จลนศาสตร์และการควบคุมหุ่นยนต์โคบอทแขนกลสามมิติ

Abstract

หุ่นยนต์โคบอทแขนกลสามมิติคือหุ่นยนต์ระบบแบบพาสซีฟ ที่ถูกออกแบบมาสำหรับทำงานร่วมกับมนุษย์โดยตรงได้อย่างปลอดภัย หุ่นยนต์โคบอทนี้ใช้ซีวีทีประเภทล้อสามชุดสำหรับควบคุมแกนหมุนทั้งสาม โรล, ฟิตช์ และยอว์ (roll, pitch and yaw) ของทรงกลม และใช้กลไกแขนกลและระบบส่งกำลังแปลงการหมุนเคลื่อนที่ของทรงกลมเป็นพื้นที่ใช้งานแบบคาร์ทีเชียนเชิงเส้น X, Y และ Z งานวิจัยนี้อธิบายถึงการออกแบบและสร้างต้นแบบหุ่นยนต์โคบอทแขนกลสามมิติอย่างละเอียด และได้หาสมการจลนศาสตร์ของหุ่นยนต์โคบอทนี้โดยแบ่งลำดับความสัมพันธ์เชิงกายภาพออกเป็นห้าปริภูมิ ประกอบด้วย ปริภูมิตำแหน่งปลาย ปริภูมิข้อต่อ ปริภูมิการเคลื่อนที่ทรงกลม ปริภูมิการจับคู่ และ ปริภูมิการปรับอัตราทด โดยวิเคราะห์หาความสัมพันธ์ทางจลนศาสตร์ของแต่ละปริภูมิ และได้จำลองการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์โดยใช้สมการจลนศาสตร์เหล่านี้เพื่อพิสูจน์ความถูกต้อง ระบบควบคุมของหุ่นยนต์โคบอทมีความซับซ้อนโดยประกอบไปด้วยการควบคุมแบบป้อนล่วงหน้า และการควบคุมแบบป้อนกลับ ผลการทดลองของการเคลื่อนที่เมื่อทำงานร่วมกับมนุษย์ในเส้นทางที่กำหนดไว้พบว่า ระบบควบคุมสามารถลดความผิดพลาด แขนกลสามารถเคลื่อนที่ได้เรียบลื่น และต่อเนื่อง สามารถตามเส้นทางได้อย่างน่าพอใจ