หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ AMR SLAM หุ่นยนต์ขนส่งแบบขับเคลื่อนด้วยตนเองสำหรับการขนถ่ายวัสดุในอุตสาหกรรม

หลักการเทคโนโลยีหลัก 

การทำงานของหุ่นยนต์ขนถ่ายวัสดุซีรีส์ YH ขึ้นอยู่กับการทำงานร่วมกันของส่วนประกอบหลักสี่ส่วน ได้แก่: 

1. การรับรู้และการวางตำแหน่งทางสิ่งแวดล้อม

- ใช้เทคโนโลยีการรวมข้อมูลจากหลายเซ็นเซอร์ รวมถึงเรดาร์เลเซอร์ เซ็นเซอร์ภาพ และเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก

- ระบบนำทาง Laser SLAM สามารถระบุตำแหน่งได้แม่นยำถึง ±10 มม. และสามารถสร้างแผนที่และนำทางได้เองโดยไม่ต้องตั้งค่าบีคอนล่วงหน้า

- ระบบนำทาง Visual SLAM ใช้กล้องในการระบุลักษณะเด่นของสภาพแวดล้อม มีต้นทุนค่อนข้างต่ำ และเหมาะสำหรับสภาพแสงที่คงที่ 

2. ระบบควบคุมการเคลื่อนที่

- สถานการณ์รับน้ำหนักเบา (≤500 กก.): ใช้ระบบขับเคลื่อนแบบดิฟเฟอเรนเชียลหรือล้อ McNamee รองรับการเคลื่อนไหวที่ยืดหยุ่น เช่น การเคลื่อนที่ไปข้างหน้า การเคลื่อนที่ด้านข้าง และการหมุน เหมาะสำหรับการใช้งานในพื้นที่แคบ

- สถานการณ์รับน้ำหนักมาก (≥1 ตัน): ใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยพวงมาลัยและกลไกยกด้วยงา มีความสามารถในการรับน้ำหนักได้ถึง 5 ตันขึ้นไป

- สามารถใช้งานในช่องทางเดินแคบได้ 

3. การวางแผนเส้นทางอัตโนมัติ

- คำนวณเส้นทางการขนส่งที่เหมาะสมที่สุดแบบเรียลไทม์ โดยมีเวลาตอบสนองน้อยกว่า 500 มิลลิวินาที

- เมื่อหุ่นยนต์หลายตัวทำงานเป็นกลุ่ม ระบบจะปรับเส้นทางโดยอัตโนมัติเพื่อหลีกเลี่ยงความแออัด

- เมื่อพบกับสิ่งกีดขวางที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ระบบสามารถตัดสินใจได้เองว่าจะเลี่ยงเส้นทางหรือรอแทนที่จะหยุดเฉยๆ 

4. ระบบหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางแบบรวมข้อมูลจากหลายเซ็นเซอร์

- มาพร้อมเรดาร์เลเซอร์ 16 เส้น (มุมมองแนวนอน 270°), อุปกรณ์ตรวจจับระยะห่างจากพื้นดิน (0.1 - 3 เมตร) และเซ็นเซอร์ตรวจจับการชน (เกณฑ์แรงดันกระตุ้น 0.5N)

- ด้วยกลไกการชดเชยวิถีการเคลื่อนที่ กล้องด้านล่างจะบันทึกภาพลักษณะภูมิประเทศเพื่อปรับเทียบตำแหน่งแบบเรียลไทม์

ส่วนประกอบของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม

1. ตัวถังเชิงกล

ส่วนเหล่านี้เปรียบเสมือน "กระดูก" และ "กล้ามเนื้อ" ของหุ่นยนต์ เป็นส่วนที่ทำหน้าที่โดยตรงในการเคลื่อนไหวหรือการกระทำต่างๆ

1.1 โครงสร้าง: โดยทั่วไปประกอบด้วยฐาน แขนใหญ่ แขนเล็ก ข้อมือ และขอบปลาย

1.2 ข้อต่อและองศาอิสระ: หุ่นยนต์เชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อหลายข้อ (หมุนหรือเคลื่อนที่) ทำให้เกิดองศาอิสระ (DOF) ที่แตกต่างกัน หุ่นยนต์อุตสาหกรรมหกแกนมี 6 องศาอิสระและจำลองความยืดหยุ่นของแขนมนุษย์

1.3 อุปกรณ์ปลายแขนกล: เครื่องมือที่ติดตั้งอยู่ที่ปลายข้อมือและสัมผัสโดยตรงกับวัตถุที่กำลังใช้งาน เช่น ตัวจับยึด (แบบใช้ลม/ไฟฟ้า), ถ้วยดูด, ปืนเชื่อม, ปืนพ่นสี, หัวเจียร, หัวตัดเลเซอร์ เป็นต้น

2. ระบบขับเคลื่อน

นี่คือ "แหล่งพลังงาน" ของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม และมีหน้าที่ในการให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนไหวของข้อต่อต่างๆ

2.1 มอเตอร์เซอร์โว: นิยมใช้มากที่สุด ให้ความแม่นยำสูงและการตอบสนองที่รวดเร็วในการควบคุมตำแหน่งและความเร็ว

2.2 อุปกรณ์ไฮดรอลิก/นิวแมติก: ใช้ในงานหนัก (ไฮดรอลิก) หรือการจับยึดแบบง่าย (นิวแมติก) แต่ไม่ค่อยพบในหุ่นยนต์หลายแกนที่มีความแม่นยำสูง

2.3 ตัวลดความเร็ว: เชื่อมต่อมอเตอร์เข้ากับข้อต่อเพื่อลดความเร็ว เพิ่มแรงบิด และปรับปรุงความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง

ส่วนประกอบสำคัญ: ตัวลดเกียร์ RV (มักใช้สำหรับข้อต่อที่รับน้ำหนักมาก) และตัวลดเกียร์ฮาร์โมนิก (มักใช้สำหรับข้อต่อที่รับน้ำหนักเบาหรือข้อต่อข้อมือ)

3. ระบบควบคุม

นี่คือ "สมอง" ของหุ่นยนต์ ซึ่งทำหน้าที่ประมวลผลข้อมูล วางแผนเส้นทาง และออกคำสั่ง

3.1 ฮาร์ดแวร์ควบคุม: คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมหรือตู้ควบคุมเฉพาะที่มี CPU หน่วยความจำ และวงจรเชื่อมต่อ

3.2 ซอฟต์แวร์/อัลกอริทึมควบคุม:

3.2.1 การควบคุมการเคลื่อนไหว: แก้ปัญหาจลนศาสตร์ผกผันและวางแผนวิถีการเคลื่อนไหวของข้อต่อเพื่อให้มั่นใจถึงความราบรื่นและความแม่นยำ

3.2.2 การควบคุมเชิงตรรกะ: ประมวลผลสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต (I/O) และประสานการทำงานร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆ (เช่น สายพานลำเลียง เซ็นเซอร์)

3.2.3 ส่วนต่อประสานระหว่างมนุษย์และเครื่องจักร (HMI): จี้ควบคุมสำหรับผู้ปฏิบัติงานในการตั้งโปรแกรม แก้ไขข้อผิดพลาด และตรวจสอบสถานะของหุ่นยนต์

4. ระบบการรับรู้

นี่คือ "ประสาทสัมผัสทั้งห้า" ของหุ่นยนต์ ซึ่งใช้ในการรับข้อมูลสถานะภายในและสภาพแวดล้อมภายนอก และเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุถึงความฉลาด

4.1 เซ็นเซอร์ภายใน:

4.1.2 ตัวเข้ารหัส (Encoder): ตรวจจับมุมและความเร็วของมอเตอร์เพื่อให้ได้การควบคุมแบบวงปิด

4.1.3 เซ็นเซอร์แรงบิด: ตรวจจับแรงที่ข้อต่อและใช้สำหรับการตรวจจับการชนหรือการควบคุมแรงในการเจียร

4.2 เซ็นเซอร์ภายนอก:

4.2.1 ระบบวิชั่น: กล้องอุตสาหกรรม, สแกนเนอร์ 3 มิติ สำหรับการกำหนดตำแหน่ง, การระบุตัวตน, การตรวจสอบคุณภาพ

4.2.2 เซ็นเซอร์แรง/สัมผัส: ติดตั้งที่ปลายเพื่อการประกอบที่แม่นยำหรือการเจียรด้วยแรงคงที่

4.2.3 เซ็นเซอร์เพื่อความปลอดภัย: ไลดาร์, ม่านแสงเพื่อความปลอดภัย ใช้สำหรับตรวจสอบบุคลากรโดยรอบและเพื่อให้มั่นใจว่าการปิดระบบเป็นไปอย่างปลอดภัย

5. ระบบช่วยเหลือ

แม้จะไม่ใช่ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวหลัก แต่ก็จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการทำงาน:

5.1 ระบบจ่ายไฟ: ชุดจ่ายไฟ, ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

5.2 ระบบวงจรอากาศ: จ่ายอากาศอัดให้กับตัวจับยึดแบบนิวแมติกหรือกระบอกปรับสมดุล

5.3 ระบบระบายความร้อน: พัดลมหรืออุปกรณ์ระบายความร้อนด้วยน้ำเพื่อป้องกันมอเตอร์และตู้ควบคุมร้อนเกินไป

5.4 รั้วกั้นนิรภัยและปุ่มหยุดฉุกเฉิน: อุปกรณ์ป้องกันทางกายภาพที่ตรงตามมาตรฐานความปลอดภัย

ปัจจุบันหุ่นยนต์อุตสาหกรรมได้เข้ามามีบทบาทในอุตสาหกรรมการผลิตเกือบทุกประเภทแล้ว จุดประสงค์หลักคือเพื่อทดแทนมนุษย์ในการทำงานที่ซ้ำซาก อันตราย และต้องการความแม่นยำสูง 

1. แอปพลิเคชันที่ได้รับความนิยมมากที่สุด

1.1 การขนย้าย การบรรทุก และการขนถ่าย

1.1.1 การหยิบและวางวัสดุอัตโนมัติสำหรับเครื่องมือกล เครื่องฉีดขึ้นรูป และเครื่องปั๊มขึ้นรูป

1.1.2 การขนย้ายวัสดุในคลังสินค้าและสายการผลิต

1.2 การเชื่อม

1.2.1 การเชื่อมจุดและการเชื่อมด้วยไฟฟ้าของตัวถังรถยนต์

1.2.2 การเชื่อมโครงสร้างเหล็ก เครื่องจักรกลก่อสร้าง และท่อ

1.3 การประกอบ

1.3.1 การขันสกรู การติดตั้งตลับลูกปืน การประกอบชิ้นส่วน

1.3.2 การประกอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน และชิ้นส่วนยานยนต์

1.4 การเจียร การขัดเงา การลบคม

1.4.1 การแปรรูปฮาร์ดแวร์ อุปกรณ์ห้องน้ำ ชิ้นส่วนหล่อขึ้นรูป และชิ้นส่วนอลูมิเนียมอัลลอยด์

1.4.2 ทดแทนแรงงานคน ลดอันตรายจากฝุ่นละออง

1.5 การพ่นเคลือบ

1.5.1 การทาสีรถยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้า และเฟอร์นิเจอร์

1.5.2 ป้องกันการระเบิด สม่ำเสมอ และช่วยประหยัดสี

1.6 การจัดเรียงสินค้าบนพาเลทและการบรรจุหีบห่อ

1.6.1 การเรียงซ้อนกล่อง ถุง และถังโดยอัตโนมัติ

1.6.2 นิยมใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องดื่ม สารเคมี และโลจิสติกส์

1.7 การตรวจสอบและการคัดแยก

1.7.1 หุ่นยนต์วิชั่น: การตรวจสอบลักษณะภายนอก การวัดขนาด การคัดแยกสินค้าชำรุด

1.7.2 ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ อาหาร และยา

1.8 การตัดและการแปรรูป

1.8.1 การตัดด้วยเลเซอร์ การตัดด้วยน้ำ การตัดแต่งประตู การเจาะ

1.8.2 การแปรรูปชิ้นส่วนรถยนต์ โลหะแผ่น ยาง และพลาสติก

2. อุตสาหกรรมหลักที่ใช้งาน

2.1 อุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์ ผู้ใช้งานรายใหญ่ที่สุด: การเชื่อมจุด การเชื่อมด้วยไฟฟ้า การประกอบ การพ่นสี

2.2 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์: การประกอบ การตรวจสอบ การจ่ายกาว

2.3 เครื่องจักรกลก่อสร้าง รถขุด รถเครน: การเชื่อม การเจียร

2.4 ฮาร์ดแวร์และเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน เครื่องปรับอากาศ ตู้เย็น เครื่องครัว: งานเชื่อม งานประกอบ

2.5 อาหารและยา: การคัดแยก การบรรจุ การจัดเรียงบนพาเลท

2.6 โลจิสติกส์และคลังสินค้า: การถอดประกอบพาเลท การขนถ่ายสินค้าขึ้นและลง

2.7 ระบบขนส่งทางราง เรือ โครงสร้างเหล็ก: การเชื่อม การตัด

3. ประโยชน์ของการใช้หุ่นยนต์

3.1 คุณภาพคงที่และมีความสม่ำเสมอสูง

3.2 การทำงานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง ประสิทธิภาพสูง

3.3 ลดการบาดเจ็บจากการทำงานและโรคจากการประกอบอาชีพ ควันจากการเชื่อม ฝุ่นจากการเจียร และอุณหภูมิสูง

3.4 ต้นทุนแรงงานต่ำ เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

การเพิ่มประสิทธิภาพ

- สามารถทำงานได้ต่อเนื่อง 24 ชั่วโมงโดยไม่หยุดพัก โดยไม่มีข้อจำกัดเรื่องความเหนื่อยล้า หุ่นยนต์เพียงตัวเดียวสามารถทดแทนแรงงานได้ 2-3 คน

- หลังจากได้นำระบบคลังสินค้าอีคอมเมิร์ซแห่งหนึ่งมาใช้ ปริมาณการประมวลผลคำสั่งซื้อรายวันเพิ่มขึ้นจาก 50,000 รายการเป็น 120,000 รายการ ส่งผลให้ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 140%

- เวลาในการเคลื่อนย้ายรถยนต์ระหว่างสถานีต่างๆ ในโรงงานลดลงจาก 15 นาที เหลือ 5 นาที และเวลาในการผลิตต่อรอบเพิ่มขึ้น 67% 

การประหยัดต้นทุน

- คลังสินค้าขนาดกลาง (ที่มีหุ่นยนต์ 5 ตัว) ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายด้านแรงงานได้มากกว่า 400,000 หยวนต่อปี โดยทั่วไปแล้ว การลงทุนด้านอุปกรณ์จะคืนทุนภายใน 1-2 ปี

- การใช้พลังงานต่ำกว่ารถยกแบบดั้งเดิมถึง 30% รองรับการชาร์จอัตโนมัติ และสามารถใช้งานได้ 4 ชั่วโมงหลังจากการชาร์จเพียง 1 ชั่วโมง 

ความปลอดภัยและความแม่นยำ

- ระบบหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางแบบหลายเซ็นเซอร์มีเวลาตอบสนอง ≤ 100 มิลลิวินาที เมื่อพบสิ่งกีดขวาง ระบบสามารถเบรกได้ภายใน 0.3 วินาที

- หลังจากนำไปใช้ในคลังสินค้าอุตสาหกรรม อัตราการเกิดอุบัติเหตุจากการขนย้ายสินค้าลดลงเหลือ 0

- อัตราความผิดพลาดในการคัดแยกสินค้าลดลงจาก 0.1% ในการทำงานด้วยมือ เหลือ 0.01% และอัตราสินค้าเสียหายลดลงจาก 2% เหลือต่ำกว่า 0.2%

- ความแม่นยำในการวางตำแหน่งวัสดุของหุ่นยนต์แม่ลูกรุ่นใหม่ Ren ที่ทำจากฟอยล์อลูมิเนียมนั้น ถูกควบคุมให้อยู่ภายในความคลาดเคลื่อน 5 มิลลิเมตร 

ความยืดหยุ่นและความชาญฉลาด

- หุ่นยนต์สามารถสร้างเครือข่ายที่จัดระเบียบตัวเองได้ผ่านเครือข่ายบริเวณท้องถิ่น และเจรจาวางแผนเส้นทางและจัดสรรงานได้อย่างอิสระ

- ระบบนี้ผสานรวมอย่างราบรื่น ทำให้กระบวนการ "การจัดเก็บ - การจัดการ - การคัดแยก - การขนถ่าย" เป็นไปโดยอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์

- หลังจากนำไปใช้ในสถานประกอบการผลิต ประสิทธิภาพในการตรวจสอบย้อนกลับวัสดุในสายการผลิตเพิ่มขึ้น 80%