โดย เจมส์ เทย์เลอร์ ผู้จัดการทั่วไป ออนโรบอท เอเชียแปซิฟิก
 เจมส์ เทย์เลอร์ |
อุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์หรือ End-of-Arm Tooling (EOAT) คือหนึ่งในส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของระบบอัตโนมัติสำหรับอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ในขณะที่เทคโนโลยีการหยิบจับที่ยืดหยุ่นมีการพัฒนาไปอย่างมากในการหยิบและวางวัตถุต่าง ๆ เทคโนโลยีการรับสัมผัสก็ได้รับการเพิ่มขีดความสามารถในการควบคุมแรงกระทำ เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถวางและกำหนดตำแหน่งวัตถุต่าง ๆ ได้อย่างเที่ยงตรง ความสามารถด้านการรับสัมผัสในเซ็นเซอร์รับแรงกระทำ/แรงบิดและเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุใกล้เคียงขั้นสูง ยังช่วยให้หุ่นยนต์สามารถกำหนดเป้าหมายของวัตถุอย่างเหมาะสม ผ่านการใช้แรงกระทำที่เหมาะสมได้ |
นับเป็นเรื่องที่สำคัญอย่างยิ่งที่ธุรกิจต้องให้ความสำคัญกับการใช้งานที่หลากหลายของอุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์ ทั้งในส่วนอุปกรณ์การหยิบจับ เซ็นเซอร์ เครื่องเปลี่ยนอุปกรณ์ การควบคุมผ่านการมองเห็น ฯลฯ เพราะการผสมผสานรูปแบบการทำงานของเครื่องมือที่หลากหลายเหล่านี้ก่อให้เกิดมูลค่าที่จำเป็นของระบบอัตโนมัติสำหรับอุตสาหกรรม ตัวเซ็นเซอร์ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถกำหนดรูปแบบการผสมผสานอุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์ที่เหมาะสมในการผลิตเฉพาะทางได้ ยกตัวอย่างเช่น แทนที่จะพยายามใช้อุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์แบบก้านเดี่ยวเพื่อรับมือกับงานทุกประเภท เครื่องเปลี่ยนอุปกรณ์สามารถทำให้สิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้นได้ด้วยการเปลี่ยนชนิดตัวหยิบจับได้อย่างรวดเร็ว และเซ็นเซอร์ยังช่วยให้ตัวหยิบจับสามารถกำหนดตำแหน่งเส้นทางลำเลียงที่จะไม่เกิดการชนกันได้อีกด้วย
การให้ข้อมูลแก่ผู้ถือประโยชน์เกี่ยวกับประสิทธิภาพและประสิทธิผลของอุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์ถือว่ามีความสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมในการสร้างผลกำไรให้ได้มากที่สุด โดยเฉพาะตลาดเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ซึ่งมีการยอมรับอุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์อย่างมาก โดยกว่า 90% ของผู้นำธุรกิจในภูมิภาคนี้เห็นพ้องว่า การใช้งานเทคโนโลยีและนวัตกรรมใหม่จะช่วยยกระดับประสิทธิภาพของการดำเนินงานอุตสาหกรรมให้ดีเยี่ยมยิ่งขึ้น
เซ็นเซอร์เสริมระบบอัตโนมัติเพื่อการทำงานร่วมกับมนุษย์
ระบบการทำงานร่วมกับมนุษย์ส่วนใหญ่จำเป็นต้องมีการปรับแต่งที่ซับซ้อนเพื่อการทำงานกับวัตถุต่าง ๆ ซึ่งรวมถึงการกำหนดตำแหน่งของรายการวัตถุต่าง ๆ อย่างถูกต้อง การทำงานบนเส้นทางลำเลียงที่จะไม่เกิดการชนกัน การควบคุมแรงกระทำและการบริหารปฏิสัมพันธ์อันซับซ้อนระหว่างหุ่นยนต์กับสภาพแวดล้อมไปพร้อม ๆ กัน โดยเทคนิคการรับสัมผัสแบบใหม่ล่าสุดในเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุใกล้เคียงและเซ็นเซอร์รับแรงกระทำ/แรงบิด ช่วยให้อุปกรณ์หยิบจับสามารถโยกย้ายวัตถุได้โดยปราศจากการชนและความเสียหาย ทั้งยังช่วยให้อุปกรณ์หยิบจับสามารถจับยึดวัตถุต่าง ๆ ได้ด้วยแรงที่เหมาะสม ดังนั้น จึงสนับสนุนการทำงานร่วมกับมนุษย์ได้เป็นอย่างดี
 |
เซ็นเซอร์ทำงานเหมือนกับอุปกรณ์ระบุตำแหน่ง (GPS) โดยจะทำหน้าที่นำทางระบบอัตโนมัติเพื่อให้เอื้อต่อการทำงานร่วมกับมนุษย์ในรูปแบบใหม่ เซ็นเซอร์จะเป็นเสมือนอินเตอร์เฟซระหว่างวัตถุและสภาพแวดล้อม เพื่อมอบการตอบสนองบนพื้นฐานของผลลัพธ์งานที่ถูกกำหนดมา ซึ่งการทำงานในรูปแบบนี้พบได้มากในระบบอุตสาหกรรมหลากหลายสาขา ซึ่งทั้งกำลังการผลิตและคุณภาพของสินค้า ไปจนถึงความน่าเชื่อถือและความปลอดภัย ล้วนขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์บนอุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์ทั้งสิ้น เซ็นเซอร์ของออนโรบอตมาพร้อมกับชุดควบคุมแรงกระทำ โดยทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์จะทำงานส่งเสริมกันและกัน จึงสามารถนำไปใช้งานได้อย่างง่ายดายและลดต้นทุนในธุรกิจ ดังนั้น จึงไม่น่าแปลกใจที่การใช้งานในอุตสาหกรรมมีอัตราเพิ่มมากขึ้น และอุปสงค์ต่อการออกแบบและเทคนิคของเซ็นเซอร์รูปแบบใหม่ก็กำลังเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว รายรับต่อปีทั่วโลกจากการจำหน่ายเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุใกล้เคียง (Proximity Sensors) มีมูลค่ามากกว่า 1.2 ล้านดอลลาร์สหรัฐในช่วงปลายปี ค.ศ. 2017 จากข้อมูลของ Persistence Market Research โดยคาดการณ์ว่า ตลาดเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุใกล้เคียง (Proximity Sensors) และเซ็นเซอร์ตรวจจับระยะทาง (Displacement Sensor) ในเอเชียแปซิฟิกจะมีมูลค่าสูงถึง 1.8 พันล้านดอลลาร์ภายในปี ค.ศ. 2020 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (Compound Annual Growth Rate - CAGR) ราว 10.2% เนื่องจากภูมิภาคนี้กำลังเติบโตขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ |
เซ็นเซอร์ขั้นสูงที่เปลี่ยนโฉมระบบอัตโนมัติเพื่ออุตสาหกรรมสมัยใหม่
เซ็นเซอร์ช่วยตรวจจับตัวแปรต่าง ๆ เช่น แสง อุณหภูมิ และจุดการชนปะทะ ซึ่งนี่ถือเป็นหน้าที่การทำงานที่สำคัญที่ช่วยให้งานของระบบอัตโนมัติประสบความสำเร็จ และเนื่องจากมันมีความสำคัญมาก เซ็นเซอร์จึงถูกนำไปใช้งานในหลายรูปแบบกับระบบอัตโนมัติเพื่ออุตสาหกรรมในปัจจุบัน เนื่องจากคุณสมบัติของมันมีความหลากหลายและสารพัดประโยชน์มาก ธุรกิจจึงสามารถเลือกใช้งานทั้งเซ็นเซอร์ตรวจจับอุณหภูมิ เซ็นเซอร์ตรวจจับแรงดัน เซ็นเซอร์ระบบเครื่องกลไฟฟ้าจุลภาค (MEMS Sensor) เซ็นเซอร์ตรวจจับแรงบิด เซ็นเซอร์ตรวจจับตำแหน่งและวัตถุใกล้เคียง และเซ็นเซอร์ตรวจจับการเปล่งแสง และอื่น ๆ อีกมากมาย ขึ้นอยู่กับประเภทของงาน
เทคโนโลยีรับสัมผัสที่เป็นนวัตกรรมใหม่เหล่านี้ ทำให้งานที่เคยเป็นไปไม่ได้ในอดีตกลายเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นได้จริง ยกตัวอย่างเช่น อุปกรณ์หยิบจับรุ่นเก็คโกของออนโรบอต (OnRobot’s Gecko Gripper) ซึ่งใช้เซ็นเซอร์ขนาดเล็กมากที่ได้แรงบันดาลใจจากพื้นฐานทางชีววิทยา มาช่วยในการหยิบจับวัตถุรูปทรงแบนได้มีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการใช้ไฟฟ้าสถิตในปัจจุบัน
เซ็นเซอร์ต้องทำงานได้อย่างไร้ที่ติเนื่องจากมันเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของหุ่นยนต์ตลอดกระบวนการทำงาน ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเซ็นเซอร์ต้องทำหน้าที่แยกแยะระหว่างการเคลื่อนไหวหรือข้อมูลที่ถูกและผิด เพื่อให้อุปกรณ์หยิบจับสามารถตอบสนองได้ตามที่กำหนด
อุปกรณ์หยิบจับอัจฉริยะของออนโรบอต OnRobot’s RG2-FT ซึ่งเปิดตัวที่งาน 2018 International Manufacturing Technology Show มีการติดตั้งเซ็นเซอร์รับแรงกระทำ/แรงบิดและเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุใกล้เคียงแบบ 6 แกน ทำให้มันสามารถควบคุมทั้งตัวมันเองและหุ่นยนต์ให้ทำงานตามที่มนุษย์ผู้ควบคุมต้องการได้แม้จะไม่ได้ตั้งโปรแกรมกำหนดค่าตัวแปรที่แน่นอนไว้ล่วงหน้าก็ตาม ซึ่งก่อให้เกิดการทำงานร่วมกันอย่างแท้จริงระหว่างมนุษย์ผู้ปฏิบัติงานและการสนับสนุนจากหุ่นยนต์ผู้เป็นเสมือนเพื่อนร่วมงาน
|
เซ็นเซอร์ตรวจจับแรงบิดแบบ 6 แกนของออนโรบอต (OnRobot 6-axis force torque sensors) มีการตรวจสอบแรงกระทำและแรงบิดอย่างแม่นยำของทั้ง 6 ทิศทาง ซึ่งทำให้สามารถควบคุมการทำงานร่วมกับมนุษย์ที่ยากและซับซ้อนได้อย่างเที่ยงตรง อาทิ การประกอบชิ้นส่วน การขัดเงา การขัดกระดาษทราย โดยยังมาพร้อมกับซอฟต์แวร์ HEX ซึ่งรวบรวมการทำงานพิเศษต่าง ๆ เข้าไว้ด้วยกันเพื่อให้สามารถผสานเข้าสู่กระบวนการทำงานได้อย่างง่ายดาย การทำงานร่วมกับมนุษย์ อาทิ การตกแต่งพื้นผิว กลายเป็นงานที่ง่ายดายขึ้นด้วยการใช้เซ็นเซอร์ตรวจจับแรงกระทำและแรงบิด (F/T) เพราะมันช่วยให้หุ่นยนต์สามารถตรวจดูแนวเส้นและส่วนโค้งที่ซับซ้อนได้ทุกรูปแบบ จึงมอบชิ้นงานที่มีคุณภาพสมบูรณ์ ซึ่งหุ่นยนต์แบบเดิม ๆ ไม่สามารถทำได้ เซ็นเซอร์ตรวจจับแรงกระทำและแรงบิด (F/T) ของออนโรบอต มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมกับการทำงานที่ต้องใช้ความอดทนสูง โดยเฉพาะการรับมือกับชิ้นส่วนต่าง ๆ ของรถยนต์ ยกตัวอย่างเช่น การสอดลิ่มลงในหัวมอเตอร์ที่ต้องกำหนดทิศทางอย่างเหมาะสมและต้องการความแม่นยำสูง นอกจากนี้ การทำงานอื่น ๆ เช่น การขัดเงาและการขัดกระดาษทราย จำเป็นต้องใช้แรงที่สม่ำเสมอกระทำบนพื้นผิว เซ็นเซอร์ที่มีการตั้งค่าแรงกระทำและแรงบิด จึงมีประสิทธิภาพสูงในการทำงานประเภทนี้ทั้งกับเฟอร์นิเจอร์ การต่อเรือ และอุตสาหกรรมอากาศยาน เซ็นเซอร์ช่วยสร้างความเติบโตแก่ธุรกิจได้อย่างไร เซ็นเซอร์มอบความยืดหยุ่นในการทำงานแก่ธุรกิจเพื่อให้การทำงานร่วมกับมนุษย์ดำเนินไปแบบอัตโนมัติ เทคโนโลยีเซ็นเซอร์อัจฉริยะยังช่วยให้ธุรกิจสามารถรวบรวมข้อมูลที่แตกต่างกันและจัดให้อยู่ในหลักการเดียวกันแบบเรียลไทม์ เพื่อให้กลายเป็นข้อมูลที่ใช้งานได้และช่วยให้งานของระบบอัตโนมัติมีประสิทธิภาพสูงสุด |
ด้วยการเพิ่มหน้าที่การรับสัมผัสและการรับรู้ผ่านเซ็นเซอร์ ธุรกิจก็สามารถลดภาระงานของมนุษย์ให้น้อยลงได้โดยการลดขั้นตอนงานที่ต้องทำซ้ำๆ ที่อาจเกิดข้อผิดพลาด ดังนั้น จึงช่วยลดต้นทุนของระบบอัตโนมัติและต้นทุนการผลิตได้ สิ่งนี้นับว่ามีความสำคัญการในการสร้างความได้เปรียบทางการแข่งขันของภาคอุตสาหกรรมของภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ซึ่งจะช่วยดึงดูดความต้องการด้านการผลิตจากทั่วโลก การใช้เทคโนโลยีรูปแบบใหม่ เช่น เซ็นเซอร์ในหุ่นยนต์ ถูกคาดการณ์ว่าจะช่วยเพิ่มผลผลิตทางเศรษฐกิจต่อปีของภูมิภาคจาก 220 พันล้านดอลลาร์ ไปเป็น 625 พันล้านดอลลาร์ได้ภายในปี ค.ศ. 2030 จากข้อมูลของ McKinsey Global Institute
นักพัฒนาอุปกรณ์ปลายแขนหุ่นยนต์ยังคงทำงานเพื่อยกระดับประสิทธิภาพของระบบรับสัมผัสอย่างต่อเนื่อง ยกตัวอย่างเช่น ซอฟต์แวร์เพื่อการรับรู้กำลังถูกนำมาใช้เพื่อการดึงข้อมูลภาพถ่ายจากกล้องถ่ายรูป เพื่อทำให้อุปกรณ์หยิบจับของหุ่นยนต์รู้ทิศทางการเข้าถึงตัววัตถุได้อย่างดีที่สุด เมื่อนวัตกรรมนี้และอื่น ๆ ได้รับการพัฒนาอย่างสมบูรณ์ ระบบการรับสัมผัสและเทคโนโลยีอื่น ๆ จะช่วยให้หุ่นยนต์สามารถเรียนรู้และกระทำผ่านการสังเกตการณ์ และท้ายที่สุด หน้าที่การทำงานเหล่านี้จะถูกสร้างมาพร้อมใช้งานและสามารถทำงานได้ด้วยการกดปุ่มเพียงครั้งเดียว
การพัฒนาระบบการรับสัมผัสและความพยายามทั้งหมดเพื่อเพิ่มความสามารถของระบบอัตโนมัติเพื่อธุรกิจ ยังคงดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง แต่เทคโนโลยีการหยิบจับและการรับสัมผัสอัจฉริยะในทุกวันนี้ก็แสดงให้เราเห็นแล้วว่า การขับเคลื่อนสิ่งต่าง ๆ ด้วยเครื่องยนต์นั้นมาได้ไกลเพียงใด
1) https://www.sensorsmag.com/components/proximity-sensors-cozy-into-comfortable-market-position
2) https://www.alliedmarketresearch.com/asia-pacific-proximity-and-displacement-sensor-market
3) https://www.mckinsey.com/~/media/McKinsey/Featured%20Insights/Asia%20Pacific/Three%20paths%20to%20sustained%20economic%20growth%20in%20Southeast%20Asia/MGI%20SE%20Asia_Executive%20summary_November%202014.ashx