ความหมายของ "หุ่นยนต์" โดยสถาบันหุ่นยนต์อเมริกา (The
Robotics Institute of America) ได้ให้ความหมายไว้ ดังนี้
"น้ำเชื้อคือส่วนประกอบของหุ่นยนต์ประกอบต่าง ๆ เครื่องมือหรืออุปกรณ์พิเศษ
ตลอดจนการเคลื่อนที่ได้หลากหลาย ตามที่ตั้งลำดับการทำงาน
เพื่อสำหรับใช้ในงานหลากหลายประเภท" (A robot reprogrammable,
multifunctional manipulator designed to move materials, parts, tools or
specialized devices through various programmed motions for the performance of a
variety of tasks.)
นิยามดังกล่าว
อิกนัยหนึ่งก็คือ เครื่องจักรกลทุกชนิดที่สามารถปฏิบัติงานแทนมนุษย์ได้ทุกประเภท
ทั้งทางตรงและทางอ้อม
รวมทั้งในงานที่เสี่ยงอันตรายโดยที่มนุษย์ไม่สามารถปฏิบัติงานได้
ตลอดจนการทำงานที่เป็นอัตโนมัติโดยตนเองหรือถูกควบคุมโดยมนุษย์
และสามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบการทำงานได้หลากหลาย
อย่างไรก็ตาม "หุ่นยนต์คืออะไร"
ยังคงเป็นคำถามที่ไม่มีคำตอบแบบแน่นอนตายตัว
นักวิชาการหุ่นยนต์แต่ละคนอาจมีนิยามของหุ่นยนต์ที่แตกต่างกันออกไป ยกตัวอย่างเช่น
ศาสตราจารย์ George A. Bekey
แห่งมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย ได้ให้นิยามหุ่นยนต์ว่าเป็น "เครื่องจักรที่สามารถ รับรู้ คิด
และกระทำ" (A machine that senses, thinks, and acts) ซึ่งหุ่นยนต์ในความหมายนึ้เป็นหุ่นยนต์ที่เรียกว่าหุ่นยนต์อัตโนมัติ (Autonomous robot)
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ประวัติ
ในสมัยก่อนหุ่นยนต์เป็นเพียงจินตนาการของมนุษย์
ที่มีความต้องการได้สิ่งใดสิ่งหนึ่งเข้ามาช่วยในการผ่อนแรงจากงานที่ทำ
หรือช่วยในการปฏิบัติงานที่ยากลำบากเกินขอบเขตความสามารถ
และจากจินตนาการได้กลายเป็นแรงบันดาลใจให้มนุษย์
คิดประดิษฐ์สร้างสรรค์หุ่นยนต์ขึ้นมา จนกลายเป็นหุ่นยนต์หรือ Robot ในปัจจุบัน
คำว่า Robot มาจากคำว่า
Robota
ในภาษาเช็ก ซึ่งแปลโดยตรงว่า การทำงานเสมือนทาส ถือกำเนิดขึ้นจากละครเวทีเรื่อง "Rassum's Universal Robots" ในปี ค.ศ.
1920 ซึ่งเป็นบทประพันธ์ของ
คาเรว ชาเปก (Karel
Čapek) เนื้อหาของละครเวทีมีความเกี่ยวพันกับจินตนาการของมนุษย์
ในการใฝ่หาสิ่งใดมาช่วยในการปฏิบัติงาน
การประดิษฐ์คิดค้นสร้างหุ่นยนต์จึงถือกำเนิดขึ้นเพื่อเป็นเสมือนทาสคอยรับใช้มนุษย์
การใช้ชีวิตร่วมกันระหว่างหุ่นยนต์และมนุษย์ดำเนินต่อไปจนกระทั่งหุ่นยนต์เกิดมีความคิดเช่นเดียวกันมนุษย์
การถูกกดขี่ข่มเหงเช่นทาสจากมนุษย์ทำให้หุ่นยนต์เกิดการต่อต้านไม่ยอมเป็นเบี้ยล่างอีก ซึ่งละครเวทีเรื่องนี้โด่งดังมากจนทำให้คำว่า
Robot
เป็นที่รู้จักทั่วโลก
ในปี ค.ศ. 1942 คำว่า robot ได้กลายเป็นจุดสนใจของคนทั่วโลกอีกครั้ง เมื่อ ไอแซค อสิมอฟ นักเขียนนวนิยายแนววิทยาศาสตร์ได้เขียนเรื่องนวนิยายสั้นเรื่อง Runaround ซึ่งได้ปรากฏคำว่า robot ในนิยายเรื่องนี้ และต่อมาได้นำมารวบรวมไว้ในนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง I-Robot ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ทำความรู้จักกับคำว่า Robot เป็นครั้งแรกจากนวนิยายเรื่องนี้ หุ่นยนต์จึงกลายเป็นจุดสนใจและเป็นแนวคิดและจินตนาการของนักวิทยาศาสตร์ ในการคิดค้นและประดิษฐ์หุ่นยนต์ในอนาคต
สมัยโบราณการดูเวลาจะใช้นาฬิกาแดด เป็นเครื่องบ่งชี้เวลาแต่สามารถใช้ได้เพียงแค่เวลากลางวันเท่านั้น นาฬิกาทรายจะใช้บอกเวลาในเวลากลางคืน จึงได้มีการคิดค้นและประดิษฐ์เครื่องจักรกลสำหรับบอกเวลาให้แก่มนุษย์คือ นาฬิกาน้ำ (Clepsydra) โดย Ctesibiua of Alexandria นักฟิสิกส์ชาวกรีกในปี 250 ก่อนคริสตกาล นาฬิกาน้ำนี้ใช้บอกเวลาแทนมนุษย์ที่แต่เดิมต้องบอกเวลาจากนาฬิกาแดดและนาฬิกาทราย โดยใช้พลังงานจากการไหลของน้ำ เป็นตัวผลักทำให้กลไกของนาฬิกาน้ำทำงาน และถือเป็นเครื่องจักรเครื่องแรกที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อใช้สำหรับทำงานแทนมนุษย์ และเมื่อมนุษย์ได้รู้จักและเรียนรู้เกี่ยวกับไฟฟ้า ความคิดสร้างสรรค์ในการควบคุมเครื่องจักรโดยไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าก็เริ่มขึ้น Nikola Tesia เป็นบุคลแรกที่สามารถใช้คลื่นวิทยุในการควบคุมหุ่นยนต์เรือขนาดเล็กในกรุงนิวยอร์ก ในปี ค.ศ. 1898 ภายในงานแสดงผลงานทางด้านไฟฟ้า
ปี ค.ศ. 1940 - 1950 หุ่นยนต์ชื่อ Alsie the Tortoise ได้ถือกำเนิดขึ้นโดย Grey Walter หุ่นยนต์รูปเต่าสร้างจากมอเตอร์ไฟฟ้านำมาประกอบเป็นเครื่องจักร สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยล้อทั้ง 3 ต่อมาหุ่นยนต์ชื่อ Shakey ได้ถูกสร้างขึ้นให้สามารถเคลื่อนที่ได้เช่นเดียวกับ Alsie the Tortoise โดย Standford Research Institute:SRI แต่มีความสามารถเหนือกว่าคือมีความคิดเป็นของตนเองโดยที่ Shakey จะมีสัญญาณเซนเซอร์เป็นเครื่องบอกสัญญาณในการเคลื่อนที่ไปมา ซึ่งนอกเหนือจากหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนที่ไปมาด้วยล้อแล้ว ในปี ค.ศ. 1960 หุ่นยนต์ที่ชื่อ General Electric Walking Truck ที่สามารถเดินได้ด้วยขาก็ถือกำเนิดขึ้น มีขนาดโครงสร้างใหญ่โตและหนักถึง 3,000 ปอน์ด สามารถก้าวเดินไปด้านหน้าด้วยขาทั้ง 4 ข้างด้วยความเร็ว 4 ไมล์/ชั่วโมงโดยการใช้คอมพิวเตอร์ในการควบคุมการเคลื่อไหนของขา General Electric Walk Truck ได้รับการพัฒนาโครงสร้างและศักยภาพโดยวิศวกรประจำบริษัท General Electric ชื่อ Ralph Moser
สมัยโบราณการดูเวลาจะใช้นาฬิกาแดด เป็นเครื่องบ่งชี้เวลาแต่สามารถใช้ได้เพียงแค่เวลากลางวันเท่านั้น นาฬิกาทรายจะใช้บอกเวลาในเวลากลางคืน จึงได้มีการคิดค้นและประดิษฐ์เครื่องจักรกลสำหรับบอกเวลาให้แก่มนุษย์คือ นาฬิกาน้ำ (Clepsydra) โดย Ctesibiua of Alexandria นักฟิสิกส์ชาวกรีกในปี 250 ก่อนคริสตกาล นาฬิกาน้ำนี้ใช้บอกเวลาแทนมนุษย์ที่แต่เดิมต้องบอกเวลาจากนาฬิกาแดดและนาฬิกาทราย โดยใช้พลังงานจากการไหลของน้ำ เป็นตัวผลักทำให้กลไกของนาฬิกาน้ำทำงาน และถือเป็นเครื่องจักรเครื่องแรกที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อใช้สำหรับทำงานแทนมนุษย์ และเมื่อมนุษย์ได้รู้จักและเรียนรู้เกี่ยวกับไฟฟ้า ความคิดสร้างสรรค์ในการควบคุมเครื่องจักรโดยไม่ต้องใช้กระแสไฟฟ้าก็เริ่มขึ้น Nikola Tesia เป็นบุคลแรกที่สามารถใช้คลื่นวิทยุในการควบคุมหุ่นยนต์เรือขนาดเล็กในกรุงนิวยอร์ก ในปี ค.ศ. 1898 ภายในงานแสดงผลงานทางด้านไฟฟ้า
ปี ค.ศ. 1940 - 1950 หุ่นยนต์ชื่อ Alsie the Tortoise ได้ถือกำเนิดขึ้นโดย Grey Walter หุ่นยนต์รูปเต่าสร้างจากมอเตอร์ไฟฟ้านำมาประกอบเป็นเครื่องจักร สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยล้อทั้ง 3 ต่อมาหุ่นยนต์ชื่อ Shakey ได้ถูกสร้างขึ้นให้สามารถเคลื่อนที่ได้เช่นเดียวกับ Alsie the Tortoise โดย Standford Research Institute:SRI แต่มีความสามารถเหนือกว่าคือมีความคิดเป็นของตนเองโดยที่ Shakey จะมีสัญญาณเซนเซอร์เป็นเครื่องบอกสัญญาณในการเคลื่อนที่ไปมา ซึ่งนอกเหนือจากหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนที่ไปมาด้วยล้อแล้ว ในปี ค.ศ. 1960 หุ่นยนต์ที่ชื่อ General Electric Walking Truck ที่สามารถเดินได้ด้วยขาก็ถือกำเนิดขึ้น มีขนาดโครงสร้างใหญ่โตและหนักถึง 3,000 ปอน์ด สามารถก้าวเดินไปด้านหน้าด้วยขาทั้ง 4 ข้างด้วยความเร็ว 4 ไมล์/ชั่วโมงโดยการใช้คอมพิวเตอร์ในการควบคุมการเคลื่อไหนของขา General Electric Walk Truck ได้รับการพัฒนาโครงสร้างและศักยภาพโดยวิศวกรประจำบริษัท General Electric ชื่อ Ralph Moser
ภายหลังจากที่หุ่นยนต์เริ่มเป็นที่รู้จักไปทั่วโลก หุ่นยนต์เริ่มเข้ามามีบทบาทความสำคัญในด้านต่าง ๆ เกี่ยวข้องสัมพันธ์กับชีวิตของมนุษย์ โรงงานอุตสาหกรรมเริ่มมีความคิดใช้หุ่นยนต์แทนแรงงานมนุษย์เดิม หุ่นยนต์ด้านอุตสาหกรรมตัวแรกที่ชื่อ Unimates ได้ถือกำเนิดขึ้นในปี ค.ศ. 1950 - 1960 โดย George Devol และ Joe Engleberger ซึงต่อมา Joe ได้แยกตัวออกมาจาก George โดยเปิดบริษัทสร้างหุ่นยนต์ในชื่อของ Unimation ซึ่งต่อมาผลงานในด้านหุ่นยนต์ของ Joe ได้รับสมญานามว่า "บิดาแห่งหุ่นยนต์ด้านอุตสาหกรรม"
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ประเภทของหุ่นยนต์
ประเภทของหุ่นยนต์
สามารถแบ่งแยกได้หลากหลายรูปแบบ หลายประเภทตามแต่ลักษณะเฉพาะของการใช้งาน
ซึ่งการแบ่งประเภทของหุ่นยนต์มักแบ่งแยกตามลักษณะโครงสร้างและส่วนประกอบของหุ่นยนต์ตามแต่การใช้งาน
สามารถแบ่งได้ ดังนี้หุ่นยนต์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
หุ่นยนต์ที่ติดตั้งอยู่กับที่
สามารถเคลื่อนไหวไปมาแต่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ หุ่นยนต์ในประเภทนี้ได้แก่
แขนกลของหุ่นยนต์ที่ใช้ในงานด้านอุตสาหกรรมต่าง ๆ
เช่นงานด้านอุตสาหกรรมผลิตรถยนต์แขนกลของหุ่นยนต์ที่ใช้งานในด้านการแพทย์
เช่นแขนกลที่ใช้ในการผ่าตัด หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีลักษณะโครงสร้างที่ใหญ่โต
เทอะทะและมีน้ำหนักมาก ใช้พลังงานให้สามารถเคลื่อนไหวได้จากแหล่งจ่ายพลังงานภายนอก
และจะมีการกำหนดขอบเขตการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์เอาไว้
ทำให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อไหวไปมาได้ในเฉพาะที่ที่กำหนดเอาไว้เท่านั้นหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวและเคลื่อนที่ได้
หุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวร่างกายไปมาได้อย่างอิสระ
หมายความถึงหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนย้ายตัวเองจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งได้อย่างอิสระ
หรือมีการเคลื่อนที่ไปมาในสถานที่ต่าง ๆ เช่น หุ่นยนต์ที่ใช้ในการสำรวจดวงจันทร์ขององค์กรนาซ่า
หุ่นยนต์สำรวจใต้ภิภพหรือหุ่นยนต์ที่ใช้ในการขนถ่ายสินค้า
ซึ่งหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวได้นี้
ถูกออกแบบลักษณะของโครงสร้างให้มีขนาดเล็กและมีระบบเคลื่อนที่ไปมา
รวมทั้งมีแหล่งจ่ายพลังสำรองภายในร่างกายของตนเอง แตกต่างจากหุ่นยนต์ที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปมาได้
ซึ่งจะต้องมีแหล่งจ่ายพลังอยุ่ภายนอก
แหล่งจ่ายพลังสำรองภายในร่างกายของหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวร่างกาย
และสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้นั้น
โดยปกติแล้วจะถูกออกแบบลักษณะของโครงสร้างให้มีขนาดเล็กรวมทั้งมีปริมาณน้ำหนักไม่มาก
เพื่อไม่ให้เป็นอุปกสรรคต่อการปฏิบัติงานของหุ่นยนต์หรืออุปสรรคในการเคลื่อนที่
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ประโยชน์และความสามารถของหุ่นยนต์
1. หุ่นยนต์อุตสาหกรรม
หุ่นยนต์ประเภทนี้ได้แก่แขนกลที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม
ส่วนใหญ่ใช้แทนแรงงานคนในงานด้านการเคลื่อนย้ายสิ่งของ การเชื่อม การพ่นสี เป็นต้น
หุ่นยนต์ประเภทนี้สามารถยกสิ่งของที่มีขนาดหนักได้
ทำงานได้รวดเร็วและมีความแม่นยำสูง
2. หุ่นยนต์บริการ
หุ่นยนต์ประเภทนี้เน้นช่วยมนุษย์ในเรื่องบริการ อำนวยความสะดวก ทั้งในสำนักงานและบ้าน เช่นหุ่นยนต์ประชาสัมพันธ์ หุ่นยนต์ป้อนอาหารแสดงดังรูปที่ 5 หุ่นยนต์รักษาความปลอดภัยเป็นต้น
หุ่นยนต์ประเภทนี้เน้นช่วยมนุษย์ในเรื่องบริการ อำนวยความสะดวก ทั้งในสำนักงานและบ้าน เช่นหุ่นยนต์ประชาสัมพันธ์ หุ่นยนต์ป้อนอาหารแสดงดังรูปที่ 5 หุ่นยนต์รักษาความปลอดภัยเป็นต้น
3. หุ่นยนต์ใช้ในการแพทย์
หุ่นยนต์ประเภทนี้ช่วยอำนวยความสะดวกทางการแพทย์
เริ่มตั้งแต่หุ่นยนต์ช่วยเรื่องกายภาพบำบัด การเดิน การหยิบของให้ผู้ป่วย
ตลอดจนช่วยแพทย์ในการผ่าตัด
4. หุ่นยนต์ใช้ในการทหาร
หุ่นยนต์ประเภทนี้ช่วยการทหารในส่วนของการสอดแนม
ในลักษณะของหุ่นยนต์บินได้ขนาดเล็ก
5. หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา
หุ่นยนต์ประเภทนี้ช่วยในการศึกษาพื้นฐานการทำงานของหุ่นยนต์
ทั้งในเรื่องส่วนประกอบด้านทางกล อิเล็กทรอนิกส์ และคอมพิวเตอร์
6. หุ่นยนต์เพื่อการสำรวจ
หุ่นยนต์ประเภทนี้ถูกใช้ในการสำรวจเก็บข้อมูล
ซึ่งมีทั้งบนดิน บนอากาศหรือใต้น้ำ
7. หุ่นยนต์เพื่อการบันเทิง
หุ่นยนต์ประเภทนี้ได้รับการพัฒนาให้สามารถตอบโต้กับคนได้เสมือนเป็นเพื่อนเล่นหรือสัตว์เลี้ยง
ซึ่งมีในรูปแบบของสุนัข แมว และแมลง เป็นต้น
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ความเป็นมาและประวัติของหุ่นยนต์อาซิโม
อาซิโม คือหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ โดยบริษัทฮอนด้า
และได้รับการพัฒนามาจากหุ่นยนต์รุ่นต้นแบบ
ซึ่งทีมวิศวะกรณ์ของฮอนด้าได้คิดค้นการทำงานแบบใหม่ในรูปแบบเทคโนโลยี
ซึ่งได้เคยพัฒนารถยนต์ รถจักรยานยนต์ ซึ่งได้คิดความท้าทายใหม่ นั่นคือการพัฒนาหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์
และด้วยผลจากเทคโนโลยี I-Walk ซึ่งทำให้มีความสามารถในการเดิน
และวิ่งได้อย่างคล่องแคล่ว ผลิตมาเพื่อให้อยู่ร่วมกันกับมนุษย์
และสามารถจดจำใบหน้าของคู่สนทนาได้อย่างแม่นยำ สามารถเดินได้ด้วย 2 ขา
สามารถควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์จากระยะไกล ซึ่งอาซิโม่
เป็นหุ่นยนต์รุ่นล่าสุดของตระกูล P-Series อาซิโม ได้ถูกผลิตเมื่อปี 2543 ซึ่งทางฮอนด้าก็ได้เปิดให้เช่าอาซิโมเพื่อใช้งานในประเทศญี่ปุ่นแล้วด้วย
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ส่วนประกอบของหุ่นยนต์
ในหุ่นยนต์ขนาดเล็กทั่ว ๆ
ไปจะประกอบด้วย 4 ส่วนหลักคือ 1.ส่วนควบคุม 2.ส่วนตัวตรวจจับหรือเซนเซอร์ 3.ส่วนกลไกการเคลื่อนไหว 4.แหล่งพลังงาน
ส่วนควบคุม
ในหุ่นยนต์อัตโนมัติสมัยใหม่จะใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่า
"ไมโครคอนโทรลเลอร์"(microcontroller)
เป็นอุปกรณ์หลักในการควบคุมและประมวลผล
โดยในส่วนควบคุมนี้จะบรรจุโปรแกรมควบคุมที่ผู้ใช้งานเขียนขึ้นลงในหน่วยความจำ
และสามารถเปลี่ยนแปลงแก้ไขได้ โดยส่วนควบคุมนี้จะมีส่วนต่ออุปกรณ์ภายนอก 2 ลักษณะคือ พอร์ตอินพุต(input ports) และพอร์ตเอาต์พุต(output
ports)สำหรับพอร์ตอินพุตยังแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ พอร์ตอินพุตดิจิตอล (digital input
port) และพอร์ตอินพุตอะนาลอก(analog input port) โดยพอร์ตอินพุตดิจิตอลจะรับสัญญาณที่เป็นลอจิก"0" หรือ "1" แล้วส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อประมวลผล
ส่วนพอร์ตอินพุตอะนาลอก จะรับแรงดันไฟฟ้าเข้ามาแล้วผ่านวงจร
แปลงสัญญาณอะนาลอกเป็นดิจิตอล (analog to digital converter : ADC) เพื่อให้เป็นข้อมูลดิจิตอลก่อนส่งเข้าไปยัง ไมโครคอนโทรลเลอร์
โดยปกติพอร์ตอินพุตอะนาลอกจะสามารถ รับแรงดันได้ไม่เกิน 5 โวลต์
ส่วนความละเอียดในการแปลง สัญญาณอยู่ระหว่าง 8-16 บิต
แต่ในหุ่นยนต์ที่มีประสิทธิภาพดี ควรใช้ตั้งแต่ 10 บิตขึ้นไป
ส่วนตัวตรวจจับหรือเซนเซอร์
ส่วนนี้เป็นส่วนที่สำคัญอย่างยิ่งของหุ่นยนต์
หุ่นยนต์จะทำงานได้ถูกต้องหรือไม่ ขึ้นอยู่กับ การทำงานของอุปกรณ์นี้
เพราะในการทำงานของหุ่นยนต์จะต้องรับสัญญาณอินพุตจาก
สภาพแวดล้อมมากำหนดเงื่อนไขในการทำงาน เช่น ให้เดินตามแสงก็ต้องมีตัวตรวจจับ แสง
หากตัวตรวจจับแสงไม่ทำงานหรือทำงานผิดพลาด หุ่นยนต์ก็ไม่สามารถทำงานได้
หรือทำงานผิดพลาดตามไปด้วย และหลายครั้งที่ใช้การตรวจจับสัญญาณของหุ่นยนต์มา
เป็นตัวแบ่งประเภทหุ่นยนต์ด้วยเช่น line tracking
robot คือหุ่นยนต์ที่ใช้เซนเซอร์ แสงตรวจจับเส้นทางในการเคลื่อนที่
เป็นต้นหน้าที่ของอุปกรณ์ตรวจจับคือ
ทำการตรวจสัญญาณ หรือการเปลี่ยนแปลงเชิง วิทยาศาสตร์
แล้วนำข้อมูลที่ได้มารายงานให้ส่วนควบคุมรับทราบ เช่น ในหุ่นที่ตรวจ สอบการชนวัตถุ
ก็จะใช้เซนเซอร์สัมผัสเป็นตัวทำหน้าที่รายงานว่ามีการชนกันสิ่งกีด ขวางหรือไม่
ถ้ามีการชนก็ให้เลี้ยวหลบไปอีกทางเป็นต้น
อุปกรณ์ตรวจจับที่ใช้ในหุ่นยนต์มีมากมาย
ได้แก่
1. ตัวตรวจจับแสง (Light
Sensor) มีทั้งแบบตรวจจับแสงขาวและแสงอินฟราเรด
และผลการตรวจจับสามารถให้ผลในรูปของความต้านทานไฟฟ้า, แรงดันไฟฟ้า,
กระแสไฟฟ้า หรือสัญญาณลอจิก "0" กับ
"1" ก็ได้ ตัวอย่างของตัวตรวจจับแสงได้แก่ LDR
(Light Detect Resistor) คือ ตัวต้าน ทานแปรค่าตามแสง
เมื่อมีแสงตกกระทบมาก ค่าความต้านทานจะลดลง,หรือ โฟโต้ไดโอด(Photo
Diode) ใช้ตรวจจับแสงอินฟาเรต หากมีแสง อินฟาเรตตกกระทบ
ค่าความต้านทานจะลดลง เป็นต้น
2. ตัวตรวจจับการสัมผัส
(Touch Sensor) เป็นตัวตรวจจับที่มีส่วนประกอบหลักคือ สวิทซ์
(switch) เมื่อสวิทซ์ถูกกด เป็นการต่อวงจร ซึ่งเราสามารถ
กำหนดได้ว่าจะต่อวงจรแบบเมื่อสวิทซ์ถูกกดแล้วให้ค่าแรงดันสูงหรือไม่มีค่าแรงดันก็ได้
ซึ่งขึ้นอยู่กับการออกแบบลายวงจร สวิทซ์ที่ใช้ในวงจรตัวตรวจจับ
การสัมผัสนี้ส่วนมากแล้วจะใช้สวิทซ์แบบกดติดปล่อยดับ และวงจรก็จะออกแบบให้สร้างสัญญาณเอาต์พุตเป็นลอจิก
"0" หรือ "1" ซึ่งจะส่งไปยังส่วนควบคุมต่อไป
3. ตัวตรวจจับอุณหภูมิ
(Temperature Sensor) เป็นตัวตรวจจับที่จะให้ค่าแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
มี 2 ชนิด คือ เทอร์มิสเตอร์ (thermistor) ซึ่งเป็นตัวต้านทานแปรค่าตามอุณหภูมิ มี 2 แบบคือ 1.แบบให้ค่าแปรผันตามค่าของอุณหภูมิ (Positive Temperature
Co-efficient : PTC) เมื่ออุณหภูมิสูง ค่าความต้านทานจะสูงตาม 2.
แบบให้ค่าแปรผกผันกับค่าอุณหภูมิ (Negative Temperature
Co-efficient : NTC) เมื่ออุณหภูมิสูง ค่าความต้านทานจะลดลง
อุปกรณ์อีกชนิดหนึ่งที่มีการนำมาใช้คือ เทอร์โมคับเปิล (thermo-couple) ให้ผลการวัดอุณหภูมิเป็น ค่าแรงดัน ปัจจุบันมีการใช้ไอซีตรวจจับอุณหภูมิ
ซึ่งจะให้ผลเป็นแรงดันไฟฟ้าแปรผันตามอุณหภูมิและแปลงสัญญาณอะนาลอกเป็นดิจิตอลเพื่อส่งต่อไปยัง
ส่วนควบคุมได้เลย
4. ตัวตรวจจับแบบอื่น ๆ
เช่น ตัวตรวจจับอัลตร้าโซนิก (Ultrasonic Ranger), ตัวตรวจจับความดันอากาศ
(Presure Sensor), ตัวตรวจจับความ เข้มของสนามแม่เหล็ก (Hall-effect
Sensor), ตัวตรวจจับค่าความเป็นกรดเป็นด่าง (pH Sensor), ตัวตรวจจับความดังเสียง (Sound Sensor) เป็นต้น
จะเห็นได้ว่าตัวตรวจจับที่กล่าวถึงนั้นมีคุณสมบัติเฉพาะ ซึ่งถ้านำมาใช้กับหุ่นยนต์
ก็จะทำให้หุ่นยนต์มีประสิทธิภาพสูงขึ้น นั่นหมายถึงราคาก็ย่อม สูงด้วยเช่นกัน
กลไกเคลื่อนไหว
เป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับหุ่นยนต์เพราะเป็นส่วนที่ทำให้หุ่นยนต์ดูเหมือนมีชีวิต
และชี้ให้เห็นว่าส่วนควบคุมกำลังดำเนินงานใดอยู่ กลไกการเคลื่อนไหวของ
หุ่นยนต์มีส่วนประกอบปลีกย่อย 2 ส่วนคือ ส่วนกลไกเคลื่อนไหว และส่วนกำเนิดแรงขับเคลื่อน
ส่วนกำเนิดแรงขับเคลื่อนที่รู้จักกันทั่วไปว่า
มอเตอร์ นั้นมีหลายชนิดที่นิยมใช้ให้เหมาะสมกับงาน มอเตอร์ไฟตรงธรรมดา จะราคาถูก
ใช้ง่ายเพราะเพียงแค่จ่ายไฟ เข้ามอเตอร์ก็สามมารถหมุนทำงานได้
ปัจจุบันมีการผลิตมอเตอร์ที่มีชุดเฟืองทดภายในตัวมอเตอร์ด้วยเพื่อให้ได้แรงบิดและลดจำนวนรอบให้หมุนช้าลงเพื่อควบคุม
การทำงานได้ง่ายขึ้น เซอร์โวมอเตอร์ (Servo
Motor) เป็นมอเตอร์ที่ออกแบบมาให้หมุนได้ไม่ครบรอบ
นิยมนำมาทำเป็นส่วนกำเนิดแรงขับเคลื่อนขาหุ่นยนต์ สเต็ปเปอร์มอเตอร์
( Steper Motor) เป็นมอเตอร์ที่สามารถควบคุมการหมุนเป็นองศาได้
นิยมนำมาใช้กับหุ่นยนต์ที่ต้องการกลไกเคลื่อนไหวที่เที่ยงตรงแม่นยำ เช่นแขนกล
เป็นต้น
มอเตอร์แบบต่าง ๆ ที่กล่าวถึงจะต้องมีวงจรในกรขับเคลื่อนเฉพาะของตัวเอง
ความต้องการพลังงานไฟฟ้าก็จะต่างกันออกไปแล้วแต่ขนาดของมอเตอร์ และแรงที่
เกิดจากมอเตอร์ ดังนั้นมอเตอร์ที่หมุนเร็วมากหรือมอเตอร์ที่มีแรงบิดสูงจะกินไฟมาก
ซึ่งเป็นส่วนที่ต้องพิจารณาเป็นพิเศษเพราะจะมีผลต่อแหล่งจ่ายไฟของ หุ่นยนต์ด้วยเนื่องจากหุ่นยนต์ส่วนมากจะทำงานเป็นอิสระจึงไม่มีการใช้สายไฟต่อเข้าแหล่งจ่ายไฟภายนอก
แต่จะใช้แหล่งจ่ายไฟที่พกพาไปกับหุ่นได้นั่นคือใช้ แบตเตอรี่นั่นเอง
ดังนั้นถ้าจะใช้มอเตอร์ที่ต้องการกำลังไฟมาก ๆ
เราจึงนิยมแยกแหล่งจ่ายไฟที่สูงกว่าเป็นการเฉพาะให้กับมอเตอร์และใช้ไฟเอาต์พุตจากส่วนควบ
คุมเป็นตัวกำหนดการทำงาน
ผลดีที่ได้คือมอเตอร์ทำงานได้เต็มประสิทธิภาพเพราะได้ไฟเลี้ยงจากแหล่งพลังงานโดยตรง
และเป็นการตัดสัญญาณรบกวนที่อาจจะ เกิดขึ้นระหว่างมอเตอร์ทำงานด้วย
ในทางปฏิบัติ
เราสามารถนำมอเตอร์มาขับเคลื่อนหุ่นยนต์โดยตรงได้
หากมอเตอร์นั้นมีกำลังและแรงบิดที่มากพอ เช่นสเต็ปเปอร์มอเตอร์
หรือพวกเซอร์โวมอเตอร์ ที่มีการดัดแปลงให้หมุนได้ครบรอบ
แต่สำหรับมอเตอร์ไฟตรงธรรมดาแล้ว โดยมากจะมีความเร็วรอบสูงมาก ๆ
แต่มีแรงบิดน้อยทำให้ควบคุมได้ยาก นำไปใช้ขับ เคลื่อนกลไกหุ่นยนต์ได้ไม่ดีนัก
เนื่องจากแรงบิดน้อย
จึงไม่สามารถเอาชนะความฝืดของพื้นผิวหรือตัวน้ำหนักของหุ่นยนต์เองได้
จึงทำให้หุ่นไม่เคลื่อนที่หรือเคลื่อน ได้ไม่ดี ไต่เนินลาดเอียงไม่ได้ เป็นต้น
ดังนั้นส่วนประกอบที่สองซึ่งก็คือตัวกลไกขับเคลื่อนไหว(mechanic) จึงเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งที่จะเข้ามาแก้ปัญหาต่าง
ๆ เหล่านี้
กลไกเคลื่อนไหวแบบขาเดิน
และกลไกเคลื่อนไหวที่เป็นแขนกล
กลไกที่เข้ามาช่วยมอเตอร์ไฟตรงให้มีแรงบิดากขึ้น
และสามารถลดความเร็วลงเพื่อให้สามารถควบคุมได้ง่ายขึ้นคือ ชุดเฟือง (gear box) ด้วยหลักการประกบ
เฟืองต่างขนาดเข้าด้วยกันเป็นผลให้เกิดการหมุนที่เร็วขึ้นหรือช้าลง
พร้อมทั้งให้แรงบิดที่มากขึ้นหรือลดลงด้วย นอกจากนี้ยังมีกลไกอื่น ๆ
ที่คล้ายคลึงกันในการปรับอัตราความเร็วรอบของมอเตอร์เช่นการใช้ล้อและเพลา การใช้ชุดสายพาน
เป็นต้น ในการเลือกกลไกเคลื่อนไหวจึงจำเป็นต้องออกแบบให้
เหมาะสมกับงานที่หุ่นยนต์ต้องทำต้องปฏิบัติเพราะชิ้นส่วนกลไกทุกชิ้นล้วนแล้วแต่มีน้ำหนัก
ซึ่งจะมีผลโดยตรงต่อความสามารถในการขับเคลื่อน และกำลังไฟที่
ต้องใช้ในการขับเคลื่อนหุ่นยนต์
แหล่งพลังงาน
เป็นส่วนที่สำคัญที่สุด
และเป็นตัวสร้างปัญหาให้กับหุ่นยนต์มากที่สุดด้วย
ที่ว่าเป็นส่วนสำคัญที่สุดก็เพราะเป็นส่วนที่เป็นพลังงานใช้ในการขับเคลื่อนหุ่นยนต์
ทำให้หุ่นยนต์สามารถทำกิจกรรมที่เราสั่งให้ทำได้
แหล่งพลังงานสำหรับหุ่นยนต์ขนาดเล็กส่วนใหญ่จะใช้แบตเตอรี่ที่เราสามารถหาได้ทั่วไปเช่น
ขนาด AAA หรือ AA ที่จ่ายแรงดัน 1.5
V แต่เนื่องจากว่า
กว่าที่เราจะสั่งให้หุ่นยนต์ทำงานได้ตรงตามที่ต้องการก็จะมีการทดลองแล้วทดลองอีกอยู่หลายครั้ง
ซึ่งแม้ว่าแรา จะใช้ชนิดธรรมดา ก็ยังค่อนข้างเปลืองอย่างมาก
ดังนั้นจึงนิยมนำแบตเตอรี่ชนิดที่สามารถประจุไฟใหม่ได้มาใช้ เช่นถ่านชาร์ตแบบ NiCd
เป็นต้น ซึ่งสามารถให้ แรงดันไฟที่ 1.2 V ต่อก้อน
นอกจากแหล่งพลังงานที่จำเป็นต้องพิจารณาคัดเลือกอย่างดีแล้ว
วงจรที่ใช้ควบคุมกระแสไฟและแรงดันก็จำเป็นอย่างยิ่ง
เพราะแผงวงจรที่ใช้เป็นส่วนควบคุมหุ่นยนต์นั้นโดยมากแล้วใช้กระแสไฟที่มีแรงดันเพียง
5 V เท่านั้น ดังนั้นถ้าเราจะใช้ถ่านชนิดแรงดัน 9 V ก็จำเป็นต้องต่อพ่วง วงจรควบคุมแรงดันไฟ (regulator) ไว้ด้วย สำหรับปัญหาสำคัญของแหล่งพลังงานของหุ่นยนต์
โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้แบตเตอรี่ ก็คือน้ำหนักของแบตเตอรี่ที่มากเอาการอยู่ และก็เป็นภาระสำคัญอย่างยิ่งต่อกลไกการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
