หุ่นยนต์ในอุตสาหกรรม

 ความเป็นมาและชนิดของหุ่นยนต์งานเชื่อม

หุ่นยนต์ได้รับความสนใจจากโลกภาพยนตร์ เรื่อง สตาร์วอร์ (Star Wars) ที่มี R2D2 (อาทูดีทู) และเพื่อนสนิท C3PO (ซีทีพีโอ) โดยหุ่นยนต์อุตสาหกรรมมีความหลากหลาย สำหรับหุ่นยนต์อุตสาหกรรมรุ่นแรกที่เสร็จสมบูรณ์ที่ได้จดสิทธิบัตรในปี ค.ศ. 1970 (พ.ศ. 2513) ซึ่ง จอร์จ ซี ดีโวท์ (George C Devol) โดยเขาได้ทำการผสมผสานของแขนกลระหว่างการแสดงผลงานทางเทคโนโลยีของการควบคุมตัวเลข จึงเรียกอุปกรณ์นี้ว่า “อุปกรณ์ควบคุมโปรแกรม” (Program-Controlled Equipment) โดยมี โจเซฟ เอฟ เอนเจลเบอร์เกอร์ (Joseph F. Engelberger) ทำงานร่วมกับ ดีโวท์ (Devol) ต่อมาโจเซฟ เอฟ เอนเจลเบอร์เกอร์ ได้เป็นที่รู้จักว่าเป็น “บิดาของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม” ในการคิดการเคลื่อนที่และยังสนับสนุนความคิดตลอดจนยังให้ชื่อมันว่า “หุ่นยนต์” (Robot) ซึ่งมีพื้นฐานมาจากภาษาเชก (เชกโกสโลวาเกีย : Czech) ที่มีคำว่า “โรบ็อทตา” (Robota) โดยมีความหมายว่า ผู้ใช้แรงงาน (Forced Labor) ในปี ค.ศ. 1920 (พ.ศ. 2463) คาเรล คาเปก (Karel Capek's) ได้เขียนบทละครล้อการเมืองเรื่อง รอสซูมิ ยูนิเวอร์ซัล โรบ็อท (Rossum’s Universal Robots) RUR โดยสามารถตีความตามความหมายว่า “ใช้แรงงานอย่างกับทาส” 

 .

แต่ดั้งเดิม "หุ่นยนต์" หรือ “โรบ็อท” (Robot) ได้ถูกกำหนดตามหน้าที่ของอุปกรณ์การผลิตด้วยระบบอัตโนมัติหรือเครื่องจักรที่ปฏิบัติตามหน้าที่ด้วยตัวของมันเอง เปรียบเหมือนมนุษย์ที่ขาดอารมณ์และความรู้สึกหรือคนงานที่ไม่มีความรู้สึก และยังสามารถทำงานหนักได้มากกว่ามนุษย์เป็นสองเท่า สำหรับในปัจจุบันประเทศสหรัฐอเมริกาได้เลิกใช้ความหมายนี้แล้ว โดยหุ่นยนต์ได้ถูกกำหนดตามความสามารถในการตั้งโปรแกรมได้หลายๆ ครั้ง 

 .

ไอแซก อาสิมอฟ (Isaac Asimof) หนึ่งในนักเขียนเรื่องที่เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ที่น่าเชื่อถือมาก เป็นคนแรกที่ใช้คำว่า “ศาสตร์หุ่นยนต์” (Robotics) ซึ่งได้ทำการตั้งกฎไว้ 3 ข้อ คือ 

1. หุ่นยนต์จะต้องไม่ทำร้ายมนุษย์หรือไม่นำผู้ใดผู้หนึ่งไปสู่อันต2. หุ่นยนต์จะต้องเชื่อฟังมนุษย์เสมอ เว้นเสียแต่คำสั่งนั้นจะขัดแย้งกับกฎข้อที่ 1.     .1. ส่วนที่ประกอบกันเป็นตัวหุ่นยนต์  .

1.1 ประกอบด้วยฐาน (Base) แขนหุ่นยนต์ (Arm) ระบบการเคลื่อนที่ (Drive System) ที่ออกแบบเพื่อการเคลื่อนที่ของวัตถุให้เกิดประโยชน์ได้หลายๆ หน้าที่ด้วยกัน เช่น ยกหรือหยิบจับชิ้นส่วน และยังสามารถเคลื่อนย้ายวัตถุอุปกรณ์ เครื่องมือ หรืออุปกรณ์พิเศษต่างๆ โดยอาศัยวิธีการของตัวแปรโปรแกรมของการเคลื่อนที่ที่เปลี่ยนไป สำหรับผลของการปฏิบัติงานหรือสมรรถนะอันหลากหลายของการทำงานได้ตามความต้องการของงานนั้นๆ นี่คือคำนิยามของสมาคมอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ ในญี่ปุ่นสมาคมหุ่นยนต์แห่งอุตสาหกรรมญี่ปุ่น (JIRA : The Japan Industrial Robot Association) ได้ให้ความหมายของหุ่นยนต์ไว้ 6 ประเภท ดังนี้ คือ

 .1.1.1 หุ่นยนต์ที่ถูกควบคุมด้วยมือ (Manual Manipulator) คือ การทำงานโดยผู้ปฏิบัติงานคอยควบคุมเครื่องโดยตรงของงานส่วนหนึ่งหรือทั้งหมด ซึ่งปราศจากโปรแกรมใดๆ .

1.1.2 หุ่นยนต์ที่ปฏิบัติตามลำดับอย่างแน่นอน (Fixed–Sequence Robot) สามารถทำงานตามกำหนดได้ซ้ำๆ อีก หรือทำงานได้อย่างต่อเนื่องกันหลายครั้งหลายหนตามขั้นตอนที่ได้กำหนดไว้แน่นอนล่วงหน้าตามลำดับ และไม่สามารถทำการเปลี่ยนแปลงได้โดยง่าย ซึ่งการเคลื่อนที่ได้ถูกกำหนดขอบเขตของการทำงาน 

 .

1.1.3 หุ่นยนต์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยง่ายและรวดเร็ว (Variable–Sequence Robot) มีลักษณะเหมือนกับหุ่นยนต์ที่ปฏิบัติตามลำดับอย่างแน่นอน ยกเว้นข้อมูลนั้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้ 

.

1.1.4 หุ่นยนต์ที่ทำงานย้อนกลับได้ (Playback Robot) เป็นหุ่นยนต์ที่ต้องอาศัยการทำงานจากผู้ปฏิบัติงานเป็นตัวอย่างครั้งแรกก่อน โดยขณะที่ผู้ปฏิบัติงานได้ทำงานอยู่นั้น หุ่นยนต์จะจดจำการทำงานทุกขั้นตอนเอาไว้ในหน่วยความจำ ซึ่งครั้งต่อๆ ไป หุ่นยนต์จะทำงานเองตามข้อมูลที่เก็บเอาไว้ จึงมีความสามารถทำงานย้อนกลับได้ ซึ่งสิ่งเหล่านี้ได้มาจากหน่วยความจำของการปฏิบัติงานเพื่อต้องการให้ปฏิบัติตามข้อมูล แต่ดัง้เดิมสามารถทำงานให้สำเร็จได้ภายใต้การควบคุมของมนุษย์ อันได้แก่ ลำดับขั้นตอน เงื่อนไข ตำแหน่ง หรือข้อมูลอื่นๆ

. 

1.1.5 หุ่นยนต์ที่ควบคุมด้วยตัวเลขหรือเอ็นซี (Numerical Control Robot : NC) คือ ส่วนที่ประกอบกันเป็นตัวหุ่นยนต์ที่สามารถกระทำตามเงื่อนไขของภาระหน้าที่ได้ตามลำดับ และการหาตำแหน่งโดยการสั่งผ่านทางตัวเลข เพื่อเป็นข้อมูลส่งเข้าสู่การ์ด โดยการเจาะให้เป็นรูหรือเทปกระดาษหรือดิจิตอลสวิตช์ (Digital Switch)

.

1.1.6 หุ่นยนต์ที่มีความสามารถในการเรียนรู้หรือหุ่นยนต์ที่มีสมองเทียม (Intelligent Robot) เป็นหุ่นยนต์ที่จัดอยู่ในระดับชั้นที่สูงที่สุด ซึ่งส่วนที่ประกอบกันเป็นตัวหุ่นยนต์ได้ถูกรวบรวมจากการสัมผัสและความรู้สึกในรับรู้จากการสัมผัส การจำแนก ความคิดรวบยอดหรือสรุป การเปลี่ยนแปลง เพื่อสำหรับในการตรวจและเปลี่ยนให้ถูกต้องตามสภาวะแวดล้อมที่เกิดขึ้นของงานด้วยความสามารถในการตัดสินใจ

.

2. ส่วนประกอบของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม             

ในการใช้งานด้านอุตสาหกรรม หุ่นยนต์ที่มีประโยชน์มากจะต้องประกอบด้วยเหตุผล หลักการต่างๆ และหลายๆ อย่างรวมเข้าด้วยกัน ดังนี้ คือ

2.1. จะต้องมีมือจับชิ้นส่วนของงานหรือหัวเชื่อมหรืออุปกรณ์ที่นำไปใช้ในการทำงานได้

2.2. แขนกลต้องมีความคล่องตัวอิสระสามารถทำการเคลื่อนที่ได้โดยสะดวก

2.3. ข้อมือจะต้องมีส่วนประกอบเพื่อความคล่องตัวในการทำงาน

2.4. มีกำลังเพียงพอที่จะยกน้ำหนักของชิ้นส่วนรวมทั้งน้ำหนักของตัวหุ่นยนต์เอง

2.5. สามารถควบคุมการทำงานและมีระบบป้อนกลับ

2.6. สามารถโปรแกรมและจัดลำดับขั้นการทำงานได้

2.7. ต้องตีความหมายของขั้นตอนการทำงานที่เก็บไว้ในรูปของโปรแกรมที่อยู่ในหน่วยความจำได้

2.8. ต้องทำงานได้อย่างรวดเร็วกว่าหรือเท่ากับหรือมากกว่ามนุษย์ที่ทำด้วยมือ

.3. หุ่นยนต์อุตสาหกรรม .

ประกอบด้วย 3 ส่วนที่สำคัญ ดังนี้

3.1 ลำตัว (Body) โดยลำตัวของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมประกอบด้วย ฐาน แขนกล มือ และลำตัว ซึ่งเป็นส่วนที่มีการเคลื่อนที่และจะต้องทำงานอยู่ตลอดเวลา บางครั้งอาจจะต้องทำการยกของหนัก ดังนั้น ลำตัวจะต้องมีโครงสร้างที่มีความ

.

3.2 ระบบของการควบคุม (Controller) เป็นส่วนที่ใช้ในการควบคุมการเคลื่อนที่ของลำตัวให้ทำงานได้ตามที่ต้องการ ส่วนนี้จะทำหน้าที่โปรเซสข้อมูลทั้งหลายที่ใช้ในการควบคุม และรับข้อมูลจากการวัด ออกคำสั่งให้กลไกแต่ละชิ้นในหุ่นยนต์ทำงาน การควบคุมแขนหุ่นยนต์ จะมีวิธีการควบคุมตามลำดับการทำงาน และควบคุมตำแหน่งหรือระยะทางโดยการควบคุมแบบป้อนกลับ เครื่องควบคุมส่วนใหญ่จะประกอบด้วยไมโครคอมพิวเตอร์อยู่ภายใน และแป้นพิมพ์ที่ใช้สำหรับป้อนข้อมูล ฯลฯ

.

3.3 ระบบของการขับเคลื่อน (Drive of System) เป็นส่วนที่จ่ายพลังงานป้อนให้ลำตัวของหุ่นยนต์ทำงาน ถ้าหุ่นยนต์ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ส่วนนี้จะเป็นส่วนจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับมอเตอร์แต่ละตัว บางครั้งส่วนขับเคลื่อนจะอยู่ภายในส่วนควบคุมด้วย แต่ถ้าหุ่นยนต์ขับเคลื่อนด้วยไฮดรอลิก จะต้องมีส่วนขับเคลื่อนแยกออกมาต่างหาก หุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนโดยใช้ลมก็ต้องมีแหล่งลมจ่ายเข้ามาเช่นเดียวกัน แต่อาจจะจ่ายให้อุปกรณ์อื่นๆ ในระบบด้วย ดังนั้นจึงควรรู้จักถึงหน้าที่การทำงานของระบบของการขับเคลื่อนโดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ระบบไฮดรอลิก ระบบของการขับเคลื่อนโดยใช้ลมหรือนิวแมติก

.4. ระบบของการขับเคลื่อนหุ่นยนต์ .

ปัจจุบันมีอยู่ 3 ลักษณะ คือ

4.1 ระบบของการขับเคลื่อนโดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้า  มอเตอร์ที่ใช้ขับเคลื่อนสำหรับหุ่นยนต์จะเป็นมอเตอร์แบบเซอร์โวมอเตอร์ (Servo Motor) เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงโดยทั้งนี้จะใช้ร่วมกับเซนเซอร์หรือทรานสดิวเซอร์ต่างๆ ทรานสดิวเซอร์ (Transducer) กล่าวคือ อุปกรณ์ที่แปลงค่าพารามิเตอร์ทางกายภาพ เช่น อุณหภูมิ ความดัน หรือน้ำหนักเป็นสัญญาณไฟฟ้าหรือที่นำมาใช้กับหุ่นยนต์ ก็ คือ การแปลงตำแหน่งและส่งสัญญาณดิจิตอลกลับไปยังชุดควบคุม เพื่อการประมวลผลและควบคุมตำแหน่งต่อไป) เพื่อสำหรับตรวจจับตำแหน่ง ความเร็วหรือความเร่ง แล้วส่งสัญญาณไปยังอุปกรณ์ควบคุม ดังนั้นการขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้านี้ให้ความละเอียดค่อนข้างเงียบและสามารถใช้กับมอเตอร์ขนาดเล็กในการเคลื่อนที่ได้ดี จึงทำให้มีสมรรถนะในการทำงานเพิ่มสูงขึ้น

.ลักษณะพิเศษของอุปกรณ์ทำงานหรือตัวกระตุ้น(Actuator) ของการขับเคลื่อนโดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้า สรุปได้ดังต่อไปนี้

- ประกอบด้วยระบบของพลังงานอันหลากหลายที่ได้จัดเตรียมไว้

- ระบบนี้ง่ายต่อการควบคุม และสามารถทำงานได้อย่างแม่นยำ

- อาจจะไม่ตอบสนองได้ดีเท่ากับระบบไฮดรอลิกและมีความยากกว่าระบบของการขับเคลื่อนโดยใช้ลม ณ ความกดดันต่ำ

- โดยปรกติมักจะใช้ตัวลดความเร็ว ซึ่งจะทำให้ไม่มีประสิทธิภาพ และอาจจะเกิดข้อผิดพลาดในขณะปฏิบัติงานได้

- มีหลายแบบด้วยกัน เช่น แบบแม่เหล็กถาวรในดีซีมอเตอร์(DC Motor) แบบสเต็ปปิ้งมอเตอร์ (Stepping Motor) มอเตอร์แบบนี้ไม่จำเป็นที่จะต้องใช้เซนเซอร์ในการตรวจ แต่จะใช้สัญญาณพัลล์ (Pulse) สั่งงานจากอุปกรณ์ควบคุมโดยตรง แบบวงจรพิมพ์  และแบบขับเคลื่อนโดยตรง ส่วนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับนั้น  มักไม่ค่อยนิยมนำมาใช้กับหุ่นยนต์ ทั้งนี้เพราะว่า  การควบคุมความเร็วหรือตำแหน่งค่อนข้างทำได้ยากกว่ามอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงนั่นเอง

- มีราคาถูก

- มักจะใช้กับอุตสาหกรรมขนาดเบา

.

ข้อดีและข้อเสียของระบบของการขับเคลื่อนโดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้า มีดังนี้ คือ

.

ข้อดี

- ความเร็ว

- มีความแม่นยำและแน่นอนในการควบคุม ระดับความเที่ยงตรงสูง และสามารถทำซ้ำได้ดี จึงทำให้มีประสิทธิภาพสูง

- ราคาต่ำ เพราะไม่ต้องใช้แหล่งจ่ายพลังงานที่มีราคาแพง

- สะอาดและเงียบ

- เปรียบเทียบด้านต้นทุนจะไม่สูงมากนัก

- ใช้กับโหลดขนาดใหญ่

- โครงสร้างไม่ซับซ้อนทำให้ง่ายต่อการซ่อมบำรุง- ใช้ขนย้ายน้ำหนักบรรทุกขนาดเล็กถึงขนาดปานกลาง

- มีส่วนของระบบความดันอากาศและความดันน้ำมันประกอบเล็กๆ น้อย

.

ข้อเสีย

- ต้องการกลไกสำหรับใช้ในการเบรก

- การบำรุงแปรงถ่านจำเป็นกับดีซีมอเตอร์

- ไม่สามารถที่จะรักษาระดับกำลังที่ก่อให้เกิดการหมุนให้คงที่ไว้ได้ ในที่ระดับความเร็วรอบต่างๆ กัน- อาจจะเสียหายได้หากน้ำหนักที่รับไว้นั้นมากพอที่จะทำให้มอเตอร์หยุด

- มีอัตราส่วนระหว่างกำลังที่ได้จากมอเตอร์ต่อน้ำหนักของมอเตอร์นั้นต่ำจึงจำเป็นต้องใช้มอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่

.

4.2 ระบบไฮดรอลิก เป็นระบบที่ง่ายต่อการดูแลรักษา ทนทาน การเคลื่อนที่ทำได้รวดเร็ว และเหมาะสมกับงานขนาดใหญ่หรืออุตสาหกรรมหนัก หุ่นยนต์เหล่านี้จะถูกออกแบบมาให้ใช้ประโยชน์จากความได้เปรียบทางกล ซึ่งสามารถใช้พลังงานของของไหลหรือน้ำมันได้ แต่อย่างไรก็ตาม เนื่องจากหุ่นยนต์ที่ใช้พลังงานไฮดรอลิกจะต้องอาศัยพลังงานความดันของน้ำมันจึงจำเป็นต้องมีชุดต้นกำลังที่ใช้ขับด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าอยู่ดี

.

ลักษณะพิเศษของอุปกรณ์ทำงานหรือตัวกระตุ้น (Actuator) ของระบบไฮดรอลิก อาจจะสรุปดังต่อไปนี้

- เป็นระบบลูกสูบแบบเชิงเส้น และแบบเชิงมุมหรือแบบใบพัดโรตารี (Rotary Vane)

- ณ อัตราพลังงานสูงต่อน้ำหนัก เหมาะสมที่จะใช้สำหรับโหลดสูงที่ความเร็วปานกลาง

- การควบคุมง่าย เนื่องจากความหนืดในระบบไฮดรอลิก

- รักษากำลังที่ทำให้เกิดการหมุนได้คงที่ตลอดในระดับความเร็วต่างๆ กัน กำลังที่ก่อให้เกิดการหมุนนั้นยังคงอยู่ในระดับที่สูงในระดับเดียวกับเมื่อตอนเริ่มสตาร์ท (ความเร็วเท่ากับ 0) และมีความสามารถด้านการรับน้ำหนักได้ดี

.ข้อดีและข้อเสียของระบบของการขับเคลื่อนโดยใช้ระบบไฮดรอลิก  ดังนี้  .

ข้อดี

- ปลอดภัยกับสภาพแวดล้อม เช่นการ พ่นสี

- ใช้กับโหลดขนาดใหญ่

- สามารถที่จะรักษาระดับกำลังที่ก่อให้เกิดการหมุนได้ตลอดของช่วงเวลานานๆ โดยไม่ทำให้เกิดความเสียหายเมื่อหยุดการทำงาน

- สามารถขนย้ายน้ำหนักบรรทุกได้มากถึง 2,000 ปอนด์ (907 กิโลกรัม) หรือมากกว่านั้น

- มีความเร็วและความแม่นยำในการวางตำแหน่งอยู่ในระดับปานกลาง

.

ข้อเสีย

- เกิดการลดประสิทธิภาพในการทำงาน อันเนื่องมาจากการรั่วซึมของน้ำมันออกจากระบบ จึงก่อให้เกิดความรำคาญ

- ต้องมีเครื่องกรอง

- ในระบบไฮดรอลิกอาจจะเกิดฟองอากาศที่ก่อให้เกิดความยากลำบากในการเคลื่อนที่ จึงต้องมีเครื่องดักอากาศ

- ให้ความเที่ยงตรงในการทำงานน้อยกว่าการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า แต่มากกว่าระบบการขับเคลื่อนโดยใช้ลม เพราะว่าน้ำมันนั้นไม่สามารถที่จะอัดตัวได้แบบลม นั่นเองคือ มันไม่สามารถที่จะเปลี่ยนแปลงปริมาตรของมันเองได้ เพราะว่าการเปลี่ยนแปลงปริมาตรเป็นผลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความดัน

- ต้องการแหล่งจ่ายกำลังที่มีราคาสูง จึงทำให้มีราคาแพง

- ต้องการการดูแลรักษาเป็นอย่างดีและต้นทุนในการดูแลรักษามีราคาสูง

- ต้องการวาล์วที่มีความเที่ยงตรงแน่นอนซึ่งมีราคาสูง

- นอกจากนั้นอาจเกิดเสียงดังที่มาจากปั้ม 

- เซอร์โวมอเตอร์ ที่ใช้ควบคุมการไหลของเหลวให้เคลื่อนที่ ต้องติดตั้งให้อยู่ใกล้กับอุปกรณ์ทำงานหรือตัวกระตุ้น เพื่อเพิ่มแรงขึ้นในระบบควบคุม  เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมของอากาศที่รุนแรง อันเกิดมาจาก ฝุ่น ความสกปรก และความชื้น 

.

5.3 ระบบของการขับเคลื่อนโดยใช้ลมหรือนิวแมติก เป็นระบบที่ใช้กับหุ่นยนต์ขนาดเล็กและเป็นระบบที่ไม่ยุ่งยากในการใช้งาน หุ่นยนต์ระบบนี้ค่อนข้างจะได้รับความนิยมมากกว่าหุ่นยนต์ที่ใช้ไฮดรอลิก ทั้งนี้เนื่องมาจากระบบนี้มีค่าใช้จ่ายต่ำกว่าระบบไฮดรอลิก โดยมีโครงสร้างของระบบที่คล้ายคลึงกันกับระบบการขับเคลื่อนด้วยไฮดรอลิก

.

ลักษณะพิเศษของอุปกรณ์ทำงานหรือตัวกระตุ้น (Actuator) ของระบบของการขับเคลื่อนโดยใช้ลม อาจจะสรุปดังต่อไปนี้ คือ

5.3.1 ใช้กับงานที่ไม่ต้องการส่วนที่ประกอบกันเป็นตัวหุ่นยนต์มากนัก

5.3.2 โดยปรกติใช้กับเครื่องจักรในการหยุดในตำแหน่งที่แม่นยำโดยการควบคุมแบบน็อนเซอร์โว (Nonservo)

5.3.3 ส่วนใหญ่ใช้ระบบลูกสูบเดี่ยวหรือคู่ หรือโรตารีแบบใบพัด

5.3.4 โดยตัวมันเองแล้ว จะมีน้ำหนักเบา ณ ความดันใช้งานแบบปานกลาง

5.3.5 แรงที่ได้จากลมอัดจะต่ำกว่าแรงที่ได้จากน้ำมันไฮดรอลิก

5.3.6 การควบคุมโดยส่วนใหญ่จะอาศัยการทำงานเป็นแบบจุดต่อจุด

.ข้อดีและข้อเสียของระบบของการขับเคลื่อนโดยใช้ระบบโดยใช้ลม ดังนี้ คือ.

ข้อดี

- ปรกติจะนำมาใช้กับเครื่องจักรที่มีระบบไม่ซับซ้อน เพราะจะมีตัวหยุดกลไก เป็นตัวทำให้ก้านสูบเคลื่อนที่จนกระทั่งทำให้ก้านสูบหยุด ด้วยเหตุนี้ผลที่ได้รับจากการหยุดการเคลื่อนที่จึงมีระดับความเที่ยงตรงสูง

- การใช้งานจะอยู่ในเครื่องจักรที่มีระบบง่ายๆ

-ให้ความเร็วในการทำงานได้สูงสุด

- ต้นทุนต่ำ เมื่อเทียบกับการขับเคลื่อนชนิดอื่นๆ

- ง่ายต่อการบำรุงรักษา

- สามารถที่จะรักษาระดับกำลังที่ก่อให้เกิดการหมุนให้คงที่ตลอดไว้ได้ในระดับความเร็วที่ต่างๆ กัน (แต่น้อยกว่าในระบบขับเคลื่อนด้วยไฮดรอลิก)

- สามารถที่จะรักษาระดับกำลังที่ก่อให้เกิดการหมุนได้ตลอดช่วงเวลานานๆ โดยไม่ทำให้เกิดความเสียหาย เมื่อหยุดการทำงาน

- งานที่มีความจำเป็นที่จะต้องใช้ต้นทุนต่ำ

- สามารถขนย้ายน้ำหนักบรรทุกได้ทั้งขนาดเล็กและขนาดปานกลาง

.ข้อเสีย

- เมื่ออากาศมีการอัดตัวได้ในระดับที่สูง ทำให้ความสามารถในการควบคุมผลที่จะเกิดตลอดขอบเขตการทำงานนั้นลดความเที่ยงตรงแม่นยำลง

- ไม่สามารถที่จะให้การทำงานที่เที่ยงตรงแม่นยำสูงๆ ได้

- มีปัญหาของการสั่นสะเทือนขณะหมุนของแขนกล เมื่อมอเตอร์ระบบนิวแมติกหรือกระบอกสูบหยุดการทำงาน

- ต้องการสารหล่อลื่นให้กับกระบอกสูบ

- มีกำลังน้อย   - เคลื่อนที่โหลดขนาดใหญ่ไม่ได้  .

โครงสร้างของลำตัว ประกอบด้วย แขน และมือ ส่วนต่อระหว่างแขนและมือเรียกว่า ข้อต่อ ปกติแขนจะเคลื่อนที่ไปอยู่ในตำแหน่งที่กำหนดโดย ระยะพิกัด 3 มิติ และมือจะหมุนทำมุมตามที่กำหนดในการทำงาน การทำงานของแขนหุ่นยนต์ ณ จุดใดจุดหนึ่ง ใน 3 มิตินั้น จะต้องมีแขนที่มีระดับความอิสระในการเคลื่อนที่ 3 ทิศทาง คือ C, U, และ Z ส่วนมือจะมีระดับความอิสระในการเคลื่อนที่ 3 ทิศทาง เช่นเดียวกัน คือ (a, b และ g) รวมระดับความอิสระในการเคลื่อนที่ทั้งหมดเท่ากับ 6 ทิศทาง 

ระบบขนถ่ายวัสดุอัตโนมัติ

 ระบบขนถ่ายวัสดุ

                 ความหมายของการขนถ่ายวัสดุ การที่จะให้ได้มาซึ่งผลผลิตที่อยู่ในรูปของสินค้าและบริการนั้น จะเห็นว่า ในระบบการผลิต ต้องมีการ เคลื่อนที่ ด้วยเหตุนี้ จึงมีระบบการขนถ่ายวัสดุเกิดขึ้น ค าว่า การขนถ่ายวัสดุ(Materials Handling) หมายถึง การจัดเตรียมสถานที่และต าแหน่งของวัสดุเพื่อ อำนวยความสะดวกในการเคลื่อนย้าย หรือเก็บรักษา ซึ่งการที่จะท ำให้เกิดสิ่งเหล่านี้ได้ ต้องอาศัยศิลปะในการสรร หาเครื่องมือและอุปกรณ์การขนถ่ายวัสดุมาใช้ให้เหมาะสม กับงาน นอกจากนั้น ยังต้องมีศิลปะในการออกแบบสร้าง เครื่องมือหรืออุปกรณ์ต่างๆให้เหมาะสม และเป็นไปอย่างมีระบบตามหลักการ ความส าคัญ ของการขนถ่ายวัสดุ ทางวิทยาศาสตร์หรือสรุปง่ายๆ ก็คือ ต้องอาศัยศิลปะและวิทยาศาสตร์ใน การกำหนด วิธีการขนถ่ายวัสดุนั่นเอง 3. องค์ประกอบส าคัญของการขนถ่ายวัสดุ ในระบบการขนถ่ายวัสดุ ควรคำนึงถึงองค์ประกอบที่สำคัญ 4 ประการ คือ - การเคลื่อนที่ (Motion) - เวลา (Time) - ปริมาณ (Quantity) - เนื้อที่ เนื้อที่ (Space)

AGV

            รถขนส่งเคลื่อนที่อัตโนมัติ AGV มีหลายชนิดให้เลือกตามความเหมาะสมของการใช้งานตั้งแต่ การใช้งานแบบลากจูง container ,แบบยก container จนถึงแบบรถยก (Forklift) ในลักษณะต่างๆ โดยมีระบบควบคุมเส้นทางและนำทางการขับเคลื่อน (The Vihicle Navigation & Guidance System) ด้วยการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กที่ฝังอยู่ในพื้นผิวทางเดินรถ AGV หรือแบบควบคุมโดยการ ตรวจจับด้วยแสงเลเซอร์เพื่อให้รถ AGV สามารถเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่กำหนดได้

รถ AGV แต่ละชนิดรับน้ำหนักได้ต่างกันตั้งแต่ 400-1,200 กิโลกรัม หรือมากกว่า ขึ้นอยู่กับการใช้งานแต่ละประเภท โดยมีความเร็วในการขับเคลื่อน 1.2-1.7 เมตร ต่อวินาที

            รถ AGV ทุกคันจะติดตั้งระบบเลเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวที่ประกันได้ว่ามีระดับความปลอดภัยสูงสุด โดยติดตั้งทั้งด้านหน้าและหลังของตัวรถ และแบ่งการเตือนภัยออกเป็น 2 พื้นที่ คือ พื้นที่เตือนภัย( Warning Area)และพื้นที่หยุด (Stopping Area) กล่าวคือ ถ้ามีบุคคลเดินเข้าในเขตพื้นที่เตือนภัย รถ AGV จะลดความเร็วลงจากความเร็วสูงสุด (Maximum Speed) เป็นลักษณะแบบเคลื่อนที่ช้า (Crawling Speed) และถ้าตรวจจับได้ในพื้นที่หยุด รถ AGV จะหยุดทันที โดยระยะทางของพื้นที่เตือนและพื้นที่หยุด จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับระดับความเร็วของรถ AGV

ทั้งนี้แบตเตอรี่ที่ใช้เป็นแบบ Maintenace Free สามารถใช้งานได้ติดต่อกันแบบต่อเนื่องนานถึง 8-10 ชั่วโมง โดยไม่ต้องนำแบตเตอรี่ออกจากตัวรถ

ประโยนช์ของรถ AGV 

      รถ AGV power stacker 1 คัน สามารถขับเคลื่อนโดยไม่ต้องใช้พนักงานขับ จะสามารถประหยัด 

ค่าแรงคนงาน ได้ดังนี้ (ประมาณการที่ค่าแรงขั้นต่ำ300บาท และค่าสวัสดิการอื่นๆ)

เพิ่มประสิทธิภาพและปริมาณการทำงาน 

       รถAGV เริ่มงานได้ตรงเวลา ตั้งแต่ 8 โมงเช้า ถึง 5 โมงเย็นโดยไม่ต้องหยุดพัก เข้าห้องน้ำ ทานกาแฟ สูบบุหรี่ หรือ คุยโทรศัพท์ รถAGV ไม่ลาหยุด หรือ ลากิจ ไม่ขาดงานบ่อย งานจะเดินได้สม่ำเสมอ 

กรณี รถเสียทางบริษัทมีบริการ Service online เป็นบริการที่รวดเร็ว และมีค่าใช้จ่ายน้อย หรือถ้าต้อง มีการ service onsite เราก็สามารถบริการได้รวดเร็ว
เพราะเป็นช่างในเมืองไทย ไม่ต้องรอจากต่างประเทศ ความคุ้มทุนจึงเกิดจากปริมาณงานที่เพิ่มขึ้นด้วย

ลดต้นทุนแฝงด้านความเสียหายที่เกิดจากคนขับ

      ความ ผิดพลาดจากมนุษย์เป็นเรื่องปรกติ การขับเฉี่ยว ชน เกิดขึ้นจากความประมาท เลินเล่อ ซึ่งจะไม่เกิดขึ้นกับรถAGV เป็นการลดความเสียหายของสินค้า
และตัวรถยกเองก็มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น 

การ ลงทุนด้าน Automation จึงเป็นการลงทุนที่คุ้มในระยะยาว ช่วยลดต้นทุนความเสียหาย โดยการควบคุมด้วยโปรแกรมอัตโนมัติ และ อุปกรณ์ป้องกันการเฉี่ยวชนความคุ้มทุนจะมาอยู่ที่ประสิทธิภาพการทำงานที่ ปราศจากอุบัติเหตุ ลดค่าใช้จ่ายการซ่อมแซม

เพิ่มภาพลักษณ์ที่ทันสมัยให้แก่บริษัท

      เป็น ผลดี ด้านจิตวิทยา ทำให้บริษัทก้าวทันยุค เทียบเท่ากับบริษัทระดับโลก ซึ่งใช้ระบบAutomation  มานานนับทศวรรษแล้ว ในการติดต่อกับลูกค้า โดยเฉพาะบริษัททีมีการติดต่อกับต่างประเทศเจ้าของกิจการจะรู้สึกได้เองว่า คุ้ม ที่ได้ปรับปรุงกิจการให้ทันสมัยขึ้น

ระบบการจัดเก็บและการเรียกคืนวัสดุอัตโนมัติ

 ระบบเทคโนโลยีกับการจัดการคลังสินค้า

               ระบบเทคโนโลยีเพื่อการจัดการคลังสินค้า นอกจากจะใช้ระบบซอฟแวร์ในการบริหารคลังสินค้าแล้ว ปัจจุบันทุกคลังสินค้าได้นำระบบ Barcode มาใช้เพื่อเป็นการสนับสนุนกิจกรรมต่าง ๆ ทางธุรกิจ ซึ่งถือว่าเป็นระบบเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพสูงมากในเรื่องการลดความผิดพลาด สามารถเก็บรวบรวมข้อมูล ตรวจเช็คสินค้าโดยไม่ต้องใช้คนนับ ลดความผิดพลาดในการทำงานได้มาก นอกจากนี้ยังมีคลังสินค้าสมัยใหม่เป็นจำนวนมากที่เริ่มนำเทคโนโลยี RFID (Radio Frequency Identification) มาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานในคลังสินค้าให้สะดวก และรวดเร็ว ลดความผิดพลาดจากการทำงาน สามารถสนับสนุนกิจกรรมต่าง ๆ ภายในคลังสินค้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดต้นทุนการดำเนินงาน ลดความซ้ำซ้อนจากการทำงาน ระบบเทคโนโลยีที่ใช้กับคลังสินค้าสามารถแบ่งได้เป็น 4 ส่วน ดังนี้

                          1. เทคโนโลยีที่เป็นโปรแกรมคุมเครื่อง

                          2. เทคโนโลยีที่เป็นโปรแกรมจัดการวัสดุและสินค้าคงคลัง

                          3. ระบบฐานข้อมูล (Database System)

                          4. เทคโนโลยีในการบ่งบอกและติดตามสินค้า

       โดยมีรายละเอียดและสาระสำคัญของระบบเทคโนโลยีที่ใช้ในคลังสินค้า ดังนี้

                          1. เทคโนโลยีที่เป็นโปรแกรมควบคุมเครื่อง ประกอบด้วย ส่วนสำคัญ 4 ส่วน ดังนี้

                           1.1 Computer Aided Design (CAD) หมายถึง การใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ถูกออกแบบขึ้นเพื่อใช้ในการออกแบบผลิตภัณฑ์ ซึ่งช่วยประหยัดเวลา แรงงาน และค่าใช้จ่ายต่าง ๆ ลดความสูญเสียและเสียหายในส่วนงานขององค์การ ใช้มากในกระบวนการผลิต

                           1.2 Computer Aided Manufacturing (CAM) หมายถึงการใช้คอมพิวเตอร์เข้าควบคุมเครื่องจักรและเครื่อง มือต่าง ๆ ที่ใช้อยู่ในกระ บวนการผลิตแต่ละจุด ช่วยในการวางผังในกระบวนการ ระบบการใช้ในปัจจุบันจะใช้เชื่อมโยงระหว่างกระบวนการผลิตกับการจัดซื้อ การจัดเก็บรักษา และสินค้าคงคลังต่าง ๆ ให้อยู่ในสภาวะที่สมดุล และเหมาะสม

                        1.3 ระบบการจัดเก็บสินค้าอัตโนมัติ AS/RS (Automatic Storage & Retrieval System) เป็นวิธีการควบคุมทางคอมพิวเตอร์สำหรับการเก็บ และการนำเอาสินค้าหรือผลิตภัณฑ์ออกมาจากสถานที่จัดเก็บ

                          1.4 ระบบควบคุมพาหนะนำทางอัตโนมัติ AGVs (Automated guided vehicles) เป็นส่วนประกอบคอมพิวเตอร์ในการควบคุมการทำงานของพาหนะทำงานอัตโนมัติ ที่เชื่อมต่อกับระบบขนถ่ายอื่น ๆ เช่น สายพาน การนำทางพาหนะสามารถใช้ระบบนำทางด้วยเลเซอร์ การฝังสายไฟใต้พื้น หรือฝังแม่เหล็กลงในพื้นคลังสินค้าและควบคุมการทำงานของพาหนะที่ใช้ในการขนถ่ายสินค้าด้วยคอมพิวเตอร์ พาหนะเหล่านี้เป็นรถบรรทุกพลังงานไฟฟ้าไม่ใช้คนขับ ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ทำงานตามคำสั่งด้วยระบบคลื่นวิทยุ หรือการฝังสายใต้พื้น อุปกรณ์ควบคุมจะจับสัญญาณบนพาหนะว่ามีการเคลื่อนที่ตามกำหนดหรือไม่ สัญญาณจะถูกส่งไปยังมอเตอร์พวงมาลัยเพื่อบังคับทิศทางให้สามารถไปหยิบสินค้าจากสถานที่จัดเก็บไปส่งยังสถานที่ที่กำหนดระบบการจัดเก็บและเรียกคืนวัสดุอัตโนมัติ 

              ระบบการจัดเก็บและเรียกคืนวัสดุอัตโนมัติ

      ระบบการจัดเก็บและเรียกคืนวัสดุอัตโนมัติ (Automated Storage/Retrieval System  เรียกโดยย่อว่า AS/RS)  คือ การทำงานของระบบการจัดเก็บในคลังสินค้าหรือโกดัง ที่มีการควบคุมด้วยระบบการจัดเก็บวัสดุ การรับวัสดุ รวมทั้งการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์ขนถ่าย ที่ทำงานร่วมกับโรงงานและคลังสินค้า ซึ่งสามารถออกแบบการใช้งานให้เหมาะสมกับการทำงานลักษณะต่างๆได้ โดยทั่วไปแล้วปัจจัยที่มีผลต่อความสามารถในการจัดเก็บและเรียกใช้ของอุปกรณ์ แบบ AS/RS จะพิจารณาจากลักษณะโครงสร้างของหิ้งที่ใช้จัดเก็บ ความเร็วในการเคลื่อนของอุปกรณ์ AS/RS ทั้งในแนวดิ่งและแนวราบ

            ระบบ AS/RS แบ่งออกเป็นแบบต่าง ๆ ดังนี้

                       - Unit Load AS/RS

                       - Miniload AS/RS

                       - Man-on-Board AS/RS หรือ Manaboard AS/RS

                       - Automated Item Retrieval System

                       - Deep-Lane AS/RS

            องค์ประกอบพื้นฐานของระบบ AS/RS

                     1. โครงสร้างที่เก็บวัสดุ (Storage Structure)

                     2.  เครื่อง S/R (Storage/Retrieval Machine)

                     3.  หน่วยของการเก็บวัสดุ (Storage Module)

                     4.  สถานีหยิบและฝากวัสดุ (Pickup and Deposit Station)

           อุปกรณ์พิเศษของระบบ AS/RS

                    1. รถเคลื่อนย้ายช่องทางขนส่งวัสดุ (Aisle Transfer Car)

                    2. อุปกรณ์ตรวจสอบถังบรรจุวัสดุว่างเปล่า/เต็ม

                    3. สถานีวัดขนาดโหลด (Sizing Station)

                    4. สถานีบ่งชี้โหลด (Load Identification Station)

           การประยุกต์ใช้ระบบ AS/RS

                   การแยกใช้งานของระบบ AS/RS ออกเป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ คือ

                           1. จัดเก็บและเรียกคืน Unit Load

                           2. หยิบวัสดุตามสั่ง (Order picking)

                           3. ระบบจัดเก็บวัสดุระหว่างกระบวนการ

          การจัดเก็บวัสดุระหว่างกระบวนการ

                   1.ใช้เก็บชุดของชิ้นงานประกอบ

                   2. สนับสนุนการผลิตแบบ JIT

                   3. ใช้เป็นบัฟเฟอร์สำหรับจัดเก็บวัสดุ

                   4. สามารถใช้งานร่วมกันกับระบบบ่งชี้ชิ้นงานแบบอัตโนมัติ

                   5.ทำให้เกิดการควบคุมและการติดตามวัสดุอย่างมีประสิทธิภาพ

                   6. สนับสนุนการทำให้เกิดการทำงานแบบอัตโนมัติทั้งโรงงาน

ข้อดีของระบบ AS/RS

                 Automated Storage and Retrieval System เป็นระบบที่สามารถรับและจัดเก็บสินค้าเข้าคลังได้อย่างรวดเร็ว แม่นยำ ลดระยะเวลาการทำงาน และลดจำนวนพนักงานงานในการจะเก็บสินค้า ระบบ AS/RS จะคำนวณการจัดเก็บสินค้าที่มีอัตราการเคลื่อนไหวสูงไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสม สะดวกต่อการหยิบ อีกทั้งยังช่วยป้องกันความเสียหายในการขนย้ายสินค้า และช่วยจัดเรียงสินค้าให้เป็นระบบและระเบียบมากขึ้น ระบบสามารถนำไปใช้ร่วมกับ โปรแกรมระบบจัดการในคลังสินค้า (Warehouse Management System Software,

ประโยชน์ที่จะได้รับ

                    เพิ่มความรวดเร็วในการคัดแยกสินค้า, ลดเวลาการทำงานและลดงานที่ซ้ำซ้อน, คัดแยกถูกต้องแม่นยำ100%, ประหยัดพื้นที่คัดแยกสินค้า

                    ลดพื้นที่ในการจัดเก็บสินค้า, ลดพื้นที่ในการขนถ่ายสินค้า, เพิ่มปริมาณการจัดเก็บสินค้า, เพิ่มประสิทธิภาพในการเบิกจ่ายสินค้า, ทำงานรวดเร็ว แม่นยำ, บริหารทรัพยากรบุคคล, ประหยัดพลังงาน

                    ระบบ AS/RS เหมาะกับงานอุตสาหกรรมใหญ่ๆ  ที่มีการขนถ่ายสินค้าครั้งละมากๆ เพื่อความสะดวกรวดเร็วแม่นยำและประหยัดพลังงานคนในการขนย้าย