logo
news1

ดร.กฤษณ์ จงสฤษดิ์
บริษัท โมบิลิส ออโตมาต้า จำกัด



pic1

แขนหุ่นยนต์ที่ขยับไปมาอย่างรวดเร็วเพื่อหยิบจับชิ้นงานต่างๆ หรือเชื่อมโลหะ พ่นสีหรือเครื่องจักรอัตโนมัติที่สามารถกลึง กัด เจียร ชิ้นงานต่างๆ ได้ตามโปรแกรมที่ตั้งไว้เหล่านี้ ในสายตาของผู้พบเห็นคงเป็นสิ่งที่น่าตื่นตาตื่นใจกับความเร็ว และความแม่นยำของมัน เบื้องหลังของการทำงานอย่างขะมักเขม้น โดยไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยของเครื่องจักรเหล่านี้ คือสมองกลที่เป็น คอมพิวเตอร์ทำหน้าที่สั่งงานตามโปรแกรมที่ถูกตั้งไว้ คอมพิวเตอร์ที่เป็นสมองของหุ่นยนต์หรือ เครื่องจักรกลอัตโนมัติเหล่านี้ เหมือนหรือต่างจากคอมพิวเตอร์ ที่เราใช้งานเพื่อพิมพ์งานต่างๆ หรือใช้ท่องเน็ตหรือไม่ แล้วคอมพิวเตอร์ติดต่อหรือควบคุมให้เครื่องจักร หรือแขนขาหุ่นยนต์ให้ขยับเขยื้อนได้อย่างไรนั้น คงเป็นคำถาม ที่หลายคนเคยสงสัยอยู่เสมอ



นอกจากนี้ ถ้าเราได้ยินราคาของหุ่นยนต์ หรือเครื่องจักรเหล่านี้คงมีคำถามตามมาอีกว่า ทำไมถึงได้แพงขนาดนี้นะ ส่วนหนึ่งของคำตอบก็คงเป็นว่า ก็เพราะมันถูกนำเข้ามาจากต่างประเทศนะสิ ถึงได้แพงขนาดนี้ ต้นทุนค่าของ ค่าแรง และค่า มันสมองของต่างชาติก็มักจะแพงสำหรับเราเสมอ หลายคนที่เคยคิดจะลองสร้างหุ่นยนต์ หรือเครื่องจักรกลอัตโนมัติขึ้นมาใช้เอง อาจจะติดปัญหาตรงที่ไม่รู้จะเริ่มจาก ตรงไหนก่อนดี หลายคนมีเครื่องจักรอยู่แล้วแต่อยากเอาคอมพิวเตอร์เข้ามาควบคุมให้มันเป็น แบบอัตโนมัติก็ไม่รู้จะต่อ เข้ากับเครื่องจักร ตรงไหนดี ทำแล้วจะคุ้มหรือไม่ก็อาจเป็นอีกปัญหาสำหรับคนที่ ถึงแม้พอจะรู้แล้วว่าต้องทำอย่างไรนั้น ก็ยังสงสัยอยู่ สรุปแล้ว ทำเองก็ยังยากอยู่ดี



หุ่นยนต์กับเครื่องจักรกลอัตโนมัตินั้นมีความเหมือนกันอยู่ส่วนหนึ่ง นั่นคือต้องอาศัยเทคโนโลยีการควบคุมการเคลื่อนที่ เหมือนกัน ยกตัวอย่างเช่นการเคลื่อนที่ของแขนของหุ่นยนต์ มาจากการขับเคลื่อนของ เซอร์โวมอเตอร์หลายๆลูก ที่ขับเคลื่อน ข้อต่อแต่ละข้อต่อของหุ่นยนต์ เครื่องจักรกลอัตโนมัติก็เช่นเดียวกันการเคลื่อนที่ของส่วนของเครื่องจักร เอง ก็อาจจะมาจากการ ขับเคลื่อนของเซอร์โวมอเตอร์ได้เช่นกัน เซอร์โวมอเตอร์ที่ว่านี้ที่จริงแล้วก็เป็นมอเตอร์แบบที่ใช้ ในอุตสาหกรรม สำหรับงานควบคุมการเคลื่อนที่ โดยจะแตกต่างจากมอเตอร์ทั่วไป ตรงที่ถูกออกแบบให้มีแรงบิดสูง ความเฉื่อยน้อย สามารถเร่งความเร็วได้ดี เหมาะสำหรับจะเป็นตัวขับเคลื่อนส่วนของเครื่องจักร กลที่มีการเคลื่อนที่ ี่แบบไม่ต่อเนื่องได้ดี โดยทั่วไปเซอร์โวมอเตอร์จะมีส่วนป้อนกลับของสัญญาณตำแหน่ง ที่เรียกว่า เอ็นโค็ดเดอร์ (Encoder) ติดตั้งมาด้วยกับตัวมอเตอร์ เพื่อใช้สำหรับส่งสัญญาณบอกตำแหน่ง ไปยังคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการควบคุม การเคลื่อนที่ คอมพิวเตอร์ที่เป็นสมองของหุ่นยนต์ในการขับเคลื่อนหรือใช้สำหรับควบคุมการ เคลื่อนที่ของเครื่องจักรกลอัตโนมัตินั้น อาจเป็นคอมพิวเตอร์แบบพีซี แบบเดียวกับที่เราใช้งานกันอยู่ทุกวันก็ได้ แต่ต้องมีอุปกรณ์พิเศษบางอย่างติดตั้งอยู่ เพื่อให้มันสามารถ เชื่อมต่อได้กับตัวบอกสัญญาณตำแหน่ง หรือ เอ็นโค็ดเดอร์ของเซอร์โวมอเตอร์ นอกจากนี้ยังต้องมี ีส่วนที่จะรองรับการ ส่งสัญญาณ ควบคุมตำแหน่ง ความเร็ว ความเร่งของเซอร์โวมอเตอร์นั้นไปยังภาคขยายสัญญาณ หรือที่เรียกว่า ไดร์ฟยูนิต (Drive Unit) ซึ่งจะทำหน้าที่จ่ายกระแสให้กับเซอร์โวมอเตอร์เพื่อไปขับเคลื่อนส่วนของ เครื่องจักรกลอีกต่อหนึ่ง ตัวอุปกรณ์พิเศษสำหรับเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์แบบพีซี เข้ากับเซอร์โวมอเตอร์และ ไดร์ฟยูนิตนี้ เรียกว่าการ์ดควบคุมการเคลื่อนที่ หรือ Motion Control Card



Motion Control Card โดยทั่วไปมีราคาแพง การ์ดที่สามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของเซอร์โวมอเตอร์จำนวน 4 ตัว (ซึ่งหมายถึงการนำไปขับเคลื่อนแกนของเครื่องจักร 4 แกน หรือข้อต่อของหุ่นยนต์จำนวน 4 ข้อต่อ) นั้นราคาอยู่ที่ ประมาณ 5 หมื่นบาทขึ้นไป บางการ์ดที่ราคาแพงมากๆ นั้นราคาอาจถึง 4 แสนบาทต่อการ์ดซึ่งราคาที่แพงต่างกันไปนี้ ก็ขึ้นอยู่กับความฉลาดของตัวการ์ด ว่ามีฟังก์ชันพิเศษสำหรับงานควบคุมการเคลื่อนที่ของเครื่องจักรกลหรือหุ่น ยนต์ ์อย่างไรบ้าง มีโปรเซสเซอร์เฉพาะงานหรือมี Digital Signal Processor(DSP)แบบใดติดมาบนการ์ดด้วยหรือไม่ มีหน่วยความจำเฉพาะ ขนาดใหญ่แค่ไหน ความเร็วในการประมวลผลเร็วเพียงใด การ์ดเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์แบบพีซี นั้นเป็นลักษณะใด เช่นเป็นการ์ดเสียบบนสล็อตแบบ ISA หรือ PCI หรือเป็น USB หรือ Fire Wire ความเร็วในการส่งผ่านข้อมูลเท่าใด ต่างๆเหล่านี้ก็จะเป็นตัวแปรที่ทำให้ราคาแตกต่างกันได้อย่างมาก



คอมพิวเตอร์แบบพีซีในปัจจุบันนี้มีความเร็วในการประมวลผลสูงขึ้นกว่าแต่ก่อน มาก โปรเซสเซอร์แบบที่มีความเร็ว 2.4 GHz เป็นรุ่นที่ธรรมดาทั่วไป (อาจตกรุ่นไปแล้วก็ได้) เมื่อเทียบกับโปรเซสเซอร์แบบเพนเทียมเมื่อ 7-8 ปีที่แล้ว ที่ยังมีความเร็วอยู่ที่ 100 MHz เท่านั้น เครื่องพีซีที่ใช้โปรเซสเซอร์แบบเพนเทียมรุ่นนี้ สำหรับใครบางคนอาจถูกเก็บไว้ ในห้องเก็บของเก่าแล้ว เนื่องจาก ล้าสมัยและไม่สามารถใช้งานโปรแกรมในบัจจุบันได้ แต่เมื่อเทียบกับโปรเซสเซอร์ที่ใช้ในการควบคุมหุ่นยนต์ ์หรือเครื่องจักรอัตโนมัติโดยทั่วไปนั้น ยังเร็วกว่ามาก หุ่นยนต์บางรุ่นที่ทำงานอยู่ใน อุตสาหกรรมปัจจุบัน ยังใช้โปรเซสเซอร์ ความเร็วเพียง 20 MHz เท่านั้น ข้อแตกต่างของคอมพิวเตอร์ที่ใช้เป็นสมอง สำหรับควบคุมหุ่นยนต์หรือเครื่อง จักรกลอัตโนมัติ กับที่ใช้งานพิมพ์เอกสาร หรือเล่นเกมส์นั้นอยู่ที่ระบบปฏิบัติการหรือ Operating System: OS ในงานควบคุมการเคลื่อนที่ ระบบปฏิบัติการ จะต้องเป็นแบบ Real-time สามารถตอบสนองต่อเหตุการณ์ต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว ต่างจากระบบปฏิบัติการ แบบวินโดวส์ ซึ่งเน้นใช้งานแบบกราฟฟิก และใช้งานหลายๆอย่างๆได้พร้อมกัน (Multi-tasking) อย่างไรก็ดี เราอาจเห็นคอมพิวเตอร์ ์แบบพีซีที่ใช้ระบบปฏิบัติการแบบวินโดวส์ในงานควบคุมหุ่นยนต์ หรือเครื่องจักรกลอัตโนมัติ ซึ่งโดยมากแล้ว คอมพิวเตอร์แบบ พีซีที่เราเห็นนั้น ทำหน้าที่เฉพาะส่วนเชื่อมต่อกับผู้ใช้งานเข้ากับเครื่องจักร (Man-Machine Interface) โดยที่งาน ด้านการควบคุมการเคลื่อนที่ถูกทำโดยโปรเซสเซอร์ที่อยู่บน Motion Control Card ด้วยความเร็วของโปรเซสเซอร์ บนคอมพิวเตอร์แบบพีซีในปัจจุบัน ทำให้เวลาในการประมวลผลสั้นลงมาก พีซีมีเวลาอย่างเหลือเฟือในการทำงานอื่นๆ ประกอบกับแนวโน้มในโลกปัจจุบันที่การแข่งขันในการพัฒนาขีดความสามารถของโป รเซสเซอร์แบบพีซีนี้จะนำไปสู่ โปรเซสเซอร์รุ่นใหม่ ที่มีความเร็วสูงขึ้นไปอีกมากนี้ ทำให้เกิดแนวคิดใหม่ ในงานควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์หรือ เครื่องจักรกลอัตโนมัติ ที่จะใช้ความเร็วที่มีเหลือเฟือของโปรเซสเซอร์ของพีซีนี้ในการทำหน้าที่ควบ คุมการเคลื่อนที่ เสียเอง และลดความซับซ้อนหรือความสามารถของ Motion Control Card ที่มีราคาแพงลง นั่นคือการเปลี่ยนโครงสร้าง การทำงาน ของระบบ ซึ่งจากเดิมอาศัยฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อนและมีกำลังในการคำนวณสูงมาเป็นอาศัยซอ ฟแวร์บนพีซี มากขึ้น และใช้ ฮาร์ดแวร์ แบบที่ง่ายขึ้นและมีราคาถูกลง



Motion IO Card ซึ่งพัฒนาขึ้นโดยบริษัท โมบิลิส ออโตมาต้า จำกัด เป็นการ์ดเชื่อมต่อสำหรับงานควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์หรือเครื่อง จักรกลอัตโนมัติ ซึ่งพัฒนาขึ้นโดยคนไทย ต่างจาก Motion Control Card โดยทั่วไป เป็นฮาร์ดแวร์ ที่ไม่ซับซ้อน ไม่มีโปรเซสเซอร์ อยู่บนการ์ด แต่สามารถเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์แบบพีซีเข้ากับเซอร์โวมอเตอร์ แบบมีเอ็นโค็ดเดอร์และต่อกับไดร์ฟยูนิตได้ถึง 4 แกนต่อหนึ่งการ์ด โดยตัวการ์ดจะทำหน้าที่นับพัลส์ของสัญญาณ เอ็นโค็ดเดอร์ และสร้างสัญญาณ PWM ในการควบคุมการเคลื่อนที่ของเซอร์โวมอเตอร์ เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์แบบพีซี ผ่านทาง ISA บัสโดยพีซีสามารถมองการ์ดเป็นเสมือนพอร์ตที่เชื่อมโยงการโปรแกรมบนพีซีเข้า กับรีจิสเตอร์บนการ์ด ที่จะเก็บตำแหน่งของเซอร์โวมอเตอร์ และสร้างสัญญาณ PWM ให้เองโดยตัวพีซีไม่ต้องมาเสียเวลากับงานระดับล่างนี้ การควบคุมการเคลื่อนที่ ทำโดยซอฟแวร์บนพีซี ซึ่งจะต้องใช้ระบบปฏิบัติการแบบ Real-time เช่น Real-time linux หรือ Real-time Kernel ที่สามารถทำงานร่วมกับระบบปฏิบัติการแบบวินโดวส์ได้ ตัวฮาร์ดแวร์มีราคาถูก (ประมาณ 15,000 ถึง 20,000 บาท) และคุณภาพของการควบคุมเป็นระดับเดียวกับ Motion Control Card ที่ใช้ในอุตสาหกรรมโดยอาศัย แนวคิดใหม่ของการควบคุม การเคลื่อนที่แบบซอฟแวร์ที่พยายามใช้ Resource ในการคำนวณของโปรเซสเซอร์ของพีซี ีที่มีอยู่มากเกินความ จำเป็นในปัจจุบัน เพื่อมาลดต้นทุนของระบบควบคุมการ เคลื่อนที่ ประกอบกับโครงสร้างของระบบ ที่มีฮาร์ดแวร์น้อยลง และเป็นซอฟแวร์มากขึ้น ทำให้งานควบคุมหุ่นยนต์ หรือระบบเครื่องจักรกลอัตโนมัติ ไม่ได้ยากหรือแพง อย่างที่เราคิดอีกต่อไป




Mobilis Automata Co.,Ltd.
Address : 50/136,Moo 7,Klong2 Sub-district,Klong Luang District,Pathumthani 12120 Thailand
Tel : +66 2153 4526,+66 2153 4702 Fax : +66 2153 4525
E-mail :  Sale.mobilis@gmail.com