ออกแบบหุ่นยนต์ตอนหนึ่ง

ออกแบบหุ่นยนต์ (1)

ความสามารถ ของนักศึกษาวิศวกรรมศาสตร์ที่ต้องถูกพัฒนาขึ้นในช่วงการศึกษาหลักสูตรปริญญาตรี 4 ปี คือการประยุกต์ทฤษฏีต่างๆในการออกแบบระบบทางเทคนิคให้สามารถทำงานตามสมรรถนะที่เราต้องการได้ บ่อยครั้งที่ผมมีโอกาสเป็นกรรมการสอบโครงการของนักศึกษา จะต้องย้ำเน้นเสมอว่านักศึกษาต้องการผลลัพท์เช่นไร? ต้องสามารถคาดเดาได้จากความรู้และประสบการณ์ที่ได้สะสมมา และจักต้อง “ทำซ้ำ (Repeatability)” ได้เสมอ มิฉะนั้นผลงานที่ได้แม้จะเลิศเลอเช่นไร ก็จะถือว่า “ฟลุ๊ค” หรือบังเอิญเท่านั้นเอง

สมรรถนะที่ผมกล่าวถึงข้างต้นนั้น จำเป็นต้องวัดได้ในเชิงตัวเลข (Quantitative Measurement) ซึ่งเป็นผลการกำหนดความต้องการเชิงเทคนิคก่อนการออกแบบและสร้าง ในทางช่างเราเรียกว่า Technical Specification คำเดียวกันนี้ก็ปรากฏอยู่ในโครงการใหญ่ๆ (Mega Projects) ของประเทศไทย เป็นที่น่ายินดีที่วิศวกรไทยมีความเป็นมืออาชีพได้ใช้ความรู้ ประสบการณ์และ “จรรยาบรรณ” ในการตรวจและรับงานตาม Technical Specification ที่ระบุไว้ในสัญญาอย่างเข้มงวด แม้ว่ามาตรฐานทางวิศวกรรมศาสตร์มิใช่เป็นตัวแปรเดียวในการอนุมัติให้ออกแบบหรือรับโครงการ (Handover) ผมจะกำชับต่อนักศึกษาวิศวกรรมศาสตร์ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี เสมอว่า ในระดับการทำงานของวิศวกรเรามีเพียง “วิทยาศาสตร์:หนึ่งบวกหนึ่งเป็นสอง” เท่านั้นไม่มีอย่างอื่น เราไม่ยอมให้มี “ไสยาศาสตร์” เข้ามาเกี่ยวข้องเลยครับ ดังนั้นรายงานของวิศวกรที่เสนอต่อผู้บังคับบัญชา/ผู้บริหาร ต้องตรงไปตรงมา ความผิดพลาดของวิศวกรโดยเฉพาะในโครงการใหญ่ๆอาจนำมาซึงความเสียหายต่อชีวิตและทรัพย์สินของสาธารณะชนได้ อาทิเช่น ตึกถล่ม สะพานพัง เขื่อนแตก แม้กระทั่ง หม้อไอน้ำโรงงานระเบิด เป็นต้น

หุ่นยนต์คือระบบทางวิศวกรรมหนึ่งที่วิศวกรผู้ออกแบบจะพลาดไม่ได้เช่นกัน ขบวนการออกแบบนั้นแน่นอนว่าต้องเริ่มจากการกำหนดความต้องการของผู้ใช้เสียก่อน โปรดดูตัวอย่าง Technical Specification ของยานยนต์ไร้คนขับทางบกเพื่อการเก็บกู้ทำลายวัตถุระเบิด ดังต่อไปนี้

1. ความเร็ว
ควรมีความเร็ว 2 ระดับ คือ
1.1 ความเร็วขณะเคลื่อนที่เข้าหาเป้าหมาย
3-4 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ 0.83 – 1.11 เมตรต่อวินาที (ประมาณอัตราเร็วของคนเดิน)
1.2 ความเร็วในระหว่างการเก็บกู้ทำลายระเบิดช้ากว่า 1 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หรือ ช้ากว่า 0.28 เมตรต่อวินาที

2. ระยะการปฏิบัติงาน
ในขณะปฏิบัติงาน ยานยนต์ไร้คนขับ ควรอยู่ห่างจากผู้ควบคุมอย่างน้อย 100 เมตร ในที่โล่งแจ้ง แต่อาจอยู่ใกล้กว่านี้ เมื่อมีที่กำบัง

3. การส่งผ่านข้อมูล
ข้อมูลที่ต้องการ ได้แก่
3.1 ข้อมูลภาพ 512 K/sec
ข้อมูลภาพจะใช้ในการตรวจสอบจากภาพวัสดุต้องสงสัย อีกทั้งข้อมูลภาพของสภาพสิ่งแวดล้อมรอบ ๆ
3.2 ข้อมูลเสียง 256 K/sec
ใช้ในการวิเคราะห์ถึงเสียงการทำงานของอุปกรณ์จุดระเบิด เช่น การจุดระเบิดด้วยนาฬิกาปลุก อาจจะได้ยินเสียงนาฬิกาได้ ระยะห่างของการถ่ายทอดข้อมูล จะมีระยะห่างสัมพันธ์กับข้อ 2

4. สภาพพื้นผิวปฏิบัติการ
สามารถใช้ในอาคาร ที่โล่งแจ้ง เช่นลานจอดรถ อาจจะต้องสามารถข้ามเครื่องกีดขวางเตี้ย ๆ เช่น ซากปรักหักพังที่เกิดจากการระเบิดลูกแรก หรือไต่บันได หรือทางลาดชันไม่เกิน 45 องศา ได้

5. น้ำหนัก
อาจจะต้องตั้งหรือหยิบถืออุปกรณ์ต่อไปนี้
5.1 ติดตั้ง ปืนยิงน้ำ น้ำหนักไม่เกิน 10 กิโลกรัม
5.2 ติดตั้ง ปืนลูกซอง (ในกรณีที่ต้องใช้ทำลายประตู) น้ำหนักไม่เกิน 5 กิโลกรัม
5.3 สามารถบรรทุกหรือหิ้วเครื่อง scanner น้ำหนักไม่เกิน 10 กิโลกรัม
5.4 ติดตั้งเครื่องดมกลิ่น น้ำหนักไม่เกิน 5 กิโลกรัม
5.5 ติดตั้งกล้องสำหรับการตรวจการณ์และกล้องสำหรับการพิสูจน์ทราบ น้ำหนักไม่เกิน 5 กิโลกรัม
5.6 ติดตั้งไมโครโฟนขนาดเล็ก สำหรับการฟังเสียงของเครื่องจุดระเบิด น้ำหนักไม่เกิน 0.1 กิโลกรัม

6. Specifications อื่น ๆ
6.1 ทนแดดทนฝน (IAP 66)
6.2 ใช้เก็บกู้ทำลายวัตถุระเบิดแสวงเครื่องใดๆ ก็ได้
6.3 ต้องควบคุมง่าย
6.4 บำรุงรักษาง่าย
6.5 อุปกรณ์ประกอบหลัก เช่น แขน ล้อ สามารถถอดเปลี่ยนได้ง่าย
6.6 สามารถเคลื่อนย้ายได้ด้วยรถทหาร (รถบรรทุก หรือรถตู้) ที่มีอยู่แล้ว
6.7 สามารถควบคุมได้ทั้งแบบสายและ/หรือไร้สาย

เราจะนำข้อมูลความต้องการทางเทคนิคนี้ไปออกแบบระบบหุ่นยนต์ครับ!

(โปรดอ่านต่อสัปดาห์หน้าครับ)

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

——————————————————————————————