การออกแบบระบบหุ่นยนต์เดลต้าแบบสามองศาอิสระสำหรับทำงานกำหนดตำแหน่งหมุดร่วมกับมนุษย์ในเวลาจริง

Abstract

การออกแบบระบบหุ่นยนต์เดลต้าแบบสามองศาอิสระสำหรับทำงานกำหนดตำแหน่งหมุดร่วมกับมนุษย์ในเวลาจริง เป็นการออกแบบระบบหุ่นยนต์เพื่อนำมาใช้กับงานกำหนดตำแหน่งหมุดซึ่งมีความซับซ้อน สภาพแวดล้อมไม่คงที่ รวมทั้งมีแรงสัมผัสระหว่างหุ่นยนต์กับชิ้นงาน ดังนั้นจึงมีองค์ประกอบภายในระบบที่มีความซับซ้อนทั้งทางด้านโครงสร้างของระบบทางกล ส่วนต่อประสานและระบบควบคุม การออกแบบหุ่นยนต์เดลต้าแบบสามองศาอิสระมีเหตุผลมาจากน้ำหนักที่เบาของโครงสร้างทำให้สามารถควบคุมหุ่นยนต์ให้เคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็วเหมาะกับการทำงานร่วมกับมนุษย์ในเวลาจริงเนื่องจากการตอบสนองที่รวดเร็ว และทำให้สามารถใช้ระบบขับเคลื่อนที่มีขนาดเล็ก ประหยัดพลังงาน รวมทั้งมีความปลอดภัยต่อมนุษย์ การทำงานกำหนดตำแหน่งหมุดของหุ่นยนต์จำเป็นต้องมีการควบคุมตำแหน่งและแรงของหุ่นยนต์ซึ่งเป็นการควบคุมตำแหน่ง/แรงแบบไฮบริด รวมทั้งอุปกรณ์คอมไพลอันท์แบบพาสซีฟที่ฐานพื้นที่ทำงานเพื่อช่วยให้การเคลื่อนที่ระหว่างหุ่นยนต์กับชิ้นงานเป็นแบบคอมไพลอันท์ เพื่อให้สามารถปักหมุดลงหลุมได้ง่ายขึ้นและลดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับชิ้นงานและหุ่นยนต์ วิทยานิพนธ์นี้จึงนำหลักการของฟิตต์มาพัฒนาวิธีการประเมินและประยุกต์ให้เหมาะสมเพื่อประเมินสมรรถนะการทำงานของหุ่นยนต์ร่วมกับมนุษย์ ได้ข้อสรุปว่า ประการแรก มนุษย์จับปลายแขนหุ่นยนต์ปักหมุดมีสมรรถนะการทำงานดีกว่ามนุษย์ควบคุมหุ่นยนต์โดยใช้อุปกรณ์ควบคุมแฮปติกที่มีเพียงการควบคุมตำแหน่ง และแฮปติกที่มีการควบคุมทั้งตำแหน่งและแรง โดยเป็นการควบคุมแรงในแนวระนาบผ่านทางระบบควบคุม การใช้แฮปติกทั้งสองแบบมีสมรรถนะการทำงานใกล้เคียงกัน ประการต่อมา คือ การใช้เครื่องมือกระทำกับชิ้นงานหรือแท่งหมุด ซึ่งเป็นแท่งทรงกระบอกขนาดเล็กกว่าขนาดหลุมที่ปักลงไปจะมีสมรรถนะการทำงานดีกว่าการใช้แท่งทรงกระบอกขนาดพอดีขนาดหลุม เนื่องจากดัชนีความยากของการทำงานแตกต่างกัน และประการสุดท้าย พบว่า การทำงานโดยการมองชิ้นงานโดยตรงไม่ผ่านระบบภาพจะมีสมรรถนะการทำงานดีกว่าการใช้ระบบภาพในการควบคุมหุ่นยนต์