หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม

                    หุ่นยนต์ในงานอุตสาหกรรม 

ความหมายของหุ่นยนต์ สถาบันหุ่นยนต์อเมริกา (The Robotics Institute Of America) ได้ให้ความหมายของ หุ่นยนต์ว่า หุ่นยนต์คือ เครื่องจักรที่ถูกออกแบบให้สามารถท างานได้หลากหลายหน้าที่ เพื่อใช้ เคลื่อนย้ายวัสดุ ชิ้นงาน เครื่องมือ หรืออุปกรณ์พิเศษ ผ่านโปรแกรมควบคุมการเคลื่อนที่ต่างๆ ส าหรับงานต่างๆที่หลากหลาย อย่างมีประสิทธิภาพ หรือหุ่นยนต์คือ เครื่องจักรกลทุกชนิดที่ออกแบบมาให้สามารถท างานแทนมนุษย์ได้ทุก ประเภทที่มนุษย์ไม่สามารถปฏิบัติงานได้ และเป็นการท างานอัตโนมัติ สามารถท างานในรูปแบบที่ ซับซ้อนและมีความยึดหยุ่น หุ่นยนต์หรือภาษาอังกฤษเขียนว่า Robot มาจากบทละครของนายคาเรล คาเปก (Karal Kapek) นักแต่งนิยายชาวเช็ก เรื่อง R.U.R (Rossum’s Universal Robots) ซึ่งหมายถึงคนงาน หุ่นยนต์คือเครื่องจักรที่ถูกควบคุมอัตโนมัติ สามารถเขียนโปรแกรมใหม่ได้ ใช้งานเอนกประสงค์ โปรแกรมการเคลื่อนที่จะต้องสามารถโปรแกรมให้เคลื่อนที่ได้อย่างน้อย 3 แกนหรือมากกว่าหุ่นยนต์ อาจจะยึดอยู่กับที่หรือย้ายต าแหน่ง (Mobile) เพื่อใช้งานอุตสาหกรรม

ตัวอย่าง

หุ่นยนต์ช่วยเดินสำหรับคนพิการอัมพาตครึ่งล่าง

IRPC ร่วมกับสถาบันสิรินธรฯ และ ม.ศรีปทุม พัฒนาต้นแบบ “ชุดหุ่นยนต์ช่วยเดิน” เพื่อสร้างโอกาสให้คนพิการอัมพาตครึ่งล่างได้ใช้ประโยชน์และมีคุณภาพชีวิตดีขึ้นในอนาคต ด้วยการพัฒนาเม็ดพลาสติกชนิด UHMWPE ที่มีคุณสมบัติแข็งแรง ทนทาน น้ำหนักเบา ทดแทนอลูมิเนียมและเหล็กบางชิ้นส่วนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

นายสุกฤตย์ สุรบถโสภณ กรรมการผู้จัดการใหญ่ บริษัท ไออาร์พีซี จำกัด (มหาชน) (IRPC) เปิดเผยว่า บริษัทฯ ได้ลงนามข้อตกลงร่วมกับสถาบันสิรินธรเพื่อการฟื้นฟูสมรรถภาพทางการแพทย์แห่งชาติ และ มหาวิทยาลัยศรีปทุม ในการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ “โครงการพัฒนาชุดหุ่นยนต์ช่วยเดิน สำหรับคนพิการอัมพาตครึ่งล่าง” เพื่อต่อยอดสู่การผลิตในเชิงอุตสาหกรรม สร้างโอกาสให้ผู้พิการได้ใช้ประโยชน์อย่างทั่วถึง

“ปัจจุบันความพิการทางการเคลื่อนไหวถือว่าเป็นปัญหาสาธารณสุขที่สำคัญของประเทศไทย ซึ่งหุ่นยนต์ช่วยเดินจะเป็นนวัตกรรมทางการแพทย์ ที่จะมาช่วยบรรเทาปัญหาได้ระดับหนึ่ง แต่เนื่องจากต้นแบบหุ่นยนต์ช่วยเดินในปัจจุบัน ชุดขับเคลื่อนมีขนาดใหญ่ โครงสร้างทำจากอลูมิเนียม ทำให้มีน้ำหนักมากถึง 25 กิโลกรัม ประกอบกับแบตเตอรี่ใช้งานสั้น ไม่เกิน 3 ชั่วโมง ล้วนเป็นอุปสรรคให้ผู้พิการไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ หากการวิจัยและพัฒนาสำเร็จ และต่อยอดไปสู่การผลิตเชิงอุตสาหกรรม ก็จะช่วยให้กลุ่มผู้พิการได้ใช้ประโยชน์และเข้าถึงนวัตกรรมหุ่นยนต์นี้มากขึ้น”

ทั้งนี้ IRPC ได้ดำเนินการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมเม็ดพลาสติกชนิด UHMWPE (Ultra high molecular weight Polyethylene) ด้วยคุณสมบัติของเม็ดพลาสติกที่มีความแข็งแรงเป็นพิเศษ ทนทานต่อการสึกกร่อนเสียดสี รองรับแรงกระแทกได้ดี และน้ำหนักเบา จึงสามารถนำไปผลิตทดแทนชิ้นส่วนเดิมของหุ่นยนต์ช่วยเดินได้

บริษัทฯ มีแนวคิดในการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์นวัตกรรม โดยมุ่งเน้นในการพัฒนาเทคโนโลยีให้เกิดเป็นผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย เพื่อช่วยพัฒนาคุณภาพชีวิต และก่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดต่อผู้ใช้

“ความร่วมมือในครั้งนี้ นับว่าเป็นความท้าทายของการ ได้เรียนรู้ และแบ่งปันประสบการณ์ร่วมกันในทางด้านสาธารณสุข สถาบันการศึกษาและสังคม เพื่อให้คนพิการ ได้รับโอกาสที่เท่าเทียม ในการเข้าถึงนวัตกรรมทางการแพทย์ควบคู่ไปกับนวัตกรรมทางการศึกษา และลดช่องว่างความเหลื่อมล้ำที่เกิดขึ้นในสังคมสอดรับกับการที่ประเทศไทยกำลังก้าวเข้าสู่ยุค 4.0 ยุคแห่งนวัตกรรมและเทคโนโลยีที่จะมาช่วยให้ชีวิตความเป็นอยู่ดีขึ้น” นายสุกฤตย์ กล่าว

ด้าน นพ.ธีรพล โตพันธานนท์ อธิบดีกรมการแพทย์ กระทรวงสาธารณสุข กล่าวว่า สถาบันสิรินธรเพื่อการฟื้นฟูสมรรถภาพทางการแพทย์แห่งชาติ ในฐานะศูนย์วิชาการและศูนย์บริการเฉพาะทางด้านเวชศาสตร์ฟื้นฟู จะช่วยในเรื่องการประเมินการทดสอบ “หุ่นยนต์ช่วยเดิน” ซึ่งถือเป็นเครื่องมือทางการแพทย์ที่ใช้กับผู้ทุพพลภาพให้มีความปลอดภัยกับผู้ใช้งาน โดยพิจารณาตามหลักการทางชีวกลศาสตร์ ซึ่งนวัตกรรมหุ่นยนต์ช่วยเดิน นอกจากมุ่งเน้นการส่งเสริมศักยภาพของคนพิการช่วงล่างให้สามารถเคลื่อนไหวและพึ่งพาตนเองได้แล้ว ยังสามารถนำไปใช้สำหรับช่วยเพิ่มการทรงตัวและความมั่นคงในขณะเดิน เป็นการฝึกทักษะการเคลื่อนไหวเรื่องการเดิน และสามารถนำต้นแบบไปพัฒนาต่อยอดในกลุ่มผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง ผู้ป่วยบาดเจ็บสันหลัง ผู้ป่วยเด็กสมองพิการ และผู้ป่วยพาร์กินสัน ซึ่งถือเป็น “นวัตกรรมเพื่อการเข้าถึงของคนทั้งมวลอีกด้วย”

นางรัชนีพร พุคยาภรณ์ พุกกะมาน อธิการบดี มหาวิทยาลัยศรีปทุม กล่าวว่า ต้นแบบของนวัตกรรมหุ่นยนต์ช่วยเดินสำหรับคนพิการอัมพาตครึ่งล่างนี้ เกิดจากการคิดค้นของทีมอาจารย์และนักศึกษา กลุ่มระบบหุ่นยนต์และการควบคุมอัตโนมัติ ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็คโทรนิคส์ประยุกต์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ ซึ่งเป็นนวัตกรรมการออกแบบที่สามารถใช้งานได้จริง ตรงตามมาตรฐานทางการแพทย์ โดยได้รับรางวัลชนะเลิศระดับชาติ ในการแข่งขันประกวดหุ่นยนต์ระบบอัตโนมัติเพื่อกระบวนการผลิต ปี 2557 (หรือ RACMP 2014) และรางวัลชนะเลิศ นักคิดสิ่งประดิษฐ์รุ่นใหม่ ในวันนักประดิษฐ์แห่งชาติ ปี 2558 ของสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) ตลอดจนรางวัลในระดับนานาชาติ Honorable Mention Award และ Leading Innovation Award จาก Taipei International Invention Show & Techmart 2015 ณ ประเทศไต้หวัน

“นวัตกรรมนี้เกิดจากแรงบันดาลใจของทีมในการช่วยคนพิการอัมพาตครึ่งล่างให้มีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น ลดภาระการพึ่งพา ช่วยให้คนพิการสามารถช่วยเหลือตัวเองได้ในระดับหนึ่ง โดยอาศัยกลไกการทำงานของหุ่นยนต์อัตโนมัติ ที่ไม่ซับซ้อนมาก ซึ่งนับเป็นความภาคภูมิใจที่ต้นแบบของนวัตกรรม จะถูกนำไปต่อยอดวิจัยและพัฒนาให้ดีขึ้น สร้างประโยชน์ต่อสังคม และผู้พิการได้มีโอกาสเข้าถึงนวัตกรรมมากขึ้นในอนาคตเป็นไปตามเป้าหมายของ คณะวิศวกรรมศาสตร์ และมหาวิทยาลัยศรีปทุม ในการผลิตบุคลากรที่มีบทบาทความสามารถ และผลงานวิชาการที่เป็นประโยชน์ต่อสังคม”

การใช้หุ่นยนต์ช่วยผ่าตัด (Robotic Surgery)

- ตัวหุ่นยนต์อยู่ข้างคนไข้ ทำการผ่าตัดเลียนแบบการเคลื่อนไหวของมือศัลยแพทย์ที่ควบคุมสั่งการอยู่ที่ console หุ่นยนต์นี้ประกอบด้วยแขนกล 4 แขน แขนที่1 ใช้ในการถือกล้องเพื่อส่งภาพอวัยวะภายในของผู้ป่วยออกมายังจอภาพของเครื่องสั่งการ (console)ให้ศัลยแพทย์เห็นเป็นภาพขยาย 3 มิติที่มีความลึกและคมชัด สามารถมองเห็นรายละเอียดต่างๆ ของอวัยวะภายในร่างกาย รวมถึงเนื้อเยื่อและเส้นประสาทได้อย่างชัดเจน แขนที่เหลืออีก 3 แขนก็ใช้ในการถือเครื่องมือหุ่นยนต์ที่มีข้อมือกล (wristed instruments) ที่สามารถหมุนและโค้งงอเครื่องมือได้ถึงเจ็ดทิศทาง จึงให้การเคลื่อนไหวของเครื่องมือหุ่นยนต์ทำได้เหมือนมือมนุษย์ แต่จะละเอียดและราบรื่นกว่าด้วยการช่วยเหลือปรับปรุงสัญญานโดยคอมพิวเตอร์

- ชุดควบคุมหรือสั่งการ (console) เป็นตำแหน่งที่ศัลยแพทย์นั่งควบคุมการผ่าตัดผ่านจอภาพ 3 มิติ ระหว่างการผ่าตัด ศัลยแพทย์จะนั่งประจำที่ console ทำการผ่าตัดโดยใช้ทั้งสองมือควบคุมเคลื่อนไหวก้านกลเหมือนผ่าตัดปกติ ระบบจะถ่ายทอดสัญญาณการเคลื่อนไหวจากมือศัลยแพทย์ไปยังแขนกลของหุ่นยนต์ที่ทำการผ่าตัดภายในร่างกายของผู้ป่วยเลียนแบบการเคลื่อนไหวของศัลยแพทย์

- คอมพิวเตอร์คอนโทรลทาวเวอร์ (Computer Control Tower) เป็นส่วนประกอบสำคัญที่ช่วยควบคุม วิเคราะห์ และกรองข้อมูลสัญญานไปมาระหว่างหุ่นยนต์กับศัลยแพทย์

SCARA Robot

Selective Compliance Assembly Robot Arm (SCARA Robot) เป็นหุ่นยนต์ที่มีแกนที่ 1 และแกนที่ 3 หมุนรอบแกนแนวตั้ง และแกนที่ 2 จะเคลื่อนที่ขึ้นลง (Prismatic) ทำให้เคลื่อนที่ขึ้นลงและแนวระนาบที่ไม่ต้องการการหมุนมากได้รวดเร็ว แม่นย าสูง มักใช้ในงาน ประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์งานตรวจสอบ (Inspection) งานบรรจุภัณฑ์ (Packaging) แต่ไม่เหมาะกับงานประกอบชิ้นส่วนเชิงกล (Mechanical Part) ที่ต้องหมุน (Rotation) ในลักษณะมุมหลายมิต