ทำความรู้จักกับ 6 ประเภทหุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม (Industrial Robot Type)

Robotization

ปัจจุบัน เครื่องจักรกล (Machine) และ เทคโนโลยีระบบอัตโนมัติ (Automation Technology) เข้ามามีบทบาทสำคัญในวงการอุตสาหกรรมโลกจำนวนมาก เพื่อเพิ่มกำลัง และคุณภาพในการผลิตสินค้าต่างๆ จำนวนมหาศาล และหลากหลายประเภทมาเพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์ โดยเฉพาะเครื่องจักรกลประเภทหุ่นยนต์ (Robot) ที่เข้ามาทำงานอันตรายแทนที่มนุษย์ เพื่อเพิ่มความปลอดภัยให้กับบุคลากร เพิ่มประสิทธิภาพ และคุณภาพในไลน์ผลิตต่างๆ ให้มากยิ่งขึ้น โดยหุ่นยนต์ที่นิยมนำมาใช้ในวงการอุตสาหกรรมจะมีลักษณะเหมือนส่วนแขนของมนุษย์ หรือที่เรียกกันว่า “แขนกล” (Robotic Arms)

ประเภทของเทคโนโลยีหุ่นยนต์ แบ่งได้กี่ประเภท อะไรบ้าง

หลักๆ แล้วหุ่นยนต์อุตสาหกรรมจะแบ่งประเภทตามลักษณะรูปทรงของพื้นที่ทำงาน (Envelope Geometric) สามารถแบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ๆ ด้วยกัน 6 ประเภท ดังนี้

1. Cartesian Robots (Linear Robots)

Cartesian Robot คือ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบแกน (Linear) ที่มีความแข็งแรง และมีประสิทธิภาพในการรับน้ำหนักได้มากที่สุด สามารถเรียกอีกแบบได้ว่า Rectangular Robots
ในส่วนของการทำงานของ Cartesian Robot หากโครงสร้างมีลักษณะคล้ายปั้นจั่นเหนือศีรษะ (Overhead Crane) จะเรียกว่าเป็นหุ่นยนต์ชนิด Gantry แต่ถ้าหุ่นยนต์ไม่มีขาตั้งหรือขาเป็นแบบอื่น เรียกว่า Cartesian โดยหุ่นยนต์ประเภทนี้เน้นการเคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรง 3 มิติ (Prismatic) เลื่อนเข้า เลื่อนออก เหมาะกับงานขนย้าย (Pick-and-Place) หรือหยิบจับในการประกอบสินค้า เช่นบรรจุชิ้นงานเข้าเครื่องจักร (Machine Loading), จัดเก็บชิ้นงาน (Stacking) และยังสามารถประกอบชิ้นงานที่ไม่ซับซ้อน และไม่หมุนอย่าง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางประเภท เป็นต้น

ข้อดี

มีการเคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรงทั้ง 3 มิติ
สามารถทำความเข้าใจการเคลื่อนที่ได้ง่าย
มีส่วนประกอบ และโครงสร้างที่ง่ายต่อการประกอบ
โครงสร้างแข็งแรง สมดุลตลอดการเคลื่อนที่

ข้อเสีย

ต้องการพื้นที่ติดตั้งจำนวนมาก
บริเวณที่หุ่นยนต์เข้าไปทำงานได้ จะเล็กกว่าขนาดของตัวหุ่นยนต์
ไม่สามารถเข้าถึงวัตถุจากทิศทางข้างใต้ได้
การ Sealing เพื่อป้องกันฝุ่นและของเหลวทำได้ยาก
การ ไม่สามารถทำงานละเอียดอ่อนได้

2. Cylindrical Robots

Cylindrical Robot คือ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมทรงกระบอก (Cylindrical) มีลักษณะการเคลื่อนไหวแบบหมุนรอบแกน
มีแท่งใช้ในการยกจับ ส่วนประกอบไม่ซับซ้อน ควบคุมได้ง่าย เหมาะสำหรับงานเชื่อม หรืองานประกอบที่ไม่ซับซ้อน การยกสิ่งของที่ไม่หนักมาก สามารถเข้าออกโพรงเล็กๆ ได้มีประสิทธิภาพมากกว่าตัวอื่นๆ มีลักษณะคล้ายกับ Cartesian Robot แต่สามารถทำงานละเอียดอ่อนได้มากกว่า รับน้ำหนักได้เบากว่า

ข้อดี;

มีส่วนประกอบไม่ซับซ้อน
สามารถทำความเข้าใจการเคลื่อนที่ได้ง่าย
สามารถเข้าถึงเครื่องจักรในบริเวณที่เป็นช่องหรือโพรง หรือ ที่มีการเปิด – ปิด ได้ง่าย

ข้อเสีย

มีพื้นที่ทำงาน (Work Envelope) ค่อนข้างจำกัด
การ Sealing เพื่อป้องกันฝุ่นและของเหลวทำได้ยาก

3. Spherical Robots (Polar Robots)

เป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบขั้ว (Polar) หรือแบบทรงกลม (Spherical) ที่มีการเคลื่อนที่แนวเส้นตรง มีแกนหมุน 3 แกน ได้แก่ เอว ไหล่ และข้อศอก มีพื้นที่การทำงาน (Work Envelop) เป็นรูปทรงกลมเหมาะสำหรับการหยิบจับชิ้นงาน และงานเชื่อมในรูปแบบต่างๆ ที่ซับซ้อนขึ้นจากตัว หุ่นยนต์อุตสาหกรรมทรงกระบอก (Cylindrical Robot)

ข้อดี;

สามารถทำงานได้หลากหลายมากขึ้นเนื่องจากการหมุนของแกนที่ 2 (ไหล่)
สามารถที่จะก้มลงมาจับชิ้นงานบนพื้นได้สะดวก

ข้อเสีย

มีระบบพิกัด (Coordinate) และส่วนประกอบ ที่ซับซ้อน
การเคลื่อนที่และตัวระบบควบคุมมีความซับซ้อน เข้าใจได้ยาก

4. SCARA Robots

SCARA Robot คือ หุ่นยนต์อุตสาหกรรมอีกหนึ่งชนิด คำว่า SCARA ย่อมาจาก Selective Compliance Assembly Robot Arm (SCARA) เป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่มี 2 จุดหมุนสามารถเคลื่อนที่ได้รวดเร็วในแนวระนาบ และมีความแม่นยำสูงมาก เหมาะสำหรับงานบรรจุผลิตภัณฑ์ชิ้นเล็ก (Packaging) ที่มีน้ำหนักไม่มาก และงานตรวจสอบ (Inspection) แต่จะไม่เหมาะกับงานประกอบชิ้นส่วนทางกล (Mechanical Part)

ข้อดี;

สามารถเคลื่อนที่ในแนวระนาบ และขึ้นลงได้รวดเร็วคล่องแคล่ว
มีความแม่นยำสูงมาก
เหมาะสำหรับการทำงานที่ต้องการความละเอียด

ข้อเสีย

มีพื้นที่ทำงาน (Work Envelope) ค่อนข้างจำกัด

ไม่สามารถหมุน ในลักษณะมุมต่างๆ ได้เนื่องจากมีจุดหมุนแค่ 2 จุด

สามารถยกน้ำหนักได้ไม่มากนักเมื่อเทียบกับตัวอื่นๆ

5. Articulated Robot (Jointed Arm)

เป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแบบข้อต่อ (Jointed Arm) ที่ทุกแกนการเคลื่อนที่เป็นแบบหมุน (Revolute) มีลักษณะการเคลื่อนไหวเหมือนแขนของมนุษย์ แกนแต่ละจุดประกอบไปด้วยช่วงเอว ท่อนแขนบน ท่อนแขนล่าง ข้อมือ ซึ่งถือว่าเป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่มีประสิทธิภาพในการใช้งานมากที่สุด เพราะสามารถเข้าถึงตำแหน่งต่างๆ ได้ดี เช่น งานเชื่อม, งานยกของ, งานตัด, งานที่มีการเคลื่อนที่ยากๆ เช่น งานพ่นสี งาน Sealing และอื่นๆ อีกมากมาย

ข้อดี;

มีความยืดหยุ่นสูงในการเข้าถึงจุดต่างๆ ที่หุ่นยนต์ตัวอื่นไปไม่ถึง
บริเวณแกนสามารถ Seal เพื่อป้องกันฝุ่น ความชื้น หรือน้ำ ได้ง่ายกว่าตัวอื่น
มีพื้นที่การทำงาน (Work Envelope) ที่มากกว่าตัวอื่น
สามารถเข้าถึงชิ้นงานได้จากด้านบน ด้านล่าง
เหมาะกับการใช้มอเตอร์ไฟฟ้า เป็นชุดขับเคลื่อน

ข้อเสีย

มีระบบพิกัด (Coordinate) ที่ซับซ้อน
การเคลื่อนที่และระบบควบคุมทำความ เข้าใจได้ยากมาก
ควบคุมให้เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Linear) ได้ยาก เนื่องจากความซับซ้อน ต้องมีผู้เชี่ยวชาญ หรือมีการวางระบบการใช้งานที่ดีอยู่แล้ว เพื่อให้การควบคุม Articulated Robot เป็นไปได้อย่างราบรื่น
โครงสร้างไม่มั่นคงตลอดช่วงการเคลื่อนที่ เพราะบริเวณปลายแขนจะมีการสั่น ทำให้ความแม่นยำลดลง

6. Delta Robots (Parallel Robots)

Delta Robot สามารถเรียกอีกชื่อได้ว่า Parallel Robot หรือ Spider Robot เป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในรูปร่างคล้านแมงมุม หรือแบบสี่เหลี่ยมด้านขนาน (Parallelograms) โดยมีตั้งแต่ 2 แกน ถึง 5 แกน โดยมากแล้วหุ่นยนต์อุตสาหกรรมประเภทนี้จะติดตั้งไว้ด้านบนของงานที่ต้องผลิต ติดตั้งไว้กับโครงค้ำ ตัวมอเตอร์ของหุ่นยนต์ประเภทนี้จะอยู่ตรงฐาน ทำให้ส่วนอื่นๆ ค่อนข้างจะมีน้ำหนักเบา ทำให้เคลื่อนไหวได้ค่อนข้างเร็ว ถือว่าเป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่เหมาะกับงานประเภทยกชิ้นงานแล้ววาง (Pick & Place) งานบรรจุผลิตภัณฑ์ชิ้นเล็ก (Packaging)

ข้อดี;

น้ำหนักเบา เคลื่อนไหวเร็วที่สุดในบรรดาหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่กล่าวถึงในบทความนี้
มีความแม่นยำสูง
เหมาะกับงานประเภทยกชิ้นงานแล้ววาง (Pick & Place)

ข้อเสีย

ไม่เหมาะกับการยกสินค้าหรือชิ้นงานที่มีน้ำหนักมาก
ระยะของการขยับของแขนหุ่นยนต์ค่อนข้างจำกัด

สรุป

หุ่นยนต์อุตสาหกรรมทุกประเภทต่างมีข้อดีและข้อเสียต่างกันไป ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นหุ่นยนต์สำหรับขนของ ไปจนถึงทำงานฝีมือจุดเล็กๆ ดังนั้น ผู้ผลิตควรเลือกใช้หุ่นยนต์อุตสาหกรรมให้เหมาะกับไลน์ผลิต และมีบุคลากรที่มีความรู้ความเข้าใจในการใช้งาน เพื่อประสิทธิภาพที่สูงที่สุด และความปลอดภัยในการทำงาน ถึงแม้ว่าทั่วโลกเริ่มให้การยอมรับ และใช้งานเครื่องจักรกล หรือหุ่นยนต์ ในไลน์อุตสาหกรรมทั่วโลก แต่ยังมีปัญหาในเรื่องของต้นทุนที่ค่อนข้างสูง รวมถึงการต้องมีผู้เชี่ยวชาญคอยควบคุมและดูแลตลอดการใช้งานอยู่ดี อย่างไรก็ตามหุ่นยนต์อุตสาหกรรมก็นับว่ามีบทบาทสำคัญและเป็นบทบาทหลัก ในการสรรสร้าง และผลิตสิ่งต่างๆ ในโลกยุคปัจจุบันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ สำหรับผู้ที่สนใจด้านระบบอัตโนมัติ (Factory Automation) การควบคุมและโปรแกรมหุ่นยนต์ Robotec เป็นผู้นำการบูรณาการโซลูชันหุ่นยนต์ (Robotic Integration & Automation Solutions) เข้ากับกระบวนการผลิตได้กลายเป็นบรรทัดฐานมาเป็นเวลานานในหลายอุตสาหกรรมทั่วโลก ติดต่อทีมงาน Robotec เรามีผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคและเครื่องมือที่พร้อมให้บริการคุณอย่างเต็มที่