุนมอนบูโช รัฐบาลญี่ปุ่นไปศึกษาและทำวิจัยด้านหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น เข้าศึกษาต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน สหรัฐอเมริกา ด้วยทุนฟุลไบรท์ และจากบริษัท AT&T ได้รับประกาศนียบัตรด้านการจัดการเทคโนโลยีจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งมลรัฐแมสซาชูเซสต์ (เอ็มไอที) สหรัฐอเมริกา

ภายหลังจบการศึกษา ดร. ชิต ได้กลับมาเป็นอาจารย์สอนที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี และเป็นผู้ก่อตั้งสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม หรือที่คนทั่วไปรู้จักในนาม “ฟีโบ้ (FIBO)” เป็นหน่วยงานหนึ่งในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี เพื่อทำงานวิจัยพื้นฐาน และประยุกต์ด้านเทคโนโลยีหุ่นยนต์ ตลอดจนให้คำปรึกษาหน่วยงานรัฐบาล เอกชน และบริษัทข้ามชาติ (Multi-national companies) ในประเทศไทยด้านการลงทุนทางเทคโนโลยี  การใช้งานเทคโนโลยีอัตโนมัติชั้นสูง และการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างมีประสิทธิภาพ