autonomous robot - ftpi

Post on 01-Nov-2021

11 Views

Category:

Documents

0 Downloads

Preview:

Click to see full reader

TRANSCRIPT

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

top related