Autonomous Robot
กษดศ ลลาวไลลกษณแผนก Robotic Technologyสถาบนไทย-เยอรมน
(การน าหนยนตหรอระบบอตโนมตมาใชในการผลตและบรการ)
1
อตสาหกรรม 4.0(Industry 4.0)
Introduction
2
Where are we?
Introduction อตสาหกรรม 4.0(Industry 4.0)
3
TGI-Robotics
อตสาหกรรม 4.0แนวทางของอตสาหกรรมในอนาคต ซงมการเรยกขานทแตกตางกนไป เชน
• สหรฐ คอ Smart Manufacturing
• ยโรป คอ Factories of the Future (FoF)
• เยอรมน คอ Industry 4.0
• ญปน คอ Industrial Value Chain Initiatives (IVI)
• เกาหลใต คอ Manufacturing Innovation 3.0
• จน คอ Made in China 2025: A New Era for Chinese Manufacturing
• ไตหวน คอ Productivities 4.0
• 0 คอ ยคหตถกรรมและเกษตรกรรมทผลตดวยมอ หรอใชสตวชวยในการผอนแรง
• 1.0 คอ ยคการผลตดวยเคร องจกรทขบเคลอนดวยถานหน-เคร องจกรกลไอน า
• 2.0 คอ ยคการผลตดวยมอเตอรไฟฟาและพลงงานไฟฟา
• 3.0 คอ ยคการผลตดวยทใชคอมพวเตอรควบคมเคร องจกร ระบบAutomation และ หนยนต
• 4.0 คอ ……?
อางอง: https://www.nstda.or.th/th/nstda-knowledge/11529-industry-4-0Introduction
Connected Automated AgileFlexible
Adaptive
Optimized
• 4.0 คอ ยคการผลตทดงศกยภาพของ ”Internet” มาใชใหเกดประโยชนสงสดตอระบบการผลตและบรการ
• Information is everywhere
• Everything in real-time(จาก 3.0)
Introductionอตสาหกรรม และ
บรการ 4.0(Industry & Service 4.0)
อตสาหกรรม และ
บรการ 4.0(Industry & Service 4.0)
ในยคน ผบรโภค บรโภคไดงายฉนใด…
ผผลตควรผลตสนคาไดงายฉนนน…
6
ผใหบรการควรบรการไดงายฉนนน…
OverviewRobotics
Robot in storage & warehouse
7
OverviewRobotics
Robot in sorting center
8
OverviewRobotics Robot in Automotive Factory
9
OverviewRobotics
Human & Collaborative robot
10
BigDog,
Boston Dynamics, USA
OverviewRobotics
Advance autonomous mobile robot
11
Spot Mini,
Boston Dynamics, USA
OverviewRobotics
Advance autonomous mobile robot
12
OverviewRobotics
13
OverviewRobotics
14
15
Autonomous Vehicle
OverviewRobotics
Are these Robotics?
Autonomous Robot
16
กอนทจะเขาใจ Autonomous Robot
ตองรเขาใจ …..Robot กอน
Autonomous Robot
17
กอนทจะเขาใจ “Autonomous Robot”
ตองเขาใจ ….. “Robot” กอน
• Robotคออะไร?• Robotมกชนด?• Robotเกดมาอยางไร?
1. What is Robotics?
2. How do robot work?
3. Smarter robot…?
18
1. Robotics overview
2. Mechatronics & Kinematics
3. Autonomous Robot
19
1. Robotics overview
2. Mechatronics & Kinematics
3. Autonomous Robot
• Examples
• Future human skills
4. LASI room tour
5. Q&A
20
OverviewRobotics Mechatronics &
Robot Kinematics
Autonomous
Robot
21
OverviewRobotics
What is Robotics?
22
OverviewRobotics What is Robotics?
หนยนต คอเครองจกรทสามารถโปรแกรมไดดวยคอมพวเตอร- มลกษณะโครงสรางและรปรางแตกตางกนไปตามวตถประสงค- สามารถควบคมไดโดยตรงจากมนษย หรออาจมการตงคาใหหนยนต
สามารถตดสนใจเองได
23
European robotics companies
• ABB
• KUKA
• Stäubli
• Durr
• Comau
• IGM
• Schunk
ยโรปอเมรกาญป น
หนยนตในแตละภมภาค
OverviewRobotics
24
European robotics companies
• ABB
• KUKA
• Stäubli
• Durr
• Comau
• IGM
• Schunk
ยโรป• หนยนตอตสาหกรรม
อเมรกา• หนยนตอ านวยความสะดวก
• หนยนตดดฝน
• โดรน
• หนยนตทางทหาร
• หนยนตการแพทย
• รถยนตขบเองได
ญปน• หนยนตอตสาหกรรม
• หนยนตผชวย/Humanoid
หนยนตในแตละภมภาค
OverviewRobotics
25
ชนดของหนยนต(Types of Robot)
หนยนตเคลอนทได (Mobile Robot)
หนยนตแขนกล(Manipulator Robot)
หนยนตแขนกลเคลอนทได (Mobile Manipulator Robot)
หนยนตเคลอนทได (Mobile Robot):หนยนตทม ลอ ขา ปก หรอ อปกรณอนๆ สามารถเคลอนทได
OverviewRobotics
26
หนยนตเคลอนทได (Mobile Robot)
หนยนตแขนกล(Manipulator Robot)
หนยนตแขนกลเคลอนทได (Mobile Manipulator Robot)
หนยนตแขนกล (Manipulator Robot): หนยนตทมขอแขนและมอจบหรออปกรณอนๆทปลายมอ สามารถหยบจบหรอปฏบตงานตางๆได
ชนดของหนยนต(Types of Robot)Overview
Robotics
27
OverviewRobotics ชนดของหนยนต(Types of Robot)
แขนกลหนยนต (Manipulator) แบงตามลกษณะโครงสรางและการเคลอนทไดอกมากมาย
28
Rectangular coordinate robot (Cartesian)
ขอด1. เคลอนทเปนแนวเสนตรงทง 3 มต2. การเคลอนทสามารถท าความเขาใจงาย3. มสวนประกอบงายๆ4. โครงสรางแขงแรงตลอดการเคลอนท
ขอเสย1. ตองการพนทตดตงมาก2. บรเวณทหนยนตท างานไดจะเลกกวาขนาดของตวหน3. ไมสามารถเขาถงวตถจากทศทางขางใตได
29
OverviewRobotics ชนดของหนยนต(Types of Robot)
Cylindrical robotขอด1. มสวนประกอบไมซบซอน2. การเคลอนทสามารถเขาใจไดงาย3. สามารถเขาถงเคร องจกรทมการเปด – ปด หรอเขาไปในบรเวณทเปนชองหรอโพรงไดงาย (Loading) เชน การโหลดชนงานเขาเคร อง CNC
ขอเสย1. มพนทท างานจ ากด2. แกนทเปนเชงเสนมความยงยากในการ Seal เพอปองกนฝนและของเหลว
30
OverviewRobotics ชนดของหนยนต(Types of Robot)
Polar coordinate robot
ขอด1. มปรมาตรการท างานมากขนเนองจากการหมนของแกนท 2 (ไหล)2. สามารถทจะกมลงมาจบช นงานบนพนไดสะดวกขอเสย1. มระบบพกด (Coordinate) และสวนประกอบ ทซบซอน2. การเคลอนทและระบบควบคมมความซบซอนขน
OverviewRobotics ชนดของหนยนต(Types of Robot)
31
SCARA robotขอด1. สามารถเคลอนทในแนวระนาบและขนลงไดรวดเรว2. มความแมนย าสงขอเสย1. มพนทท างานจ ากด2. ไมสามารถหมน (rotation)ในลกษณะมมตางๆได 3. สามารถยกน าหนก (Payload) ไดไมมากนก
32
OverviewRobotics ชนดของหนยนต(Types of Robot)
ขอด1. ทกแกนเคลอนทในลกษณะของการหมนท าใหมความยดหยนสงในการเขาถงงาน2. บรเวณขอตอ (Joint) สามารถ Seal เพอปองกนฝ น ความชน หรอน า ไดงาย3. มพนทการท างานมาก4. สามารถเขาถงช นงานทงจากดานบน ดานลาง5. เหมาะกบการใชมอเตอรไฟฟาเปนชดขบเคลอน
ขอเสย1. มระบบพกด (Coordinate) ทซบซอน2. กลศาสตรการเคลอนทและระบบควบคมซบซอนและเขาใจยากขน3. ควบคมใหเคลอนทในแนวเสนตรง (Linear) ไดยาก4.โครงสรางไมมนคงตลอดชวงการเคลอนทเพราะบรเวณขอบ Work Envelope ปลายแขนจะมการสน ท าใหความแมนย าลดลง
Articulated robot
33
OverviewRobotics ชนดของหนยนต(Types of Robot)
แขนหนยนตโครงสรางขนาน (parallel link manipulator)
Delta robot Rostock delta robot Stewart platform
ขอด•ความแขงแรงสง เพราะเปนโครงสรางแบบปด•ความเทยงตรง (precision) สง เพราะปลายแขนตอมายงตนก าลงทกตวทฐาน•เคลอนทเรว เพราะมวลสวนใหญอยทฐาน ปลายแขนจงมมวลนอย•ออกแรงไดมากเมอเทยบกบขนาด เพราะตนก าลงทกตวชวยกนออกแรง
34
OverviewRobotics ชนดของหนยนต(Types of Robot)
ขอเสย•พนทการท างานแคบ•มความซบซอนในการค านวนการควบคม
หนยนตเคลอนทได (Mobile Robot)
หนยนตแขนกล(Manipulator Robot)
หนยนตแขนกลเคลอนทได (Mobile Manipulator Robot)
หนยนตแขนกลเคลอนทได (Mobile Manipulator Robot):หนยนตทม ลอ ขา ปก หรอ อปกรณอนๆ สามารถเคลอนทได และมขอแขนและมอจบหรออปกรณอนๆทปลายมอ สามารถหยบจบหรอปฏบตงานตางๆได
ชนดของหนยนต(Types of Robot)Overview
Robotics
35
36
หนยนตเคลอนทได (Mobile Robot)
หนยนตแขนกล(Manipulator Robot)
หนยนตฮวแมนนอยด
(Humanoid Robot)
หนยนตแขนกลเคลอนทได (Mobile Manipulator Robot)
หนยนตฮวแมนนอยด (Humanoid Robot):• นบวาเปนหนยนตแขนกลเคลอนทได ชนดหนง• เนนทการมรปรางทคลายมนษยหรอเลยนแบบจากมนษย • มจดประสงคหลกคอ ออกแบบมาเพอใหมนษยมความคนเคยและ
สบายใจในการปฏสมพนธกบหนยนต
ชนดของหนยนต(Types of Robot)Overview
Robotics
หนยนตเคลอนทได (Mobile Robot)
หนยนตแขนกล(Manipulator Robot)
หนยนตแขนกลเคลอนทได (Mobile Manipulator Robot)
หนยนตขนสงน าทางอตโนมต (Automated Guided Vehicle : AGV)
• เปนหนยนตคลายรถเขนหรอฐานเลอน ทใชเขนชนสวนตางๆใน
โรงงานอตสาหกรรมจากจดหนงไปยงอกจดหนงโดยใชเสนทางท
ก าหนด สามารถเคลอนทไดเองโดยไรคนขบ และสามารถหยด
ช วคราวไดเองเมอพบสงกดขวางหรอมนษยเพอความปลอดภยหนยนตขนสงน าทางอตโนมต
(Automated Guided Vehicle : AGV)
ชนดของหนยนต(Types of Robot)Overview
Robotics
37
38
Mobile Manipulator
Mobile Robot / Automated Guided Vehicle
Mobile Robot
Mobile Manipulator
Platform
Mobile Robot Platform
(AGV: Automated Guided Vehicle)
39
Cartesian, XYZ, Rectangular
Articulated Type
SCARA Delta
ขอเดนของหนยนต - ท างานตามทส งซ าๆไดด (Good Repeatability)- ท างานรวดเรว / แมนย า / ออกแรงไดมาก กวามนษย (High Speed, High Precision, High Power)- ตดตอสอสารระหวางหนได ตอกบระบบสารสนเทศตางๆได - ไมประทวง ไมขอคาแรง ไมขาดงาน (พรอมท างานเสมอ) (High availability, High Uptime)- ลด Cycle-time เพม Productivity
ขอดอยของหนยนต - ท างานไดคอนขางจ ากด (เปลยนงานทท าไดไมยดหยนเทามนษย)- แกปญหาเฉพาะหนาเองไมได (เมอเกดปญหาตองใหมนษยเขาชวย)- คาตวสง!
40
ขอเดนและขอดอยในการน าหนยนตไปใชงาน
ท าไมตองมหนยนตหลายดไซน?
ราคา
ศกยภาพ
ความปลอดภย
ความคงทนการดแลรกษา
ความเรวอะไหล/ซอมบ ารง
ขอจ ากดตางๆ
ความแมนย า
OverviewRobotics
41
เครองจกรเหลาน...สรางขนมาจากอะไร?
OverviewRobotics Mechatronics &
Robot Kinematics
Autonomous
Robot
43
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
Mechatronics
44
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
ระบบคอมพวเตอร
(และไมโครคอนโทรลเลอร)ระบบอเลกทรอนกส
ระบบคอนโทรล
ระบบเคร องกล
Mechatronics คออะไร?
การออกแบบดวยคอมพวเตอร ระบบเคร องกลไฟฟา
ดจตอลคอนโทรล อนาลอกคอนโทรล
45
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
ระบบอเลกทรอนกส
ระบบคอนโทรล
ระบบเคร องกล
Mechatronics คออะไร?
ระบบเคร องกลไฟฟา
อนาลอกคอนโทรล
461.
3.
2.
1.
3.
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
ระบบคอมพวเตอร
(และไมโครคอนโทรลเลอร)ระบบอเลกทรอนกส
ระบบคอนโทรล
ระบบเคร องกล
Mechatronics คออะไร?
การออกแบบดวยคอมพวเตอร ระบบเคร องกลไฟฟา
ดจตอลคอนโทรล อนาลอกคอนโทรล
471.
3.
2.3.
4.
4.
1.
3.
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
ระบบคอมพวเตอร
(และไมโครคอนโทรลเลอร)ระบบอเลกทรอนกส
ระบบคอนโทรล
ระบบเคร องกล
Mechatronics คออะไร?
การออกแบบดวยคอมพวเตอร ระบบเคร องกลไฟฟา
ดจตอลคอนโทรล อนาลอกคอนโทรล
48
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
ระบบเครองกล
วตถแขงเกรงหนงๆ
(Rigid body)
Rotational motion
การเคลอนทแบบหมน
Translational motion
การเคลอนทแบบเลอน
6 Degree of freedom (DOF)
6 ระดบของความอสระ
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
ระบบเครองกล
การผลตชนงาน
• โลหะ
1. งานหลอ
2. งานกลง
3. งานเชอม
• พลาสตก
1. งานฉด
ความรอนๆ
• แบบวาดชนงาน (Drawing)
• การเลอกวสด (Material)
50
ขอตอ (Joints)
• Fixed
• Translational motion
• Rotary motion
51
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
ระบบเครองกล
Universal jointBall joint
การขบเคลอน (Actuator Systems)
• ไฟฟา (Electric)
– Uses electric motors to actuate individual joints
– Preferred drive system in today's robots
• ไฮดรอลค (Hydraulic)
– Uses hydraulic pistons and rotary vane actuators
– Noted for their high power and lift capacity
• นวเมตกส (Pneumatic)
– Typically limited to smaller robots and simple
material transfer applications
52
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบเครองกล
การสง-รบแรง
• เฟอง (Gear)
• เพลา (Shaft)
• ขอตอ (Joint)
• ลกเบยว (Cam)
• กลไกสชน (Four-bar-linkage)
• สายพาน,โซ (Belt, Chain)
• เบรค (Brake)
• สปรง(Spring)
• แดมเปอร(Damper)
• ลอ (Wheels)
Mechatronics system
53
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบเครองกล
การสง-รบแรง
• เฟอง (Gear)
• เพลา (Shaft)
• ขอตอ (Joint)
• ลกเบยว (Cam)
• กลไกสชน (Four-bar-linkage)
• สายพาน,โซ (Belt, Chain)
• เบรค (Brake)
• สปรง(Spring)
• แดมเปอร(Damper)
Mechatronics system
54
ลอ (Wheels)
ระบบเครองกล
Omni mecanum wheel
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
55
การจดวางลอ (Wheels Layout)
56
57
Legged Mobile Robots
58
Locomotion mechanisms used in biological systems.
การเคลอนทของสงมชวต
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบเครองกล
ความรอนๆ
• แบบวาดชนงาน (Drawing)
• วสดศาสตร (Material & Metallurgy)
Mechatronics system
59
วาดมอ / ออกแบบมอ
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
ระบบคอมพวเตอร
(และไมโครคอนโทรลเลอร)ระบบอเลกทรอนกส
ระบบคอนโทรล
ระบบเคร องกล
Mechatronics คออะไร?
การออกแบบดวยคอมพวเตอร ระบบเคร องกลไฟฟา
ดจตอลคอนโทรล อนาลอกคอนโทรล
60
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบเครองกลไฟฟา เชน
Mechatronics system
• สวตซ, รเลย, แมกเนตกคอนแทคเตอร
• เบรคไฟฟาแมเหลก (Electro-magnetic brake)
• สปรงและแดมเปอรไฟฟา (Electro-magnetic damper)
• มอเตอรไฟฟา (Electric motor)
61
ระบบกล
ระบบไฟฟา
End effector
Grippers
Vacuum
Magnetic
Welding
Material Removal
Adhesive/Sealing
Paint gun
Sensors & Vision
Tool Changers
อนๆ
End effector Types (อปกรณปลายมอชนดตางๆ)
62
End effector
▪ Grippers
End effector Types (อปกรณปลายมอชนดตางๆ)
63
End effector
▪ Vacuum
End effector Types (อปกรณปลายมอชนดตางๆ)
64
End effector
• Magnetic
End effector Types (อปกรณปลายมอชนดตางๆ)
65
End effector
• Welding
End effector Types (อปกรณปลายมอชนดตางๆ)
66
End effector
• Material Removal
End effector Types (อปกรณปลายมอชนดตางๆ)
67
68
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
การรบร (Sensors & Vision)
สมผส
การหมน
ทศทาง
ต าแหนง
ระยะ
ความเรว
การมองเหน
อนๆ:
• อณหภม
• ความชน
• ความดน
• การเจอปนในอากาศ
• การเจอปนในน า
• ความลกระดบน า
• ความสงบนอากาศ
• ความสวาง
• ความเคลอนไหว
69
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
ระบบคอมพวเตอร
(และไมโครคอนโทรลเลอร)ระบบอเลกทรอนกส
ระบบคอนโทรล
ระบบเคร องกล
Mechatronics คออะไร?
การออกแบบดวยคอมพวเตอร ระบบเคร องกลไฟฟา
ดจตอลคอนโทรล อนาลอกคอนโทรล
70
Mechatronics &
Robot Kinematics
วงจรอเลกทรอนกส
ระบบอเลกทรอนกส และ คอมพวเตอร
คอมพวเตอร
Mark I mainframe (1950's)Circuit Board From 1950’s
US Military
Mechatronics system
71
Mechatronics &
Robot Kinematics
วงจรอเลกทรอนกส
ระบบอเลกทรอนกส และ คอมพวเตอร
คอมพวเตอร
Apple IIIC & Transistor
Apple iMac G3
(2000)
Mechatronics system
72
Mechatronics &
Robot Kinematics
วงจรอเลกทรอนกส
ระบบอเลกทรอนกส และ คอมพวเตอร
คอมพวเตอร
Unbranded Gaming device
SoC
System-on-Chip
Mechatronics system
73
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบอเลกทรอนกส และ คอมพวเตอร
SoC: System-on-Chip
iPhone 11 Logic board
Galaxy Fold
Mechatronics system
74
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบอเลกทรอนกส และ คอมพวเตอร
SoC: System-on-Chip
iPhone 11 Logic board
Mechatronics system
75
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบอเลกทรอนกส และ คอมพวเตอร
Apollo Guidance Computer, 1966
CPU: 2.048 MHzRAM: 64KBPower: 55 WPrice: $200K ( $1.5mil today)
CPU: 2.8 GHz (2800MHz)RAM: 8GB (8,000,000KB)Power: <25 WPrice: $700-$800
Galaxy S10, 2019
50 Years
Mechatronics system
76
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบอเลกทรอนกส และ คอมพวเตอร
SoC: System-on-Chip
ขนาดเลกลงมาก
ใชพลงงานต ามาก
ขนาดคงเดมแตมการค านวนททรงพลง
< $10
< THB300
Mechatronics system
77
78
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
การรบร (Sensors & Vision)
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
79
ระบบคอมพวเตอร
ระบบเครองกลไฟฟา
Data Logging
Computer Vision
80
Vision
Image Processing : Inputเปนภาพ > Outputเปนภาพ
Computer Vision
• Machine Vision : Inputเปนภาพ > Outputเปนขอมลตางๆ (น าไปใชตความตอ)
• Robot Vision : Inputเปนภาพ > Outputเปนขอมล (น าไปใชในการเคลอนท)
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
ระบบคอมพวเตอร
(และไมโครคอนโทรลเลอร)ระบบอเลกทรอนกส
ระบบคอนโทรล
ระบบเคร องกล
Mechatronics คออะไร?
การออกแบบดวยคอมพวเตอร ระบบเคร องกลไฟฟา
ดจตอลคอนโทรล อนาลอกคอนโทรล
81
Mechatronics &
Robot Kinematics
การออกแบบดวยคอมพวเตอร
Mechatronics system
• CAD : Computer Aided Design Ex.) Solidwork, AutoCAD
• CAM : Computer Aided Manufacturing Ex.) CNC
• CAE : Computer Aided Engineering
การผลตชนงาน
• โลหะ
1. งานหลอ
2. งานกลง
3. งานเชอม
4. 3D-Printing
• พลาสตก
1. งานฉด
2. 3D-Printing
Mold design
Computer controlled machining
Computer-pulse-controlled Arc
Part Optimization
Mold design, Mold flow
ความรอนๆ
• แบบวาดชนงาน (drawing)
• การเลอกวสด (Material)
• 3D-scanning82
Mechatronics &
Robot Kinematics
การออกแบบดวยคอมพวเตอร
Mechatronics system
CAD: Computer Aided Design
83
Mechatronics &
Robot Kinematics
การออกแบบดวยคอมพวเตอร
Mechatronics system
CAE: Computer Aided Engineering
84
Mechatronics &
Robot Kinematics
การออกแบบดวยคอมพวเตอร
Mechatronics system
CAM: Computer Aided Manufacturing
85
Digital Control for Welding
Mechatronics &
Robot Kinematics
การออกแบบดวยคอมพวเตอร
Mechatronics system
3D Scanning CAD file 3D Printing, CNC
86
Mechatronics &
Robot Kinematics
การออกแบบดวยคอมพวเตอร
Mechatronics system
การขบเคลอน สง-รบแรง
• เฟอง (Gear)
• เพลา (Shaft)
• ลกเบยว (Cam)
• กลไกสชน (Four-bar-linkage)
• สายพาน,โซ (Belt, Chain)
• เบรค (Brake)
• สปรง(Spring)
• แดมเปอร(Damper)
• CAD
• CAM
• CAE
87
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
ระบบคอมพวเตอร
(และไมโครคอนโทรลเลอร)ระบบอเลกทรอนกส
ระบบคอนโทรล
ระบบเคร องกล
Mechatronics คออะไร?
การออกแบบดวยคอมพวเตอร ระบบเคร องกลไฟฟา
ดจตอลคอนโทรล อนาลอกคอนโทรล
88
Mechatronics &
Robot KinematicsMechatronics system
ระบบคอมพวเตอร
(และไมโครคอนโทรลเลอร)
ระบบอเลกทรอนกส
ระบบเครองกล
89
ซอฟแวรควบคม
(Control Software, Control Algorithm)
FromBasic IF-Else
.
.
.To
A.I.
ระบบคอนโทรล
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบคอนโทรล
Mechatronics system
State diagram
Moore machine
Each edge labeled with input
S1 and S2 are states
S1 is an accepting state or a final state.
90
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบคอนโทรล
Mechatronics system
Input Output
Plant: ระบบหรออปกรณทเราตองการควบคม
Controller: ผควบคมหรอระบบควบคมทเพมเขาไป เพอควบคมPlant
Output: ผลลพธ
Input: ค าสง
เชน หามขบเกน80!!
Uncertainty: ความไมแนนอนทอาจเกดขน
?
Analog control: มนษย
Digital control: Computer, Microcontroller, ASIC
(ASIC: Application-specific integrated circuit)
91
ตวอยางเชน....
รถยนต
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบคอนโทรล
Mechatronics system
OutputInput?
Sensor
ตดSensorเพอวดคาตางๆของPlant
+
-
92
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบคอนโทรล
Mechatronics system
OutputInput?
Sensor
คาทวดไดจากPlant + สงรบกวน
+
-
สงรบกวน
+Filter
ตวกรองสญญาณ
คาทวดไดจากPlant
Output
93
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบคอนโทรล
Mechatronics system
OutputInput?
Sensor
+
-
+FilterInput – Output = Error
ถา
คาทวดไดจากPlant == คาInput
หมายความวา
ถกตอง100% (Error = 0)
Error
Output
Feedback control
Analog control: มนษย
Digital control: Computer, Microcontroller94
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบคอนโทรล
Mechatronics system
PlantController
Ex) คนขบรถยนต เบรคลวงหนา
เมอมองเหนสงกดขวาง
Error
Output
Feed-forward control
Uncertainty
Input
ค าสงจากผใช
ค าสงทถกดดแปลง
Analog control: มนษย
Digital control: Computer, Microcontroller95
Mechatronics &
Robot Kinematics
ระบบคอนโทรล
Mechatronics system
Digital control is all about “Programming”
Digital filterMotor-drive Machine State flow
• Torque control
• Position control
• Speed control
• Acceleration control
• Adaptive machine
• Flexible machine
• A.I.
• Smoothing
• Low-pass
• High-pass
• Value-Mapping
• Kalman
96
Mechatronics &
Robot Kinematics
Mechatronics system
Robot Kinematics
97
Robot KinematicsForward Kinematics: การหาต าแหนงปลายมอโดยทราบมมและความยาวแตละแขน
L1
L2
L1
L2
θ1θ2
θ2
θ1
98
Mechatronics &
Robot KinematicsRobot Kinematics
TGI-Robotics
Robot KinematicsForward Kinematics
99 of 95
Mechatronics &
Robot KinematicsRobot Kinematics
θ1θ2
100
Reverse Kinematics: การหามมทแตละแขนตองหมนไป เพอใหปลายมออยตามต าแหนงทตองการ
(Inverse Kinematics)
Robot Kinematics
Mechatronics &
Robot KinematicsRobot Kinematics
Inverse Kinematics
Robot Kinematics
Mechatronics &
Robot KinematicsRobot Kinematics
Wheeled robot
Robot Kinematics
Mechatronics &
Robot KinematicsRobot Kinematics
Inertial measurement unit (IMU): accelerometer, gryo
Linear accel Angular accel
Wheeled robot
Robot Kinematics
Mechatronics &
Robot KinematicsRobot Kinematics
Delta robot
Robot Kinematics
Mechatronics &
Robot KinematicsRobot Kinematics
Robot with leg
Robot Kinematics
Mechatronics &
Robot KinematicsRobot Kinematics
OverviewRobotics Mechatronics &
Robot Kinematics
Autonomous
Robot
106
Smarter Robot
Autonomous Robot
Autonomous
Robot
107
Autonomous
Robot
108
Autonomous
Robot
109
Autonomy is “the ability to make your own decisions”
110
Perceive
Decide
Actuate
A truly autonomous robot …
( Autonomous Robot ทแทจรง
ตองสามารถ.... )
รบร
ตดสนใจ
ปฏบต
111
Perception
A truly autonomous robot …
การรบร
เทคโนโลยสนบสนนทเกยวของ
112
เทคโนโลยสนบสนนทเกยวของ
113
LIDAR
114
LIDAR เปนค ำยอ มำจำกค ำเตมๆวำ “Light Detection and Ranging” เปนเทคโนโลยกำรส ำรวจงำนภมประเทศแบบใหม ซงมเทคโนโลยทเหมอนกนกบกำรท ำงำนของ Radar แสงเลเซอรแทนกำรใชคลอนวทยจงท ำใหมควำมแมนย ำมำกกวำแตใช กลำวคอ เปนกำรวดระยะจำกระยะเวลำในกำรเดนทำงของล ำแสงเลเซอร ทเดนทำงจำก Sensor ไปยงวตถเปำหมำย และเดนทำงกลบมำยงSensor
115
Decision
A truly autonomous robot …
ตดสนใจ
Softwareการตดสนใจจงสามารถซบซอนขน
116
Decision
A truly autonomous robot …
ตดสนใจ
Software
App
A.I.
Program- Word
- Excel
AlgorithmC++
PLC
ทงหมด เปนสวนหนงของSoftware
117
A truly autonomous robot …
Decision
ตดสนใจ
Moral Machine (การตดสนใจเชงจรยธรรม)
ใครควรตาย?
118
119
เทคโนโลยสนบสนนทเกยวของ
120
SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)
121
การระบต าแหนงและการสรางแผนทในขณะเดยวกน
SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) (VDO)
122
เทคโนโลยสนบสนนทเกยวของ
123
124
Actuation
A truly autonomous robot …
ปฏบต
Inhospitable or Remote Environments:-• Dangerous Environments (Chemical or Nuclear) e.g. Bomb Disposal/Mine
Clearance/Military.• Environments too costly to send a human e.g. Undersea.• Environments that would take too long to send a human e.g. Space Exploration• Environments that are physically impossible to place a human e.g. Microscopic
EnvironmentsTasks with high fatigue factors and demanding duty cycles e.g. spot welding carsTasks that are unpleasant for people to perform e.g. hoovering, cleaning, washing up.
ลกษณะงานทเหมาะสมกบ Robots
129
ลกษณะงานทเหมาะสมกบ Autonomous Robot
• Service Robots• Security guard
• Delivery
• Cleaning
• Mowing
• Assistance Robots• Mobility
• Services for elderly and
People with disabilities
130
ทกษะทจ าเปนในการท างานระหวางคนกบ Autonomous Robot
131
10 Essential Skills That All Good Roboticists Should Have
1. Systematic Thinking
132
2. The Programming Mindset
3. Active Learning
4. Mathematics
5. Science or other Applied Mathematics
6. Judgement and Decision Making
7. Good Communication
8. Technology Design
9. Complex Problem Solving
10. Persistence
10 Essential Skills That All Good Roboticists Should Have
1. Systematic Thinking
133
2. The Programming Mindset
3. Active Learning
4. Mathematics
5. Science or other Applied Mathematics
6. Judgement and Decision Making
7. Good Communication
8. Technology Design
9. Complex Problem Solving
10. Persistence
10 Essential Skills That All Good Roboticists Should Have
1. Systematic Thinking
134
2. The Programming Mindset
4. Mathematics
5. Science or other Applied Mathematics
6. Judgement and Decision Making
7. Good Communication
8. Technology Design
9. Complex Problem Solving
10 Essential Skills That All Good Roboticists Should Have
1. Systematic Thinking
135
2. The Programming Mindset
4. Mathematics
5. Science or other Applied Mathematics
6. Judgement and Decision Making
7. Good Communication
8. Technology Design
9. Complex Problem Solving
Software
10 Essential Skills That All Good Roboticists Should Have
1. Systematic Thinking
136
2. The Programming Mindset
4. Mathematics
5. Science or other Applied Mathematics
6. Judgement and Decision Making
7. Good Communication
8. Technology Design
9. Complex Problem Solving
สอนวธใช/แกปญหาหนยนต
10 Essential Skills That All Good Roboticists Should Have
1. Systematic Thinking
137
2. The Programming Mindset
4. Mathematics
5. Science or other Applied Mathematics
6. Judgement and Decision Making
7. Good Communication
8. Technology Design
9. Complex Problem Solving
Robot Design
ตวอยางการน าไปใชงานในอตสาหกรรมและบรการ
138
Delivery Robot
• A robot that can deliver a package to an address given real world conditions such as traffic, pedestrians, urban emergencies and weather. Ideally, such a robot would be designed to exhibit polite behavior to humans and a people above all other priorities.
• Delivery drone can delivered parcel in short distance without any traffic or delay.
139
Space
Autonomous capabilities are particular useful in space where there is a significant
communication lag with earth. Survive extreme thermal, radiation and lack of oxygen
140
Social Robots
A robot designed to socialize with humans such as a pet robot. Real pets are
independent and spontaneous a products typically try to simulate such behavior.
141
An entity in a game that competes with humans. Ideally, such entities act much
like humans as opposed to scripts. For example, a game bot might
independently decide to join forces with another player.
Game Bot
142
Logistics automation
143
144
Autonomous Vehicle
145
146
ROS (Robot Operating System)
147
ROS (Robot Operating System) คอ ระบบปฏบตกำรหนยนต ทประกอบไปดวย library และ โปรแกรมตำงๆ ทจะอ ำนวยควำมสะดวกในกำรสรำงหนยนต
ตวอยางเครองมอพฒนา Autonomous Robot
End