เทคโนโลยีหลักในหุ่นยนต์

       การวิจัยและพัฒนาทางด้านวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัตินั้นจำเป็นต้องใช้ความรู้หลายสาขาทั้งทางกล ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ ผลงานวิจัยอาจอยู่ในรูปของหุ่นยนต์ ระบบอัตโนมัติทั้งส่วนฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ โดยหน่วยงานวิจัยและพัฒนาจะกระจายอยู่ตามภาควิชาต่างๆในระดับอุดมศึกษา โดยจะเน้นทำการวิจัยตามความถนัดของนักวิจัยนั้นเช่นพัฒนาเพื่อสร้างหุ่นยนต์ ระบบเซ็นเซอร์ต่างๆทั้งส่วนการตรวจสอบการชนจากอัลตร้าโซนิคส์จนถึงคอมพิวเตอร์วิชั่น หรือระบบอัจฉริยะที่ใช้ควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ

โดยรวมหุ่นยนต์จะต้องมีส่วนประกอบทางกลเพื่อช่วยในการเคลื่อนไหว และ/หรือเคลื่อนที่ ซึ่งมีข้อต่อแบบหมุนหรือเลื่อนเชื่อมต่อกับชิ้นต่อโยง ส่วนการขับเคลื่อนนั้นอาจใช้ตัวขับเคลื่อนแบบไฟฟ้าเช่นมอเตอร์ หรือใช้ระบบนิวเมติกส์ หรือระบบไฮดรอลิกส์สำหรับการขับเคลื่อนขนาดใหญ่ ซึ่งหุ่นยนต์จะใช้อุปกรณ์ตรวจจับประเภทต่างๆ เช่น ตัวตรวจจับแบบใช้อัลตร้าโซนิคส์ เอ็นโค้ดเดอร์ ตัววัดแรง และคอมพิวเตอร์วิชั่น เป็นต้น ในการรับข้อมูลของสภาพแวดล้อมหรือสถานะของตัวเอง เช่นตำแหน่งของข้อต่อของแขนกล หรือตำแหน่งของวัตถุภายในห้องที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่อยู่ เป็นต้น หลังจากนั้นหุ่นยนต์จะมีการประมวลผลข้อมูลที่ได้ด้วยระบบคอมพิวเตอร์เพื่อทำการตัดสินใจในการทำงานขั้นต่อไป ซึ่งอาจสั่งให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่หลบสิ่งกีดขวางวัตถุที่ขวางอยู่ หรืออาจส่งเสียงทักทายคนที่กำลังเดินผ่านหน้าหุ่นยนต์ เป็นต้น

หุ่นยนต์จึงต้องอาศัยความรู้ทั้งในเรื่องทางกล ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ และคอมพิวเตอร์ โดยการใช้งานหุ่นยนต์นั้นได้ขยายเข้าไปในเกือบทุกสาขาอาชีพ ทั้งส่วนของโรงงาน สำนักงาน กลางแจ้งทั้งบนบก ใต้น้ำ บนอากาศ นอกโลก ในบ้าน หรือแม้กระทั่งในร่างกายคนเรา

หมวดวิชาที่สำคัญต่อการพัฒนาวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติสามารถแบ่งออกได้เป็นดังนี้ คือ

1.การควบคุม (Manipulation)
หมวดวิชานี้เกี่ยวข้องกับการศึกษาการคำนวณ ออกแบบ สร้างและควบคุมหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ ตั้งแต่พื้นฐานของระบบหุ่นยนต์รวมทั้งรู้จักกับระบบหุ่นยนต์ขั้นสูงเช่น ระบบหุ่นยนต์แบบเคลื่อนที่ได้ (Mobile Robotics) วิทยาการหุ่นยนต์ใต้น้ำ (Underwater Robotics) ระบบการควบคุมอากาศยานไร้นักบิน (UAV System and Control) วิทยาการหุ่นยนต์ชีวภาพ (BioRobotics)

2.การรับรู้ (Perception)
หมวดวิชานี้เน้นการศึกษาที่ทำให้หุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติสามารถรับรู้ข้อมูลจากภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้เซ็นเซอร์ประเภทต่างๆ เช่น กล้องพร้อมระบบคอมพิวเตอร์วิชั่น (Computer Vision) เซ็นเซอร์สำหรับตรวจจับการเคลื่อนที่ (Motion Tracker) อุปกรณ์ตรวจจับและตัวขับสำหรับหุ่นยนต์ ตลอดจนการศึกษาการสร้างระบบการเชื่อมต่อระหว่างมนุษย์และคอมพิวเตอร์เช่น ระบบความจริงเสมือน (Virtual Reality) เป็นต้น

3.การเข้าใจ (Cognition)
หมวดวิชานี้เกี่ยวข้องกับการสร้างให้หุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติมีความฉลาดสามารถรับข้อมูลแล้วประมวลผล เรียนรู้ และตัดสินใจในระดับสูงได้เองโดยอัตโนมัติโดยมีการนำหลักการทางด้านปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence) โครงข่ายประสาทเทียม (Artificial Neural Network) ตลอดจนฟัซซี่ลอจิก (Fuzzy Logic) มาประยุกต์ใช้ เป็นต้น

4.การคำนวณ (Computation)
หมวดวิชานี้จะเน้นในเรื่องการคำนวณ การประมวลผลและการนำอัลกอริทึ่มขั้นสูงมาประยุกต์ใช้ในการแก้ไขปัญหา เช่น การวิเคราะห์เวฟเล็ต (Wavelets Analysis) ทฤษฎีของระบบเชิงเส้น (Linear System Theory) เป็นต้น

5.ระบบอัตโนมัติ (Automation)
หมวดวิชานี้เกี่ยวข้องกับระบบอัตโนมัติทั้งที่อยู่ในโรงงานและไม่อยู่ในโรงงาน เช่นระบบการผลิตและระบบอัตโนมัติ( Automation and Production Systems) การออกแบบระบบความทนความผิดพร่อง ( Fault-Tolerant System Design) ระบบการผลิตแบบยืดหยุ่น ( Flexible Manufacturing System) เป็นต้น

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