การควบคุมทางเดินของแขนหุ่นยนต์เพื่อหลบหลีกสิ่งกีดขวาง

Abstract

งานวิทยานิพนธ์นี้เสนองานวิจัยเกี่ยวกับเทคนิคการควบคุมทางเดินของแขนหุ่นยนต์ ซึ่งสามารถทำงานที่มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม โดยติดตั้งอุปกรณ์ตรวจรู้เพื่อหลบหลีกสิ่งกีดขวาง การควบคุมทางเดินของแขนหุ่นยนต์เพื่อหลบหลีกสิ่งกีดขวาง ในเบื้องต้นทำการศึกษา รวบรวมและพัฒนาสมการทางคณิตศาสตร์ต่างๆ ของหุ่นยนต์แบบ 2-Link Planar Arm ที่มีองศาอิสระเท่ากับ 2 และหุ่นยนต์แบบ Articulated ที่มีองศาอิสระเท่ากับ 3 ซึ่งประกอบด้วย จลน์ศาสตร์ไปข้างหน้าและย้อนกลับ จาโคเบียนแรงและความเร็ว พลศาสตร์ไปข้างหน้าและย้อนกลับ หลังจากนั้นศึกษาการจำลองควบคุมหุ่นยนต์ทั้ง 2 แบบ บนเส้นทางเดินวงกลมและสี่เหลี่ยมบนระนาบเพื่อหลบหลีกสิ่งกีดขวาง โดยอาศัยเทคนิคการประมาณจาโคเบียนในขณะหุ่นยนต์เคลื่อนที่นำข้อมูลไปใช้ปรับแก้ไขเส้นทางเดินของหุ่นยนต์ในแกนอ้างอิงแบบข้อต่อโดยตรงด้วยระเบียบวิธีเกรเดียนโปรเจคชัน จากการพัฒนาและทดลองระบบควบคุมหุ่นยนต์ CRS Robot เพื่อหลบหลีกสิ่งกีดขวาง โดยการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจรู้ในการรับรู้สถานะของสิ่งแวดล้อม ซึ่งการควบคุมหุ่นยนต์ CRS Robot ที่ติดตั้งอุปกรณ์ตรวจรู้ตำแหน่งพิกัดใน 3 มิติ (Fastrak®) ให้เคลื่อนที่บนเส้นทางเดินวงกลมโดยนำข้อมูลสิ่งกีดขวางจากอุปกรณ์ตรวจรู้มาป้อนกลับ เพื่อเปรียบเทียบกับทางเดินอ้างอิงโดยตรง ค่าความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจะแปลงให้อยู่ในรูปของข้อต่อผ่านทางค่าผกผันจาโคเบียน (Inverse Jacobian) เพื่อปรับแก้ไขเส้นทางเดินใหม่ ส่วนการควบคุมแรงสัมผัสระหว่างปลายแขนหุ่นยนต์ CRS Robot กับพื้นเอียงที่มีผิวสัมผัสไม่แข็งเกร็งด้วยการติดตั้งอุปกรณ์ตรวจรู้แรงในการนำข้อมูลแรงสัมผัสป้อนกลับไปยังระบบควบคุมแรงทางอ้อมแบบอินทิกรัลเพื่อควบคุมแรงสัมผัสให้มีค่าคงที่ตามต้องการ หลังจากนั้นทำการทดลองควบคุมแรงและตำแหน่งของหุ่นยนต์ CRS Robot เพื่อหลบหลีกสิ่งกีดขวางพร้อมๆกัน ผลการทดลองควบคุมหุ่นยนต์ CRS Robot ที่ติดตั้งอุปกรณ์ตรวจรู้แรงและอุปกรณ์ตรวจรู้ตำแหน่งพิกัดใน 3 มิติ (Fastrak®) แสดงให้เห็นถึงการออกแบบระบบควบคุมที่สามารถนำอุปกรณ์ต่างๆ มาใช้ในการประมวลผลร่วมกันได้ และระบบควบคุมสามารถควบคุมทางเดินของแขนหุ่นยนต์และควบคุมแรงสัมผัสเพื่อหลบหลีกสิ่งกีดขวางไปพร้อมกัน จึงสามารถนำระบบควบคุมดังกล่าวไปใช้กับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมทั่วไปเพื่อให้สามารถทำงานปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม