การออกแบบและสร้างหุ่นยนต์ไต่ผนังด้วยล้อแม่เหล็ก

Abstract

หุ่นยนต์ไต่ผนังถูกใช้ในการตรวจสอบสิ่งผิดปกติที่เกิดขึ้นที่ผนังของถังเหล็กขนาดใหญ่ในโรงงานอุตสาหกรรมแทนการทำงานด้วยมนุษย์เพื่อลดค่าใช้จ่ายและเวลา อีกทั้งมีความปลอดภัยและความแม่นยำของตำแหน่งที่ตรวจสอบ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ที่จะศึกษา ออกแบบ และสร้างหุ่นยนต์ที่สามารถไต่ผนังโลหะโดยใช้ล้อแม่เหล็ก พร้อมระบบขับเคลื่อนหุ่นยนต์ให้เคลื่อนที่ตามเส้นทางและเวลาที่กำหนด ในขั้นตอนการออกแบบ ได้วิเคราะห์แรงดึงดูดแม่เหล็กของล้อที่จำเป็นสำหรับหุ่นยนต์ในการยึดเกาะและการเคลื่อนที่บนผนังเหล็ก จากนั้นจึงออกแบบล้อแม่เหล็กด้วยแนวคิดต่าง ๆ และเลือกอุปกรณ์ในส่วนขับเคลื่อนล้อให้สอดคล้องกับการใช้งาน จึงสามารถกำหนดรูปแบบและขนาดของล้อแม่เหล็กที่เหมาะสมเพื่อนำไปสร้างและใช้กับหุ่นยนต์ไต่ผนัง งานวิจัยนี้ยังศึกษาสมการจลศาสตร์ของหุ่นยนต์เพื่ออกแบบระบบควบคุมการเคลื่อนที่ด้วยอุปกรณ์ส่งสัญญาณวิทยุและการติดตามเส้นทาง และพัฒนาโปรแกรมการสั่งการเคลื่อนที่ให้กับหุ่นยนต์โดยใช้โปรแกรม LabVIEW 2011 จากการทดสอบพบว่า หุ่นยนต์สามารถยึดเกาะและเคลื่อนที่บนผนังเหล็กแบนที่มีความหนา 4 มิลลิเมตรในระนาบเอี่ยงต่าง ๆ ได้ โดยสามารถปรับเปลี่ยนอัตราเร็วของการเคลื่อนที่และการหมุนได้จากการสั่งการด้วยอุปกรณ์ส่งสัญญาณวิทยุ นอกจากนี้หุ่นยนต์ยังถูกทดสอบการเคลื่อนที่ติดตามเส้นทางบนผนังเหล็กที่มีเส้นทางตรงในแนวดิ่งและแนวเอียง 25 องศา พบว่า หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ตามเส้นทางดังกล่าวได้โดยมีค่าผิดพลาดของการกระจัดตามเส้นทางอ้างอิงน้อยมาก อีกทั้งยังมีการกระจัดออกจากเส้นทางอ้างอิงประมาณ 1 มิลลิเมตร และมีค่าผิดพลาดของทิศทางไม่เกิน 0.02 เรเดียน ซึ่งอยู่ภายในขอบเขตการใช้งานจริง