โครงงาน หุ่นยนต์เครนอเนกประสงค์ 7 แกน (7-axis Universal Gantry Robot)

อาจารย์ที่ปรึกษา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.กิตติพงษ์ เยาวาจา

โครงงานวิศวกรรม
หุ่นยนต์เครนอเนกประสงค์ 7 แกน
7-axis Universal Gantry Robot

ชื่อโครงงาน หุ่นยนต์เครนอเนกประสงค์ 7 แกน(7-axis Universal Gantry Robot) โดย นายธนวัฒน์ พงศ์ศิริถาวร เลขประจำตัว 5830302349
นายภิเษก ไชยชนะ เลขประจำตัว 5830302560
นายรชต ถิระเลิศพานิชย์ เลขประจำตัว 5830302624
นายอุศมาน คุ้มบ้าน เลขประจำตัว 5830302918
ชื่อปริญญา วิศวกรรมศาสตร์บัณฑิต
สาขาวิชา วิศวกรรมเครื่องกลและการออกแบบ
ปีการศึกษา 2561
อาจารย์ที่ปรึกษา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.กิตติพงษ์ เยาวาจา

ในปัจจุบัน หุ่นยนต์ได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของมนุษย์ในด้านต่างๆอยากแพร่หลายและมีแนวโน้มที่พัฒนาอย่างต่อเนื่อง เช่น ในด้านการผลิต ด้านการบริการ รวมถึงด้านการเกษตร เป็นต้น
การออกแบบและสร้างสรรค์นวัตกรรมด้านหุ่นยนต์ต้นแบบที่ใช้ในด้านการเกษตรเป็นส่วนหนึ่งที่ใช้เข้าร่วมแข่งขันโครงการ “หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติสำหรับการเกษตรอัจฉริยะ” โดยที่ต้นแบบหุ่นยนต์สามารถปฏิบัติงานได้จากคำสั่งอนาล็อกภายในวัสดุจำลอง ออกแบบหุ่นยนต์เคลื่อนที่ในระบบรางที่มีการจัดเตรียมไว้ในขนาด ความสูง 2 เมตร กว้าง 3 เมตร และน้ำหนักไม่เกิน 200 กิโลกรัม และหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ได้ในภาพแบบต่างๆตามที่ต้องการได้
เพื่อให้มีความรู้เบื้องต้นในการสร้างชิ้นงานหุ่นยนต์ต้นแบบและออแบบดีไซด์ในการหาขนาดมอเตอร์ ระบบการจัดการสายไฟ และการติดตั้งอุปกรณ์เสริมต่างๆที่เกี่ยวข้อง การทดสอบหุ่นยนต์ต้นแบบทดสอบโดยการให้เคลื่อนที่ในภาพแบบต่างๆตามที่ต้องการได้

นายธนวัฒน์ พงศ์ศิริถาวร
นายภิเษก ไชยชนะ
นายรชต ถิระเลิศพานิชย์
นายอุศมาน คุ้มบ้าน

กำลังสร้างหุ่นยนต์การเกษตร ที่ คณะวิศวะ ม.เกษตรศาสตร์ ศรีราชา จะติดตั้งแขนกลบนรางดีไหม ช่วยคอมเม้นต์ใต้ภาพได้เลยครับ… หุ่นยนต์ตัวนี้ออกแบบใหม่หมดเคลื่อนที่บนรางสองแกนด้วยมอเตอร์ และมีหุ่นยนต์ห้าแกนติดตั้งบนรางครับ #หุ่นยนต์ #ออโตเมชั่น

ทีมสร้างหุ่นยนต์มาร่วมงาน smart argiculture robot 2018 ที่ siam park #หุ่นยนต์ #ออโตเมชั่น

https://fb.watch/6cliSWbQZb/

สารบัญ
หน้า
บทคัดย่อ ข
กิตติกรรมประกาศ ค
สารบัญ ง
บทที่ 1 1
บทนำ 1
1.1 ที่มาและความสำคัญของปัญหา 1
1.2 วัตถุประสงค์ 1
1.3 ขอบเขตของโครงงาน 1
1.4 ขั้นตอนการดำเนินงาน 2
1.5 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ 2
บทที่ 2 1
ทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง 1
2.1 ประเภทหุ่นยนต์ 1
2.2 ทฤษฎีโครงสร้าง 7
2.3 ด้านซอฟเเวร์ 11
2.4 ด้านฮาร์ดแวร์ 14
2.5 หลักการในการวางจุดเชื่อมต่อต่อสายไฟ 32
บทที่ 3 36
อุปกรณ์และวิธีการดำเนินงาน 36
3.1 วิธีการดำเนินโครงงาน 36
3.2 การออกแบบโครงสร้างหุ่นยนต์ 38
3.3 การเลือกใช้มอเตอร์ 49
3.4 ไดร์ฟเวอร์ 54
สารบัญ (ต่อ)
3.5 การออกแบบแผนผังวงจร 58
3.6 การออกแบบการควบคุม 64
3.7 อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง 79
บทที่ 4 83
ผลของการดำเนินงาน 83
4.1 โครงสร้างหุ่นยนต์เครนอเนกประสงค์ 7 แกน 83
4.2 การติดตั้งมอเตอร์ 89
4.3 ติดตั้งชุดตู้ประมวลผมหลัก 93
4.4 ติดตั้งชุดตู้ควบคุมระบบไฟเพาเวอร์ 94
4.5 ติดตั้งชุดตู้ไดรฟ์เวอร์ควบคุมระบบขับเคลื่อน 95
4.6 ผลการติดตั้งอุปกรณ์อื่นๆที่เกี่ยวข้อง 96
4.7 ผลการวายริ่งสายไฟ 99
4.8 ทดสอบหุ่นยนต์ในรูปแบบต่างๆ 103
4.9 สเปกทั่วไปของต้นแบบหุ่นยนต์ 105
บทที่ 5 106
สรุปและข้อเสนอแนะ 106
5.1 สรุปผลโครงงาน 106
5.2 ปัญหาและอุปสรรคที่พบในการพัฒนาโครงงาน และแนวทางการแก้ไข 106
5.3 แนวทางในการนำไปพัฒนาต่อ 107
5.4 ความคิดเห็นส่วนตัว 108
ภาคผนวก ก 109
รายละเอียดอุปกรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ 109
ภาคผนวก ข 122
สารบัญ (ต่อ)
แผนผังวงจรไฟฟ้า 122
บรรณานุกรม 127

 
สารบัญตาราง
หน้า
ตารางที่ 1 ขั้นตอนการดำเนินงาน 2
ตารางที่ 2 การควบคุม Stepping Motor แบบ 4 phase 1 exilation 21
ตารางที่ 3 การควบคุม Stepping Motor 4 phase ½ exilation(half- step) 21
ตารางที่ 4 วัสดุที่ใช้ทำโครงสร้าง 46
ตารางที่ 5 ตารางแสดงระยะสัดส่วนของมอเตอร์ 47
ตารางที่ 6 ตารางแสดงลักษณะการเคลื่อนที่ของแขนกล 48
ตารางที่ 7 มอเตอร์ต่างๆที่ใช้งาน 52
ตารางที่ 8 ไดร์ฟเวอร์ 54
ตารางที่ 9 คำนวณหาขนาดฟิวส์ของไดร์ฟเวอร์มอเตอร์แต่ละตัว 57
ตารางที่ 10 ตารางเปรียบตัวอย่างค่า AWG 63
ตารางที่ 11 ตารางการเลือกใช้ขนาดสายไฟ 63
ตารางที่ 12 ตารางควบคุมการทำงานของคันบังคับ 67
ตารางที่ 13 ตารางแสดงการเปิดปิดสวิทช์ในการทดสอบมอเตอร์ 78
ตารางที่ 14 ตารางแสดงอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องในการทำโครงงาน 79
ตารางที่ 15 ตารางแสดงเครื่องมือที่เกี่ยวข้องในการทำโครงงาน 81
ตารางที่ 16 การทดสอบมอเตอร์ 103
ตารางที่ 17 ทอสอบโหลดที่สามารถยกได้ ของมอเตอร์ M3 กับ M4 103
ตารางที่ 18 ทดสอบ เวลาการเคลื่อนที่สูงสุดของมอเตอร์ MR,ML ,M1 104
ตารางที่ 19 สเปกพื้นฐานต้นแบบหุ่นยนต์อเนกประสงค์ 105

สารบัญภาพ
หน้า
รูปที่ 1 ไดแกรมส่วนประกอบหุ่นยนต์ 4
รูปที่ 2 แขนกล Articulate 4
รูปที่ 3 แขนกล SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) 5
รูปที่ 4 แขนกล Cartesian 5
รูปที่ 5 แขนกล Parallel 6
รูปที่ 6 แขนกลอุตสาหกรรมแบบ SCARA 6
รูปที่ 7 ตัวอย่างเครื่องมือกล ตัวจับ ไขควงไฟฟ้าและหัวหยอดกาว 6
รูปที่ 8 แสดงพฤติกรรมการรับแรงของคาน 7
รูปที่ 9 แสดงแรงภายในคานดีเทอร์มิเนท 7
รูปที่ 10 แสดงลักษณะแรงเฉือนและโมเมนต์ดัด 8
รูปที่ 11 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักบรรทุก แรงเฉือน และโมเมนต์ดัด 9
รูปที่ 12 วงจรการต่อ board ARDUINO 12
รูปที่ 13 ทิศทางของแรงที่เกิดขึ้นในตัวนำโดยใช้กฎมือซ้าย (left-hand-law) ของเฟลมมิ่ง 14
รูปที่ 14 หลักการของมอเตอร์ 15
รูปที่ 15 (a) วงจรของมอเตอร์ไฟตรง (b) วงจรสมมูลย์ของมอเตอร์ที่เขียนแทนแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับได้ด้วย Eb 15
รูปที่ 16 มอเตอร์กระแสตรงแบบอาเมเจอร์ต่ออนุกรมกับสนามแม่เหล็ก 17
รูปที่ 17 ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ที่แรงดันคงที่ 17
รูปที่ 18 โครงสร้างของมอเตอร์กระแสตรงแบบสนามแม่เหล็กแยกกระตุ้น 17
รูปที่ 19 ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดกับความเร็วของชันท์มอเตอร์ภายใต้สนามแม่เหล็กและแรงดันคงที่ 18
รูปที่ 20 มอเตอร์กระแสตรงแบบฟิลค์แม่เหล็กถาวร 19
รูปที่ 21โครงสร้างของ Stepping Motor แบบ 4 Phase Stator Coil 20
รูปที่ 22 บล็อกไดแกรมควบคุมมอเตอร์ 26
รูปที่ 23 วงจรควบคุมมอเตอร์สเต็ปปิ้งด้วย IC ULN 2003 27
รูปที่ 24 L297 (Stepper Motor Control) 28
รูปที่ 25 วงจรควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ด้วย IC ULN 2003 28
รูปที่ 26 วงจรควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ด้วย IC l29 29
รูปที่ 27 ชุดเอ็นโค้ดเดอรกับสัญญาณพัลส์ 29
รูปที่ 28 Absolute Encoder 30
รูปที่ 29 สายไฟ 32

สารบัญภาพ (ต่อ)
รูปที่ 30 สายไฟฟ้าแบบหุ้มฉนวน 32
รูปที่ 31 แสดงการต่อสายไฟเดียว 33
รูปที่ 32 การต่อสายไฟหางเปีย 33
รูปที่ 33 แสดงการต่อแยก 3 ทาง 34
รูปที่ 34 การต่อสายแข็งกับสายอ่อน 34
รูปที่ 35 การต่อสายไฟแบบคู่ 35
รูปที่ 36 การต่อสายเดียวข้างในมีหลายเส้น 35
รูปที่ 37 โครงสร้างหุ่นยนต์ 38
รูปที่ 38 แบบโครงด้านข้างหุ่นยนต์ 39
รูปที่ 39 โครงฐานด้านล่าง 40
รูปที่ 40 แบบล้อระบบราง 41
รูปที่ 41 คานหุ่นยนต์ 42
รูปที่ 42 หน้าตัดคาน 42
รูปที่ 43 Free body diagram คานโครงสร้าง 43
รูปที่ 44 ทดสอบการแอ่นตัวของคานในโซลิตไม่มีเหล็กฉากรองรับ 43
รูปที่ 45 ทดสอบการแอ่นตัวของคานในโซลิตมีเหล็กฉากรองรับ 43
รูปที่ 46 ดรออิ้งโครงแขวนแขนกล 44
รูปที่ 47 โครงหุ่นยนต์ขับเคลื่อนแขนกล 44
รูปที่ 48 แบบการทดเฟื่อง 45
รูปที่ 49 สัดส่วนการออกแบบแขนกล 47
รูปที่ 50 แบบโครงแขนกล 48
รูปที่ 51 แบบวิเคราะห์โครงแขนกล 48
รูปที่ 52 บล็อกไดอะแกรมไฟเพาเวอร์วงจรฝังซ้าย ( ฝั่งหลัก ) 58
รูปที่ 53 บล็อกไดอะแกรมไฟเพาเวอร์วงจรฝังขวา 59
รูปที่ 54 ระบบผังไฟเพาเวอร์ 59
รูปที่ 55 บล็อกไดอะแกรมวงจรไฟคอนโทรน 60
รูปที่ 56 ฝังวงจรแสดงสายคอนโทรน 60
รูปที่ 57 ผังแสดงแมนนวลของมายมาริโอ้ 61
รูปที่ 58 แผนผังสายไฟระบบ ลิมิดสวิทช์กับ รีเลย์ 62
รูปที่ 59 ภาพหน้าต่างโปรแกรม 64
รูปที่ 60 ผังแสดงอุปกรณ์ต่างๆที่ใช้ในระบบ 64
รูปที่ 61 ผังแสดงขั้นตอนการส่งสัญญาณระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ 65
สารบัญภาพ (ต่อ)
รูปที่ 62 ชุดคำสั่งในการสั่งการ driver โดยภาพรวม และ ชุดคำสั่งในการสั่งการ DC Motor Driver 65
รูปที่ 63 ชุดคำสั่งในการสั่งการทำงานของ Stepping Motor Driver 66
รูปที่ 64 คันบังคับ Logitech Extreme 3D Pro 67
รูปที่ 65 บล็อกไดอะแกรมควบคุมมอเตอร์ ส่วนฐานล้อซ้าย ขวา 68
รูปที่ 66 บล็อกไดอะแกรมควบคุมมอเตอร์ 1 69
รูปที่ 67 บล็อกไดอะแกรมส่วนควบคุมมอเตอร์ที่ 2 70
รูปที่ 68 บล็อกไดอะแกรมส่วนควบคุมมอเตอร์ที่ 3 71
รูปที่ 69 บล็อกไดอะแกรมส่วนควบคุมมอเตอร์ที่ 4 71
รูปที่ 70 บล็อกไดอะแกรมส่วนควบคุมมอเตอร์ที่ 6 72
รูปที่ 71 หน้าต่างของตัวแสดงจอยสติก 73
รูปที่ 72 บล็อกไดอะแกรมการเชื่อมต่อโปรแกรมทั้งหมดกับจอยสติก 74
รูปที่ 73 หน้า desktop 75
รูปที่ 74 หน้าต่างไฟล์โปรแกรมพร้อมใช้งาน 75
รูปที่ 75 หน้าต่างโปรแกรมใช้งานและแสดงผลการควบคุม 76
รูปที่ 76 ฝังการเปิดปิดเครื่อง 77
รูปที่ 77 โครงสร้าง 83
รูปที่ 78 ล้อที่ใช้งานในระบบราง 84
รูปที่ 79 ชุดฐานของโครงสร้าง 85
รูปที่ 80 โครงด้านข้างก่อนเชื่อม 86
รูปที่ 81 โครงด้านข้างหลังเชื่อม 86
รูปที่ 82 แบบการติดตั้งคาน 87
รูปที่ 83 โครงสร้างการติดตั้งคาน 87
รูปที่ 84 โครงสร้างแขนกล 88
รูปที่ 85 โครงขับเคลื่อนแขนกล 88
รูปที่ 86 โครงหุ่นยนต์ขับเคลื่อน 89
รูปที่ 87 ก.ติดตั้งมอเตอร์ทั้งสองข้าง ข.มอเตอร์ขับเคลื่อนที่ฐานด้านหลัง 89
รูปที่ 88 มอเตอร์ขับเคลื่อนที่แขนกล 90
รูปที่ 89 แขนกลหุ่นยนต์อเนกประสงค์ 90
รูปที่ 90 มอเตอร์แขนกลส่วนบนสุดหมุนรอบแกน Y 91
รูปที่ 91 มอเตอร์แขกลส่วนขึ้นลงแนวดิ่ง 91
รูปที่ 92 มอเตอร์แขนกลส่วนขอพับแขน 92
รูปที่ 93 มอเตอร์แขนกลส่วนยืดแขน 92
สารบัญภาพ (ต่อ)
รูปที่ 94 ภาพแบบในการติดตั้งอุปกรณ์อิงเล็กทรอนิกส์ในตู้ควบคุม 93
รูปที่ 95 ตู้ระบบไฟ 94
รูปที่ 96 ตู้ควบคุม และระบบไฟส่วนขับเคลื่อนตู้ผังขวา กับผังซ้าย 95
รูปที่ 97 มือจับ 96
รูปที่ 98 เอนโค๊ดเดอร 96
รูปที่ 99 แบตเตอร์รี่ 97
รูปที่ 100 รีเลย์ 97
รูปที่ 101 ลิมิดสวิทซ์ที่โครงแขนกล
รูปที่ 102 ลิมิดสวิทซ์ที่แขนกล(3) 98
รูปที่ 103 ลิมิดสวิทซ์ที่แขนกล (2)
รูปที่ 104 ลิมิดสวิทซ์ที่แขนกล (4) 98
รูปที่ 105 จัดเตรียมสายไฟตามแผนผังไฟเพื่อรอติดตั้งเข้าส่วนต่างๆ 99
รูปที่ 106 ติดตั้งสายไฟเข้ากับระบบแปลงไฟ 100
รูปที่ 107 ติดตั้งสายไฟบางส่วนเข้ากับอุปกรณ์คอนโทรน และไดร์ฟเวอร์ต่าง 100
รูปที่ 108 ติดตั้งสายไฟเข้าไดร์ฟเวอร์ด้านล่าง และส่วนต่างๆที่เกี่ยวข้อง 101
รูปที่ 109 ติดตั้งสายไฟเข้ากับมอเตอร์ที่อยู่ในส่วนต่างๆของแขนกลพร้อมทั้งจัดระเบียบสายไฟ 101
รูปที่ 110 จัดระเบียบสายไฟส่วนคาน 102
รูปที่ 111 ตู้ควบคุมระบบ 102

บทที่ 1
บทนำ

1.1 ที่มาและความสำคัญของปัญหา
ในปัจจุบันเทคโนโลยีหุ่นยนต์มีความสำคัญและการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและรวดเร็ว จึงส่งผลให้หุ่นยนต์เข้ามามีบทบาทในทุกภาคส่วนอย่างเช่นภาคของอุตสาหกรรมและการดำเนินชีวิตเป็นอย่างมากจากที่ผ่านมามนุษย์ได้ได้เล็งเห็นถึงความสำคัญของเวลา การลดต้นทุนในการใช้แรงงานคน ของอุตสาหกรรมในด้านต่างๆ และเห็นถึงขีดจำกัดของของมนุษย์ในหลายด้าน จึงได้มีการพัฒนาหุ่นยนต์เพื่อที่จะเข้ามาทดแทนการใช้งานต่างๆ และสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานได้เป็นอย่างดี
เราจึงเล็งเห็นถึงความสำคัญและจัดทำโครงการ หุ่นยนต์เครนอเนกประสงค์ 7 แกน(7-axis Universal Gantry Robot) ตามความสามารถต่างๆของหุ่นยนต์และเราได้เรียนรู้โครงสร้างพื้นฐานต่างๆในการสร้างหุ่นยนต์โดยเราจะเน้นหลักในการสร้างชิ้นงานขึ้นมาเป็นต้นแบบสามารถที่จะควบคุมด้วยระบบแมนนวลและสามารถพัฒนาเป็นระบบอัตโนมัติในการทำงานของตัวหุ่นยนต์

1.2 วัตถุประสงค์
1.2.1 สามารถเรียนรู้และสร้างหุ่นยนต์ต้นแบบในระบบควบคุมด้วยมืออเนกประสงค์ได้
1.2.2 หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ในระยะ 3m*4m ตามที่ต้องการได้
1.2.3 สามารถนำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาประยุกต์ใช้กับการพัฒนาหุ่นยนต์ได้

1.3 ขอบเขตของโครงงาน
1.3.1 สร้างหุ่นยนต์เครนเอนกประสงค์ 7 แกนขนาด 3x1x2 เมตร น้ำหนักรวม 180 kg
1.3.2 หุ่นยนต์เป็นระบบราง
1.3.2 หุ่นยนต์ใช้ระบบควบคุมโดยจอยสติก

1.4 ขั้นตอนการดำเนินงาน
ตารางที่ 1 ขั้นตอนการดำเนินงาน
รายการดำเนินงาน ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. มี.ค. เม.ย. พ.ค.
1 ศึกษาค้นคว้าข้อมูลและรวบรวมข้อมูล
2 ออกแบบโครงสร้าง และแขนกล
3 ลงมือทำโครงสร้างหุ่นยนต์
4 ออกแบบระบบสายไฟ
5 รวบรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เกี่ยวข้องและติดตั้งระบบ
6 ศึกษาระบบคอนโทรน
7 ทดสอบและปรับปรุงระบบคอนโทรน
8 สรุปการทำโครงงาน
9 จัดทำเล่มโครงงาน

1.5 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
1.5.1 เป็นพื้นฐานการเรียนรู้ในการสร้างหุ่นยนต์ควบคุมด้วยมือได้
1.5.2 เป็นพื้นฐานในการพัฒนาในการออกแบบโครงสร้างที่แขวนแขนหุ่นยนต์ ต่อไป
1.5.3 สามารถเอาต้นแบบหุ่นยนต์ไปต่อยอดในโครงงานได้หลากหลาย
1.6.4 เรียนรู้การนำอุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์มาประยุกต์ใช้ในรูปแบบต่างๆได้
บทที่ 2
ทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง

ในการทำโครงงานวิศวกรรมครั้งนี้ได้ศึกษาและหาข้อมูลเกี่ยวกับการสร้างหุ่นยนต์เครนเอนกประสงค์ 7 แกนจากเอกสารตำราและวิจัยที่เกี่ยวข้องต่างๆ สรุปเป็นหัวข้อได้ดังต่อไปนี้

2.1 ประเภทหุ่นยนต์
คำว่า “หุ่นยนต์” ถูกนิยามขึ้นโดยบุคคลหรือสถาบันที่มีความน่าเชื่อถือ โดยให้ความหมายแตกต่างกันออกไปตามแต่ภารกิจหรือวัตถุประสงค์ในการสร้างพอจะรวบรวมได้ดังนี้
ดิกชินนารี Oxford English Dictionary ให้ความหมายว่า หุ่นยนต์ หมายถึง เครื่องจักรที่สามารถทำงานได้อย่างซับซ้อนและเป็นลำดับอย่างอัตโนมัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการโปรแกรมจากคอมพิวเตอร์
สารานุกรมเสรีวิกิพีเดีย ให้ความหมายว่า หุ่นยนต์ หมายถึง เครื่องจักรชนิดหนึ่งมีลักษะโครงสร้างและภาพร่างแตกต่างกัน หุ่นยนต์ในแต่ละประเภทจะมีหน้าที่การทำงานในด้านต่างๆ ตามการควบคุมโดยตรงของมนุษย์ การควบคุมระบบต่างๆ ในการสั่งงานระหว่างหุ่นยนต์และมนุษย์ สามารถทำได้โดยทางอ้อมและอัตโนมัติ
สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชน โดยพระราชประสงค์ในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ให้ความหมายว่า หุ่นยนต์ หมายถึง เครื่องจักรหรือหุ่นที่มีเครื่องกลไกอยู่ภายใน สามารถทำงานได้หลายอย่างร่วมกันกับมนุษย์ หรือทำงานแทนมนุษย์ และสามารถจัดลำดับแผนการทำงานก่อนหรือหลังได้
จากการให้คำจำกัดความของคำว่า “หุ่นยนต์ หรือ โรบอท (robot)” ของสถาบันต่างๆ ที่กล่าวมาข้างต้นสามารถสรุปได้ว่า หุ่นยนต์ หมายถึง เครื่องจักรกลชนิดหนึ่งมีลักษณะโครงสร้างและภาพร่างแตกต่างกัน ถูกสร้างขึ้นตามภารกิจหรือวัตถุประสงค์ต่างๆ ทำงานร่วมกันกับมนุษย์หรือทำงานแทนมนุษย์ ตามการควบคุมโดยตรงของมนุษย์ การควบคุมระบบต่างๆ ในการสั่งงานระหว่างหุ่นยนต์และมนุษย์สามารถทำได้โดยทางอ้อมและอัตโนมัติ

ประเภทของหุ่นยนต์
ประเภทของหุ่นยนต์สามารถแบ่งได้หลายลักษณะตามลักษณะของการใช้งาน แต่ที่ได้รับความนิยมมักแบ่งตามลักษณะการเคลื่อนที่ ซึ่งสามารถแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

1. หุ่นยนต์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ หมายถึง หุ่นยนต์ที่ติดตั้งอยู่กับที่ สามารถเคลื่อนไหวไปมาแต่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ หุ่นยนต์ในประเภทนี้ ได้แก่ แขนกลของหุ่นยนต์ที่ใช้ในงานด้านอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น งานด้านอุตสาหกรรมผลิตรถยนต์ แขนกลของหุ่นยนต์ที่ใช้งานในด้านการแพทย์ เช่น แขนกลที่ใช้ในการผ่าตัด หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีลักษณะโครงสร้างที่ใหญ่โต เทอะทะและมีน้ำหนักมาก ใช้พลังงานให้สามารถเคลื่อนไหวได้จากแหล่งจ่ายพลังงานภายนอกและจะมีการกำหนดขอบเขตการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์เอาไว้ ทำให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนไหวไปมาได้ในเฉพาะที่ที่กำหนดเอาไว้เท่านั้น
2. หุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวและเคลื่อนที่ได้ หมายถึง หุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนย้ายตัวเองจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งได้อย่างอิสระ หรือมีการเคลื่อนที่ไปมาในสถานที่ต่างๆ เพื่อปฏิบัติภารกิจ เช่น หุ่นยนต์ที่ใช้ในการสำรวจดวงจันทร์ขององค์กรนาซ่า หุ่นยนต์สำรวจใต้พิภพ หุ่นยนต์กู้ภัยหรือหุ่นยนต์ที่ใช้ในการขนถ่ายสินค้า ซึ่งหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวได้นี้ถูกออกแบบลักษณะของโครงสร้างให้มีขนาดเล็กและมีระบบเคลื่อนที่ไปมา รวมทั้งมีแหล่งจ่ายพลังสำรองภายในตัวของหุ่นยนต์ แตกต่างจากหุ่นยนต์ที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปมาได้ซึ่งจะต้องมีแหล่งจ่ายพลังงานอยู่ภายนอก แหล่งจ่ายพลังสำรองภายในตัวของหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวร่างกายและสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้นั้น โดยปกติแล้วจะถูกออกแบบลักษณะของโครงสร้างให้มีขนาดเล็กรวมทั้งมีปริมาณน้ำหนักไม่มาก เพื่อให้สะดวกในการเคลื่อนที่

2.1.1 ส่วนประกอบที่สำคัญของหุ่นยนต์
หุ่นยนต์ในปัจจุบันมีหลายประเภท แต่ที่ไม่แตกต่างของหุ่นก็คือมีการเคลื่อนไหวทางกายภาพทางโครงสร้างได้ บางชนิดเคลื่อนที่ได้ด้วยล้อ บางชนิดใช้กลไกของขาในการเคลื่อนที่ วัสดุที่ใช้ทำหุ่นยนต์อาจเป็นโลหะ หรือพลาสติกก็ได้ และระหว่างชิ้นส่วนแต่ละชิ้นที่ทำงานนั้นจะมีข้อต่อ (Joint) เพื่อมาเป็นจุดหมุนในการทำงาน
ในการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ และการหมุนข้อต่อนั้น จะใช้อุปกรณ์ที่เป็นต้นกำลังที่เรียกว่า แอคติวเตอร์ (Actuators) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ขับเคลื่อนชิ้นส่วนหุ่นยนต์ อุปกรณ์แอคติวเตอร์มีหลายประเภท ได้แก่อุปกรณ์ทางไฟฟ้า อุปกรณ์ทางระบบไฮดรอลิค (ใช้ความดันของของเหลว) และอุปกรณ์ของระบบนิวเมติกส์ (ใช้ความดันลม หรือก๊าซ) ในหุ่นยนต์หนึ่งตัวก็อาจจะใช้อุปกรณ์แอคติวเตอร์หลายแบบ

โครงสร้างของหุ่นยนต์สามารถแบ่งได้เป็น 5 ส่วน ดังนี้
2.1.1.1 โครงสร้าง (Frame)
โครงร่างเป็นส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์ ซึ่งทำหน้าที่ยึดจับอุปกรณ์ต่างๆกับตัวหุ่นยนต์ และยังป้องกันอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ให้ได้รับอันตรายจากภายนอก โครงร่างของหุ่นยนต์เปรียบได้กับโครงกระดูกของมนุษย์ ซึ่งมีลักษณะแตกต่างกันไปตามหน้าที่การทำงาน ภารกิจและวัตถุประสงค์ของหุ่นยนต์นั้นๆ วัสดุที่นิยมนำมาสร้างเป็นโครงร่างของหุ่นยนต์ ได้แก่ เหล็ก ไม้ อะลูมิเนียม
อะคริลิค ซึ่งการเลือกใช้วัสดุนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะการนำไปใช้งาน
2.1.1.2 อุปกรณ์ขับเคลื่อน ( Actuator)
อุปกรณ์ขับเคลื่อน คือ อุปกรณ์ต้นกำลังที่ทำหน้าที่ขับเคลื่อนหุ่นยนต์ ให้เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ อุปกรณ์ขับเคลื่อนมีหลากหลายชนิด เช่น เครื่องจักรกลไอน้ำ เครื่องยนต์ดีเซล เครื่องยนต์-แก๊สโซลีน กลไกพลังงานน้ำ กลไกพลังงานลม แต่ที่นิยมและเหมาะสมกับเนื้อหาของหุ่นยนต์เบื้องต้น คือ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง คือ อุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงที่ป้อนเข้าให้กลายเป็นพลังงานกล เพื่อนำพลังงานกลไปขับเคลื่อนกลไกในการขับเคลื่อนหุ่นยนต์
2.1.1.3 อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Equipment)
อุปกรณ์ที่ใช้สัญญาณทางระบบไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของหุ่นยนต์ เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้ วงจรขับต่างๆ และอุปกรณ์แสดงผล
2.1.1.4 อุปกรณ์ควบคุม (Controller)
อุปกรณ์ควบคุม (คอนโทรลเลอร์ ; Controller) คือส่วนที่ใช้ในการควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ เป็นส่วนที่คิดหรือตัดสินใจตามเงื่อนไขที่ถูกสร้างขึ้น เช่น ส่วนควบคุมจากอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์, เครื่องควบคุมขนาดเล็ก, คอมพิวเตอร์ชนิดแผงวงจรสำเร็จภาพ เครื่องควบคุมเชิงตรรกะที่สามารถโปรแกรมได้ และคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล
2.1.1.5 แหล่งจ่ายไฟฟ้า (Power Supply)
แหล่งจ่ายไฟฟ้า(Power Supply) เป็นส่วนที่เป็นพลังงานใช้ในการขับเคลื่อนหุ่นยนต์ ทำให้หุ่นยนต์สามารถทำกิจกรรมที่เราสั่งให้ทำได้ แหล่งพลังงานสำหรับหุ่นยนต์ขนาดเล็กส่วนใหญ่จะใช้แบตเตอรี่ที่เราสามารถหาได้ทั่วไป ในการเลือกใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าจะต้องคำนึงถึง ปริมาณกระแสสูงสุดที่สามารถจ่ายได้ น้ำหนักของแบตเตอรี่ วิธีการประจุไฟเพื่อใช้งานใหม่
โดยทั่วไปในหุ่นยนต์จะมีแหล่งจ่ายไฟฟ้าจำนวน 2 ชุด ด้วยกัน คือ ภาคจ่ายไฟให้ กับภาคควบคุม (5 VDC) และภาคจ่ายไฟให้กับแมคคานิกส์ (แล้วแต่สเปคของแมคคานิกส์ที่ใช้) ซึ่งการเลือกใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้าได้อย่างเหมาะสม จะช่วยป้องกันสัญญาณรบกวนที่จะเข้ารบกวนการทำงานของส่วนควบคุมหุ่นยนต์ได้อีกด้วย

รูปที่ 1 ไดแกรมส่วนประกอบหุ่นยนต์
ที่มา: http:www.siam-automation.com/article/2/programmable-logic-controller-plc
2.1.2 ประเภทแขนกลอุตสาหกรรม (Type of Industrial robot)
แขนกลที่นิยมใช้ในภาคอุตสาหกรรมมี 4 แบบ ดังรายละเอียดต่อไปนี้
2.1.2.1 แขนกล Articulate เป็นแขนกลที่มี 6 joint หรือมากกว่า ทำงานคล้ายแขนของมนุษย์ นิยมใช้ในงานเชื่อม ประกอบชิ้นงาน และจัดวางสินค้า เป็นต้น

รูปที่ 2 แขนกล Articulate
ที่มา: www.applicadthai.com/articles/หุ่นยนต์อุตสาหกรรม-industrial-robot-type/
2.1.2.2 แขนกล SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) เป็นแขนกลที่มี 3 joint หรือ 4 joint โดยมีแกนหมุนอยู่ที่หน้าแปลนเครื่องมือ (Tool flange) เหมาะสำหรับงานประกอบชิ้นส่วนและบรรจุภัณฑ์

รูปที่ 3 แขนกล SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)
ที่มา: www.applicadthai.com/articles/หุ่นยนต์อุตสาหกรรม-industrial-robot-type/
2.1.2.3 แขนกล Cartesian เป็นแขนกลที่มี 3 แกน ควบคุมการเคลื่อนที่แบบลิเนียร์ (แนวเส้นตรง) และแต่ละแกนจะตั้งฉากซึ่งกันและกัน นิยมใช้ในเครื่อง CNC เครื่องพิมพ์ 3D และงานง่ายๆอย่างเช่นเครื่องเจาะ เป็นต้น

รูปที่ 4 แขนกล Cartesian
ที่มา: www.applicadthai.com/articles/หุ่นยนต์อุตสาหกรรม-industrial-robot-type/
2.1.2.4 แขนกล Parallel เป็นแขนกลที่มี joint รวมอยู่ด้านบนของตัวแขนกลมีทั้งแบบ 3 และ 4 แกน มีความเร็วในการทำงานสูง เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมอาหารหรือการผลิตที่มีชิ้นงานวิ่งมาตามสายพาน

รูปที่ 5 แขนกล Parallel
ที่มา: www.applicadthai.com/articles/หุ่นยนต์อุตสาหกรรม-industrial-robot-type/
รายละเอียดแขนกลเบื้องต้น
ในที่นี้เราขอยกตัวอย่างแขนกลอุตสาหกรรมแบบ SCARA ที่มี 4 แกน แบ่งเป็นแกนหมุน 3 แกน และแกนเคลื่อนที่ขึ้นลง 1 แกน ดังแสดงในรูปที่ 1 โดยปกติแล้วแขนกลนี้จะยังใช้งานไม่ได้เปรียบเหมือนคนที่มีแขนแต่ไม่มีมือก็ไม่สามารถหยิบจับอะไรได้

รูปที่ 6 แขนกลอุตสาหกรรมแบบ SCARA
ที่มา: www.applicadthai.com/articles/หุ่นยนต์อุตสาหกรรม-industrial-robot-type/
ดังนั้นผู้ใช้งานจำเป็นต้องทำระบบเพิ่มที่ปลายแขนกลตรงบริเวณ Joint 4 โดยอุปกรณ์ที่เพิ่มเติมนี้จะขึ้นอยู่ความต้องการใช้งาน อย่างเช่นหยิบชิ้นงานเพื่อเคลื่อนย้ายจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง จะใช้ Gripper ยึดที่บริเวณ joint 4 ตัวอย่างของอุปกรณ์ทำงานต่างๆ แสดงดังรูป

รูปที่ 7 ตัวอย่างเครื่องมือกล ตัวจับ ไขควงไฟฟ้าและหัวหยอดกาว
ที่มา: www.applicadthai.com/articles/หุ่นยนต์อุตสาหกรรม-industrial-robot-type/

2.2 ทฤษฎีโครงสร้าง
2.2.1 ทฤษฎีโครงสร้างคาน
2.2.1.1 พฤติกรรมการรับแรงของคานดีเทอร์มิเนท
พฤติกรรมการรับแรงของคานโดยทั่วไปจะรับแรงอัด (Compression ; C) ในส่วนบนสุด และจะรับแรงดึง (Tension ; T) ในส่วนล่างสุด ดังแสดงในภาพ

รูปที่ 8 แสดงพฤติกรรมการรับแรงของคาน
ที่มา: engfanatic.tumcivil.com/tumcivil_1/media/Sitthichai/2.TheoryofStructures.pdf
เมื่อคานถูกแรงและโมเมนต์ดัดกระทำจากภายนอก จะเกิดแรงและโมเมนต์ดัดขึ้นภายในหน้าตัดใดๆ ของคาน ซึ่งเราสามารถคำนวณหาค่าแรงเหล่านั้นได้ด้วยการใช้สมการสมดุล และเมื่อตัดคานที่หน้าตัดใดๆ จะพบแรงที่เกิดขึ้นดังแสดงในภาพ

รูปที่ 9 แสดงแรงภายในคานดีเทอร์มิเนท
ที่มา: engfanatic.tumcivil.com/tumcivil_1/media/Sitthichai/2.TheoryofStructures.pdf
(ก) แรงตามแนวแกน (Fx)
(ข) แรงตามแนวแกน เป็นแรงที่เกิดขึ้นตามแนวแกนสะเทิน (Natral Axis ; N.A.) ของคาน แต่แรงนี้ไม่มีผลต่อการรับน้ำหนักของคานจึงสามารถตัดออกไปได้
(ค) แรงเฉือน (Shearing Force ; V) แรงเฉือน เป็นแรงที่จะทำให้คานขาดออกจากกันในแนวดิ่ง ซึ่งมีผลมากต่อโครงสร้าง
(ง) โมเมนต์ดัด (Bending Moment ; M) โมเมนต์ดัด เป็นผลที่เกิดขึ้นจากการที่คานถูกแรงเฉือนพยายามจะเฉือนให้คานขาดออกจากกันจนเกิดการโค้งงอของคานซึ่งมีผลต่อโครงสร้างมากเช่นกัน

สมการของแรงเฉือนและโมเมนต์ดัด
ในการคำนวณหาค่าแรงเฉือนและโมเมนต์ดัด โดยทั่วไปจะใช้สมการสมดุล คือ ∑▒〖Fy=0〗 ใช้สำหรับหาค่าแรงเฉือน และ ∑▒〖M=0〗 ใช้สำหรับหาค่าโมเมนต์ดัด ซึ่งจะพิจารณาจุดที่ตัดเสมอ และการพิจารณาตัดส่วนของคานเพื่อสร้างสมการของแรงเฉือนและโมเมนต์ดัดนั้น จะตัดเป็นช่วงๆ ที่มีการเปลี่ยนแปลงของแรงกระทำ ซึ่งสมการที่สร้างขึ้นมาใช้เฉพาะช่วงที่พิจารณานั้น ๆ ตัวอย่างเช่น

รูปที่ 10 แสดงลักษณะแรงเฉือนและโมเมนต์ดัด
ที่มา: engfanatic.tumcivil.com/tumcivil_1/media/Sitthichai/2.TheoryofStructures.pdf
ที่หน้าตัด a – a (สำหรับ ระยะ 0 – L/2)
สมการของแรงเฉือน
Fy = 0 ———————– ( 1 )
RAy – (w . x1 ) – V = 0
V = RAy – (w . x1 )

สมการของโมเมนต์ดัด
Mcut = 0 ———————– ( 2 )
(RAy . x1 ) – (w.x1 . X1/2 ) – M = 0
M = (RAy . x1 ) – (w.x1 .( X1 )/2)
ที่หน้าตัด b – b (สำหรับ ระยะ L/2 – L)
สมการของแรงเฉือน
Fy = 0 ———————– ( 3 )
RAy – (w . x2 ) –P – V = 0
V = RAy – (w . x2 ) – P
สมการของโมเมนต์ดัด
Mcut = 0 ———————– ( 4 )
(RAy . x2 ) – (w . x2 . X2/2) – [P(x2 – L/2)] – M = 0
M = (RAy . x2 ) – (w . x2 . X2/2) – [P(x2 – L/2)]
ความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักบรรทุก แรงเฉือน และโมเมนต์ดัด

รูปที่ 11 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักบรรทุก แรงเฉือน และโมเมนต์ดัด
ที่มา: engfanatic.tumcivil.com/tumcivil_1/media/Sitthichai/2.TheoryofStructures.pdf
จากรูปที่ 11 พิจารณาหน้าตัดคานเป็นชิ้นส่วนเล็กๆ ขนาดความยาวเท่ากับ dx ที่หน้าตัด a – a จะได้แรงเฉือนคือ V และโมเมนต์ดัด คือ M ถ้าพิจารณาที่หน้าตัด b – b ซึ่งห่างจากหน้าตัด a – a เท่ากับ dx จะได้ค่าแรงเฉือนเท่ากับ V +dv และค่าโมเมนต์ดัด เท่ากับ M +dm จะได้
สมการของแรงเฉือน
Fy = 0 ———————– ( 5 )
V +(w . dx) = V +dv
 dv = w . dx
สรุปได้ว่า การเปลี่ยนแปลงค่าของแรงเฉือนระหว่างจุดสองจุด มีค่าเท่ากับน้ำหนักทั้งหมด ระหว่างจุดสองจุดนั้น
สมการของโมเมนต์ดัด
M = 0 ———————– ( 6 )
M +(V . dx) +(w . dx. 2 dx ) = M +dm
แต่ w . dx. dx/2 มีค่าน้อยมากจึงตัดออกไป
 dm = V . dx
สรุปได้ว่า ค่าโมเมนต์ดัดที่เกิดขึ้น ณ หน้าตัดใดๆ จะมีค่าเท่ากับผลบวกสะสมของพื้นที่แรง เฉือนระหว่างจุดสองจุดนั้น
2.2.1 ทฤษฎีเฟื่องทด
เฟือง (Gear) เฟืองคือล้อหรือวงจักรที่มีซี่ฟันโดยรอบ เมื่อนำเฟืองสองตัวมาขบกันจะเกิดการส่งผ่าน การเคลื่อนที่แบบหมุน (Rotary Motion) จากเฟือง ขับไปสู่เฟืองตามขนาดของเฟืองที่แตกต่างกันส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของทิศทางการหมุน Torque และความเร็วของระบบ มุมกดเฟือง (Pressure Angle) คือ มุมระหว่าง เส้นรูปฟัน (Tooth Profile) กับเส้นโค้งที่จุดวงกลมพิชญ์ (Pitch Circle) ซึ่งหมายถึงแนววงกลมจากจุมพิตที่ศูนย์กลางที่แกนของเฟือง โดยในบทความชุดนี้เราจะมุ่งเน้นไปที่ เฟือง 5 ประเภท ได้แก่
1.Spur Gears 2.Helical Gears 3.Bevel Gears 4.Rack Gears 5.Worm Gears
โดยก่อนที่คุณจะเลือกว่าคุณจะใช้เฟืองแบบใด คุณต้องตัดสินใจก่อนว่าคุณกำลังใช้เฟืองระบบเมตริกซึ่งใช้โมดูลแบบเมตริก (Module m) หรือ เฟืองระบบอังกฤษ ซึ่งใช้ค่าพิชญ์ เพื่อให้คุณสามารถเลือกเฟืองได้ถูกขนาด และสามารถทำงานร่วมกันได้ โดยค่าโมดูลสามารถคำนวณได้โดยการนำความยาวของเส้นผ่านศูนย์กลางพิตช์ หรือเส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมพิตช์ มาหารด้วยจำนวนฟัน
สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบให้มั่นใจว่า คุณเลือกเฟืองที่ใช้โมดูลแบบเดียวกัน มิฉะนั้นเฟืองจะไม่สามารถทำงานร่วมกันได้ คุณลักษณะสำคัญอีกสองประการที่ต้องคำนึงถึงเมื่อเลือกใช้เฟืองคือค่า Backlash และ อัตราทด (Gear Ratio)
ค่า Backlash หรือเรียกอีกชื่อว่า Play คือ ช่องว่างที่เล็กที่สุดระหว่างซี่ฟันของเฟืองขับ และเฟืองตาม ที่ไม่ได้ขับเคลื่อนกันในขณะที่เฟืองขับและเฟืองตามสัมผัสกัน ซึ่งเป็นสิ่งไม่พึงประสงค์สำหรับระบบที่มีการเปลี่ยนทิศทางของการหมุน เนื่องจากเมื่อเฟืองเปลี่ยนทิศทาง ค่า Backlash จะทำให้เกิดแรงที่กระทำต่อฟันแต่ละซี่มากขึ้น ทำให้เกิดการสึกหรอหรือฉีกขาด
อัตราทด (Gear Ratio) ถือเป็นอีกปัจจัยสำคัญที่ต้องคำนึงถึงในการเลือกเฟืองให้เหมาะสมกับระบบของคุณ ยิ่งค่าอัตราทด มีค่ามาก ค่าความเร็วของเฟืองและแรงบิด (Torque) ก็จะยิ่งแตกต่างกันมาก โดยอัตราทดหาได้จาก การนำจำนวนซี่ฟันของเฟืองตาม หารด้วยจำนวนซี่ฟันของเฟืองขับ
จากสมาการ
———————– ( 7 )

2.3 ด้านซอฟเเวร์
2.4.1 ทฤษฎีการใช้งานโปรแกรมควบคุม Arduino แบบอนาล็อก
การใช้งานในส่วนของโปรแกรม Arduinoนั้นจะมีภาพแบบในการเขียนคล้ายคลึงกับการเขียนโปรแกรมภาษา C หรือ C++ แต่จะมีความแตกต่างกันในด้านการใช้ชุดคำสั่งบางตัวที่มีความเฉพาะ การทำงานของตัว Arduino เอง โดยการเขียนโปรแกรมการควบคุมการทำงานของ Arduino แบบอนาล็อกนี่นั้น จะใช้งานเฉพาะกับฮาร์ดแวร์ประเภทของมอเตอร์ และจะเป็นการสั่งเขียนโดยเริ่มจากการนำ input ที่ได้จะการประมวลผลของการสั่งการจากชุดควบคุมแบบอนาล็อก สภาพต่างๆของต้มไม้นั้นและทำการป้อนค่า input เข้ามาให้ board Arduino เพื่อทำการสั่งงานต่อไปยังมอเตอร์ โดย input ที่ได้รับจากส่วนกลางประมวลผลนั้นจะผ่านเข้าสู่ชุดคำสั่งที่ในการกับหนดรอบและความของการป้อนพลังงานเข้าสู้มอเตอร์ตามความต้องการที่ผู้ใช้นั้นได้ทำการสั่งการ โดยในชุดคำสั่งของโปรแกรมนั้น เราสามารถที่จะกำหนดขอบเขตของความเร็วรอบของมอเตอร์ได้ และเมื่อ Arduino ทำการประมวลผลจากคำสั่งอนาล็อกเสร็จเรียบร้อย Arduino จะส่งคำสั่งแบบสัญญาณไปยัง Driver (ในที่นี่จะหมายถึง Driver DC Motor) เพื่อควบคุมการจ่ายพลังงานไปยังมอเตอร์อีกครั้งหนึ่ง
ความพิเศษของตัวสั่งการในการทำโครงการภาพแบบนี่คือการใช้งาน Arduino หนึ่งตัวในการควบคุม Driver สองตัวสามารถสั่งการให้มอเตอร์หมุนในทิศทางตรงกันข้ามกันได้

ตัวอย่าง 1 Sketch ให้แรงดัน PWM ออกที่ขา 3 โดยมี Duty Ratio = 50%

int ledPin = 3; // LED connected to digital pin 9
int val = 0; // variable to store the read value
void setup()
{
pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the pin as output
}
void loop()
{
analogWrite(3, 128); // analogRead values go from 0 to //1023, analogWrite values from 0 to 255
}

รูปที่ 12 วงจรการต่อ board ARDUINO
ที่มา: thephyllconnect.com/images/Arduino/KruPraphasArduinoBook.pdf
2.4.2 ทฤษฎีการใช้งานโปรแกรมควบคุม LabViwe แบบอนาล็อก
ซอฟต์แวร์ LabVIEW คือ ภาษาโปรแกรมที่เขียนในภาพแบบกราฟิก (Graphical Programming Language) ซึ่งมีความแตกต่างจากภาษาโปรแกรมทั่วไปที่เขียนด้วยข้อความ (Text Programming Language) โดย จุดเริ่มต้นของซอฟต์แวร์ LabVIEW ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อตอบโจทย์พัฒนาแอพพลิเคชั่นเพื่อควบคุมอุปกรณ์ เครื่องมือวัด และประมวลผลในในงานวิศวกรรม ซอฟต์แวร์ LabVIEW เปรียบได้กับเครื่องมือวัดเสมือนบน คอมพิวเตอร์ (Virtual Instruments) โดยผู้ใช้งานสามารถควบคุมการทำงานเครื่องมือวัดได้จากคอมพิวเตอร์
จากจุดเด่นที่เป็นภาษากราฟิกในยุคแรกๆ จึงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จนทำให้มีการใช้งานแพร่หลาย ในหลายๆ อุตสาหกรรม จนไปถึงการพัฒนาในระบบสมองกลฝังตัวในฮาร์ดแวร์ขนาดเล็ก เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ซึ่งเราจะเจาะลึกวิธีการใช้งานพร้อมตัวอย่างแอพพลิเคชั่น Data Logger ในงาน อุตสาหกรรมเพื่อใช้งานจริงซอฟต์แวร์ LabVIEW ให้เป็นภาษาระดับล่างที่สามารถโปรแกรมลงบน ฮาร์ดแวร์หรือ ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ได้โดยตรง ซึ่งโปรแกรมเมอร์ไม่ต้องมีความรู้ด้านภาษา C/C++ เลยแม้แต่น้อย ถือ ได้ว่า เป็นการปฏิวัติวงการนักพัฒนาซอฟต์แวร์ LabVIEW ในงานระบบสมองกลฝังตัวขนาดเล็ก ที่ทำให้นักพัฒนาเรียนรู้ซอฟต์แวร์ LabVIEW เพียงภาษาเดียวก็สามารถพัฒนาแอพพลิเคชันในงานระบบ Embedded-Based และ PC Based ได้พร้อมๆ กัน
LabVIEW แตกต่างจากโปรแกรมอื่นอย่างเห็นได้ชัดที่สุดก็คือ LabVIEW จะเป็นโปรแกรมประเภท GUI (Graphic User Interface) โดยสมบูรณ์ นั้นคือ เราไม่จำเป็นต้องเขียน Code หรือคำสั่งใดๆ และที่สำคัญ ลักษณะภาษาที่ใช้ในโปรแกรมนี้เราจะเรียกว่าเป็น ภาษาภาพภาพ หรือเรียกอีกอย่างว่าภาษา G (Graphical Language) ซึ่งจะแทนการเขียนโปรแกรมเป็นบรรทัด อย่างที่เราคุ้นเคยกับภาษาพื้นฐาน เช่น ภาษา C, ภาษา BASIC, ภาษา FORTRAN ด้วยภาพภาพหรือสัญลักษณ์ทั้งหมด ซึ่งแม้ว่าในเบื้องต้นเราอาจจะสับสนกับการ จัดเรียงหรือเขียนโปรแกรมบ้าง แต่เมื่อเราคุ้นเคยกับการใช้โปรแกรมนี้แล้วเราจะพบว่า LabVIEW นี้มีความสะดวก และสามารถลดเวลาในการเขียนโปรแกรมลงไปได้มาก โดยเฉพาะในงานเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อเชื่อมต่อ กับอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อใช้ในการวัดและการควบคุม
สำหรับผู้ที่เคยใช้โปรแกรมประเภทที่ใช้ตัวหนังสือ หรือที่เรียกว่า Text Base ทั้งหลาย คงจะทราบถึงความยุ่งยากกับตำแหน่งการส่งผ่านข้อมูลตามอุปกรณ์เชื่อมต่อ เช่น Port หรือ Card ต่างๆ รวมถึงการจัด ด้วยความจำ เพื่อที่จะสามารถรวบรวมข้อมูลมาใช้ในการคำนวณและเก็บข้อมูลให้ได้ประโยชน์สูงสุด
ปัญหาเหล่านี้ได้รับการแก้ไขใน LabVIEW โดยได้มีการบรรจุโปรแกรมจำนวนมาก หรือ Libraries ไว้ สำหรับจัดการกับปัญหาเหล่านั้น ไม่ว่าอุปกรณ์การเชื่อมต่อจะเป็น DAO (Data Acquisition), GPIB (General Purpose Interface Bus หรือก่อนหน้านี้รู้จักกันในชื่อ Hewlett Packard Interface Bus, HP-IB), พอร์ตอนุกรม หรือ Serial Port เพื่อใช้ติดต่อกับอุปกรณ์ที่ส่งผ่านข้อมูลแบบอนุกรม (Serial Instrument) รวมถึงการวิเคราะห์ ข้อมูลที่ได้ด้วยวิธีการต่างๆ นอกจากนี้ใน Libraries เหล่านั้นยังได้บรรจุฟังก์ชันการทำงานที่สำคัญอีกหลาย ประการ เช่น signal generation, signal processing, filters, สถิติ, พีชคณิต และคณิตศาสตร์อื่นๆ ดังนั้น LabVIEW จึงทําให้การวัดและการใช้เครื่องมือวัดกลายเป็นเรื่องง่ายลงไปมาก และทำให้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของเรากลายเป็นเครื่องมือทางด้านการวัดหลายชนิดอยู่ในเครื่องเดียว
การทดสอบการใช้โปรแกรม LabVIEW ติดต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino Arduino เพื่อทดสอบการ ทางานระหว่างอินพุต (Input) และเอาต์พุต (Output) ให้สามารถทำงานได้ตามความต้องการนั้น จะมีหลายวิธีที่ สามารถเชื่อมต่อกันได้ ในบทนี้จะขอยกตัวอย่างการเชื่อมต่อกันระหว่าง โปรแกรม LabVIEW กับ ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino Arduino ด้วยกัน 3 แบบคือ

1. การโหลด LINX Firmware Wizard
2. การโหลด Firmware จาก LIFA Base (Toolkit)
3. การเขียน LabVIEW
   การเขียน LabVIEW
   การเขียน LabVIEW จะประกอบด้วย 2 ส่วนคือ Front Panel กับ Block Diagram โดย Front Panel จะ แสดงผลการทำงานให้เห็น เช่น ปุ่มกด (Pushbutton) หลอดไฟฟ้า (LED) กราฟ (Graph) เป็นต้น ส่วน Block Diagram จะเปรียบเสมือนระบบควบคุม เช่น ฟังก์ชันอะเรย์ (Array) ลูป (Loop) นับเวลา (Timing) เป็นต้น

2.4 ด้านฮาร์ดแวร์
2.4.1 มอเตอร์
2.4.1.1 มอเตอร์กระแสตรง (Direct Current Motors)
มอเตอร์คือตัวเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล เพื่อนำพลังงานที่ได้ไปขับเคลื่อนสิ่งต่าง ๆ ตามที่ต้องการโดยอาศัยหลักการที่ว่าเมื่อมีกระแสไหลในตัวนำซึ่งอยู่ในสนามแม่เหล็กนั้นย่อมทำให้เกิดแรงขึ้นในทิศทางที่หาได้จากกฎมือซ้ายของเฟลมมิ่ง ขนาดของแรงที่เกิดนี้หาได้จากสมการ
F = Bil ———————– ( 8 )
เมื่อ F = แรงที่เกิดขึ้นบนตัวนำหนึ่งตัว (นิวตัน)
B = ความหนาแน่นสนามแม่เหล็ก (เวเบอร์ / เมตร2)
I = กระแสที่ไหลในตัวนำ (แอมป์)
l = ความยาวของตัวนำ
แรง F ที่เกิดนี้จะอยู่ในแนวที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กและกระแสที่ไหลผ่านในตัวนำท่านั้น

รูปที่ 13 ทิศทางของแรงที่เกิดขึ้นในตัวนำโดยใช้กฎมือซ้าย (left-hand-law) ของเฟลมมิ่ง
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน หุ่นยนต์(ROBOT)
มอเตอร์กระแสไฟตรงที่มีหลายขั้วแม่เหล็กเมื่อใส่ไฟเข้าไปที่สนามกระตุ้น ย่อมทำให้เกิดอำนาจแม่เหล็กขึ้นที่ขั้วแม่เหล็ก และเมื่อป้อนกระแสให้ไหลผ่านในตัวนำที่อาร์เมเจอร์ ย่อมทำให้เกิดแรงขึ้นตัวนำที่อยู่ในสนามแม่เหล็กนั่นคือ ทำให้อาร์เมเจอร์หมุน ในที่นี้จากรูปที่ 13
ได้กำหนดให้กระแสที่ไหลในตัวนำของอาร์เมเจอร์ที่อยู่ภายใต้ขั้วใต้นั้น ให้กระแสที่ไหลในตัวนำ ของอาร์เมเจอร์ที่อยู่ภายใต้ขั้วเหนือ N มีทิศของกระแสพุ่งเข้าไปข้างในดังหางลูกศรที่กากบาด ส่วน ตัวนำที่อยู่ภายใต้ขั้วใต้ S นั้น ให้กระแสพุ่งออกมาข้างนอกดังหัวลูกศรที่เป็นจุด เมื่อเป็นเช่นนี้จึงหา ทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวนำทุก ๆ ตัว ที่อยู่ภายใต้ขั้วแม่เหล็กทั้ง N และ S ได้ โดยใช้กฎมือซ้าย ของเฟลมมิ่ง จะพบว่าแรงที่เกิดขึ้นบนตัวนำทุก ๆ ตัว ภายใต้ขั้วแม่เหล็กเดียวกัน จะมีทิศไปในทาง เดียวกัน และจะอยู่ในแนวสัมผัสกับเส้นรอบวงของอาร์เมเจอร์ นั่นคือ ภายใต้ขั้วแม่เหล็กแต่ละขั้วก็จะเกิดแรงลัพธ์ขึ้นแรงหนึ่ง ดังนั้นจึงให้มอเตอร์หมุนไปได้จากแรงที่เกิดขึ้นนี้
สําหรับ Commutator เป็นตัวที่ทำหน้าที่ให้กระแสไหลผ่านตัวนำไปในทิศทาง เดียวตลอด เวลาภายใต้ขั้วแม่เหล็กแต่ละขั้ว ซึ่งช่วยทำให้เกิดแรงบิดไปในทิศทางเดียวกันอย่าง ต่อเนื่อง

รูปที่ 14 หลักการของมอเตอร์
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์
ความสำคัญของแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ
เมื่ออาร์เมเจอร์เริ่มหมุนจะทำให้ตัวนําที่อยู่ในอาร์เมเจอร์ตัดเส้นแรงแม่เหล็กที่มา จากสนามแม่เหล็ก หรือสนามแม่เหล็กลัพธ์ที่เกิดอยู่ในมอเตอร์นั้น นั้นคือ เกิดการเหนี่ยวนำแรง เคลื่อนไฟขึ้นบนตัวนำภายในอาร์เมเจอร์ ซึ่งเป็นไปตามกฎของการเหนี่ยวนำแรงเคลื่อน แม่เหล็กไฟฟ้าแรงเคลื่อนที่เกิดขึ้นนี้ หาทิศทางของแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้ โดยใช้กฎของเฟลมมิ่งจะ พบว่ามีทิศทางต้านกลับกับแรงเคลื่อนไฟที่ใส่เข้าไปให้กับมอเตอร์ ดังนั้น จึงเรียกแรงเคลื่อนที่ เกิดขึ้นนี้ว่า แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับ ดังภาพที่ 14

รูปที่ 15 (a) วงจรของมอเตอร์ไฟตรง (b) วงจรสมมูลย์ของมอเตอร์ที่เขียนแทนแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้านกลับได้ด้วย Eb
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์
จากการที่เกิด Eb ขึ้นนี้ จึงเขียนวงจรสมมูลย์ของมอเตอร์ได้ดังภาพที่ 10 (b) ซึ่ง เหมือนกับว่ามีแบตเตอรี่ Eb ต่อกล่อมอยู่กับแรงเคลื่อนไฟ V ที่จ่ายให้กับมอเตอร์ นั่นคือในการที่จะ ให้ Ia ไหลได้ในอาร์เมเจอร์นั้น จะต้องมีกำลังไฟจำนวนหนึ่งที่ต้องเอาชนะการต้านกลับนี้ กำลังไฟ ที่เอาชนะกำลังที่ต้านกลับนี้ได้คือ Eb Ia ในมอเตอร์นั้น กำลังที่เอาชนะในการต้านกลับนี้ก็คือ กำลังที่เปลี่ยนไปเป็นกำลังกลนั่นเอง
นั่นคือ กระแส I จะมีค่า = (v-Eb)/Ra ———————– ( 9 )
โดยที่ Eb= Ke∅S
Ke = ค่าคงที่ทางไฟฟ้า
S = ความเร็วเป็น r.p.m.
∅ = เส้นแรงแม่เหล็กต่อขั้ว (Wb)
จากสมการที่ (9) Eb จะขึ้นอยู่กับค่า ∅ และ S ฉะนั้นเพื่อให้ ∅ คงที่จึงพบว่า Eb เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร็ว S คือเมื่อ S มีค่ามาก จะทําให้ Eb มีค่ามาก และจะทําให้มีค่าน้อย ( เมื่อ V นั่นคือผลต่างของ V กับ Eb มีค่าน้อย เมื่อ Ra คงที่ ) จึงทําให้เกิดแรงบิด ( torque) ที่ มอเตอร์จ่ายออกมามีค่าน้อย เช่นเดียวกัน เมื่อ S มีค่าน้อย ทําให้ Is มีค่ามาก ผลที่ได้คือ เกิดแรงบิด ขึ้นมามากจากมอเตอร์ ดังนั้นพบว่า Eb เป็นตัวทําให้มอเตอร์มีการวบคุมอยู่ตัวของมันเอง โดยการ ดึงกระแสเท่าที่จําเป็นต้องใช้ เพื่อให้มอเตอร์หมุนได้ในภาวะที่ต้องการ เพื่อให้เกิดการสมดุลตาม กฎการทรงมวล

แรงบิด (Torque)
มอเตอร์กระแสตรงเป็นเครื่องจักรกลไฟฟ้าที่ทําหน้าแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็น แรงบิดทางกล โดยแรงบิดของแกนมอเตอร์จะขึ้นอยู่กับค่ากระแสในขดลวดอาเมเจอร์และเส้นแรงแม่เหล็กที่ตัดผ่านขดลวดอาเมเจอร์ในสมการที่ 2.3 โดยทิศทางของกระแส แรงบิด และ สนามแม่เหล็กแสดงดังรูปที่ 15
T = K∅S ———————– ( 10 )
เมื่อ T คือ แรงบิดที่แกนของมอเตอร์มีหน่วยเป็นนิวตันเมตร (N-m)
K คือ ค่าคงที่ทางกายภาพของมอเตอร์ ( Sec2 / m)
∅ คือ เส้นแรงแม่เหล็กที่ตัดผ่านขดลวดอาเมเจอร์มีหน่วยเป็นเวเบอร์(Weber)
I คือ กระแสในขดลวดอาเมเจอร์มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (Ampere)
การแยกประเภทของมอเตอร์กระแสตรง
มอเตอร์กระแสตรงสามารถแบ่งได้หลายประเภทตามลักษณะการสร้าง สนามแม่เหล็กและโครงสร้างของอาเมเจอร์ โดยเมื่อแบ่งตามลักษณะการสร้างสนามแม่เหล็ก สามารถแบ่งออกได้สองประเภท คือ
a) มอเตอร์กระแสตรงแบบปรับเส้นแรงแม่เหล็กได้
b) แบบขดลวดแม่เหล็กต่ออนุกรมกับขดลวดอาเมเจอร์
มีโครงสร้างดังภาพที่ 15 มอเตอร์แบบนี้มีเส้นแรงแม่เหล็กเป็นสัดส่วนกับกระแส จึงสามารถปรับค่าเส้นแรงแม่เหล็กได้ โดยมีความสัมพันธ์ในลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้นดังภาพที่ 15 มอเตอร์ชนิดนี้เหมาะสําหรับงานที่ต้องการแรงบิดต่ำ ความเร็วสูง หรือความเร็วต่ำแรงบิดสูง

รูปที่ 16 มอเตอร์กระแสตรงแบบอาเมเจอร์ต่ออนุกรมกับสนามแม่เหล็ก
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์

รูปที่ 17 ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ที่แรงดันคงที่
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์
มอเตอร์กระแสตรงแบบสนามแม่เหล็กแยกกระตุ้น
หรือเรียกว่าชันท์มอเตอร์ (Shunt motor) มอเตอร์แบบนี้สามารถปรับเส้นแรง แม่เหล็กได้โดยอิสระไม่ขึ้นกับค่ากระแสในอาเมเจอร์ มักจะใช้งานที่ต้องกรแรงบิดสูง โครงสร้าง ของมอเตอร์ชนิดนี้แสดงดังภาพที่ 2.11ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดกับความเร็วของชันท์มอเตอร์ภายใต้สนามแม่เหล็กและแรงดันคงที่แสดง

รูปที่ 18 โครงสร้างของมอเตอร์กระแสตรงแบบสนามแม่เหล็กแยกกระตุ้น
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์

รูปที่ 19 ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดกับความเร็วของชันท์มอเตอร์ภายใต้สนามแม่เหล็กและแรงดันคงที่
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์
c) มอเตอร์กระแสตรงแบบสนามแม่เหล็กคงที่
ระบบการกระตุ้นฟิลค์ของสนามแม่เหล็กโดยทั่วไป มักใช้แม่เหล็กถาวร ดังภาพที่ 2.14 ในมอเตอร์กระแสตรงแบบนี้สนามแม่เหล็กจะมีค่าคงที่ ดังนั้นสามารถเขียน ความสัมพันธ์ของแรงบิดและแรงดันย้อนกลับได้ดังนี้
T = KtI ———————– ( 10 )
E = KeW ———————– ( 11 )
โดยสมการทางไฟฟ้าของมอเตอร์กระแสตรงแบบสนามแม่เหล็กคงที่เป็นดังนี้
V = KeW + Ldi / dt +iR ———————– ( 12 )

เมื่อ V คือ แรงดันที่ป้อนให้มอเตอร์มีหน่วยเป็นโวลต์ (Volt)
Ke คือ ค่าคงที่แรงดันย้อนกลับ
L คือ ค่าความเหนี่ยวนําของมอเตอร์มีหน่วยเป็น เฮนรี่ (Henry)
R คือ ความต้านทานของขั้วมอเตอร์มีหน่วยเป็นโอห์ม (Ohm)
Te = Jdw/dt + BW Tf+T1 ———————– ( 13 )
เมื่อ Te คือ แรงบิดที่เกิดจากอาเมเจอร์มีหน่วยเป็นนิวตัน – เมตร (N-m)
J คือ ผลรวมของโมเมนต์ความเฉื่อยของมอเตอร์และโหลด
W คือ ความเร็วการหมุนของมอเตอร์มีหน่วยเป็นเรเดียนต่อวินาที (Red/sec)
B คือ สัมประสิทธิ์ของวิศคอสแดมพ์ปิ้ง
Tf คือ แรงบิดเสียดทานมีหน่วยเป็น นิวตัน-เมตร (N-m)
T1 คือแรงบิดที่โหลดมีหน่วยเป็นนิวตัน – เมตร (N-m)

รูปที่ 20 มอเตอร์กระแสตรงแบบฟิลค์แม่เหล็กถาวร
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์

2.4.1.2 สเต็ปมอเตอร์ (Stepping Motor)
สเต็ปมอเตอร์ เป็นมอเตอร์ที่ขับเครื่องด้วยพัลส์ ลักษณะการขับเคลื่อน จะ หมุนรอบแกนได้ 360 องศา มีลักษณะไม่ต่อเนื่อง แต่มีลักษณะเป็นสเต็ป โดยแต่ละสเต็ปจะ ขับเคลื่อนได้ 1, 1.5, 1.8 หรือ 2 องศา แล้วแต่ละโครงสร้างของมอเตอร์ลักษณะที่ นำมอเตอร์ไปใช้ จะเป็นงานที่ต้องการตำแหน่งแม่นยำ เช่น ระบบขับเคลื่อนหัวแม่พิมพ์ในเครื่องพิมพ์ (PRINTER) ระบบขับเคลื่อนหัวอ่านในเครื่องอ่านบันทึกเหล็ก ระบบขับเคลื่อนตำแหน่งของปากกาใน X-Y PLOTER เป็นต้น
สเต็ปมอเตอร์ที่พบในปัจจุบันมี 3 ลักษณะดังนี้
แบบแม่เหล็กถาวร (PERMANENT MAGNET PM)
สเต็ปมอเตอร์แบบ PM จะมีสเตเตอร (STATOR) ที่พันขดลวดไว้หลายๆ โพลโดยมีโรเตอร (ROTOR) เป็นภาพทรงกระบอกฟันเลื่อย และโรเตอรทำด้วยแม่เหล็กถาวร เพื่อป้อนไฟกระแสตรง ให้กับขดลวดสะเตเตอรจะทำให้เกิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าผลักต่อโรเตอรทำให้มอเตอร์ หมุนมอเตอร์แบบ PM จะเกิดแรงฉุดยึดให้โร เตอรหยุดอยู่กับที่ แม้จะไม่ได้ป้อนไฟเข้าขดลวด
แบบแปรค่ารีลักแตนซ์ (VARIABLE RELUCTANCE- VR)
สเต็ปมอเตอร์แบบVR จะมีการหมุนโรเตอรได้อย่างอิสระ แม้จะไม่ได้จ่ายไฟให้ โรเตอรทำจากสารเฟอรโรแมกเนติก กำลังอ่อน มีลักษณะเป็นฟันเลื่อย ภาพทรงกระบอกโดยจะมีความสัมพันธ์ โดยตรงกับจำนวนโพลในสเตเตอร แรงบิดที่เกิดขึ้นจะไปหมุนโรเตอร ไปใน เส้นทางของอำนาจแม่เหล็กที่มีค่ารีลักแตนทต่ำที่สุด ตำแหน่งที่จะเกิดแน่นอนและมีเสถียรภาพแต่ จะเกิดขึ้นได้หลายๆ จุดดังนั้นเมื่อป้อนไฟเข้าขดลวดต่างๆ ในมอเตอร์แตกต่างขอกันไป ก็ทำให้มอเตอร์ หมุนไปตำแหน่งต่างๆ กันโรเตอรของ VR จะมีความเฉื่อยของโรเตอรน้อยจึงมีความเร็วรอบสูงกว่ามอเตอร์แบบ PM
แบบผสม (HYBRID-H)
สเต็ปมอเตอร์แบบ H จะเป็นลูกผสมของ VR กับ PM โดยจะมีสเตเตอรคล้ายกับบทที่ ใช้ใน VR โรเตอรมีหมวกหุ้ม ปลายซึ่งมีลักษณะของสารแม่เหล็กที่มีกำลังสูง โดยการควบคุมขนาด ภาพร่างของหมวกแม่เหล็กอย่างที่ทำให้ได้มุม การหมุนและครั้งน้อยและแม่นยำ ข้อดีก็คือ ให้แรงบิดสูง และมีขนาดกะทัดรัด และให้แรงฉุดยึดโรเตอรนิ่งกับที่ตอนไม่จ่ายไฟ
หลักการทำงานของ Stepping motor
ลักษณะของ stepping motor ภายนอกก็จะประกอบไปด้วยสายไฟที่จะต้องป้อนสัญญาณ pluse เข้าไปควบคุมมัน ถ้าหาก stepping motor มี 3 ขดลวด ซึ่งจะมีสายหนึ่งที่ต่อเป็น ground ร่วมของทั้ง 3 สายนั้น ลักษณะแบบนี้คือเป็นแบบ 3 เฟส โดยที่ stepping motor ที่ขายทั่วๆไปก็อาจจะมีหลายแบบเช่นแบบ 4 เฟส 5 เฟส ซึ่งเมื่อเราทราบเฟสแล้วสิ่ง ที่จะต้องทำต่อไปคือการหาว่าเฟสไหนเป็นเฟส 1 -2-3 ซึ่งที่ตัวของ stepping motor อาจจะมีบอกอยู่แล้ว หรือถ้าไม่ ก็มีวิธีง่ายๆก็คือการใช้ไฟขนาดที่ motor ตัวนั้นใช้ป้อนเข้าไปที่เฟสแต่ละเฟส ถ้าหากเราป้อนเป็นเฟส 1-2-3 แล้ว stepping motor จะต้องหมุนไปในทิศทางเดียวกันหรือถ้าหากป้อนเป็น 3-2-1 จะต้องหมุนกับทางกันซึ่งเป็นวิธีง่ายๆในการ check เฟสของ stepping motor

การทำงานและการควบคุมของ Stepping motor
ขึ้นชื่อว่าเป็นมอเตอร์แล้วก็ต้องประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วนคือrotor ซึ่งเป็นส่วนที่หมุนหรือเคลื่อนที่ได้ และ stator ซึ่งเป็นส่วนที่อยู่กับที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ สำหรับ stepping motor ก็เช่นเดียวกันที่ประกอบไปด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วนนี้โดยที่ส่วนที่เป็น statorของ stepping motor นี้จะเป็นส่วนซึ่งมีขดลวดพันล้อมอยู่บนแกนเหล็ก เมื่อเราจ่ายไฟเข้าที่ขดลวดที่พันอยู่บน stator ที่ขด 1 ก่อน ก็จะทำให้เกิดอำนาจแม่เหล็กขึ้นที่ตำแหน่ง 1 นี้ และผลักให้ rotorเกิดการ เคลื่อนที่ได้ การเคลื่อนที่นี้เรียกว่ามันเคลื่อนที่ไป 1 stepนั่นเองซึ่งการที่มันจะเคลื่อนที่ไปเป็นมุม เท่าไหร่นั้นก็ขึ้นอยู่กับ spec ของ stepping motor ตัวนั้นว่ามันสามารถที่จะหมุนได้ step ละกี่องศา และต่อไปถ้าเราหยุดจ่ายไฟเข้าที่ขดลวด 1 และไปจ่ายไฟเข้าที่ขดลวด 2 แทนก็จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นที่บริเวณ 2 บน stator และก็จะทำให้สนามแม่เหล็กนี้ผลัก rotor ให้เคลื่อนที่ต่อไปได้ และถ้าเราหยุดจ่ายกระแสเข้าที่ 2 และไปจ่ายเข้าที่ขด 3 แทนก็จะทำให้สนามแม่เหล็กมาเกิดที่บริเวณ 3 และผลักให้ rotor เคลื่อนที่ต่อไปได้อีก
Stepping Motor เป็น Electronical Transducer ซึ่งเป็น input เป็นกลุ่มของ Binary Voltage และ Output การเคลื่อนที่ในเชิงมุม(หมุน) แกนหมุน(Shalf) เป็น step

รูปที่ 21โครงสร้างของ Stepping Motor แบบ 4 Phase Stator Coil
ที่มา: http:www.ecpe.nu.ac.th/ponpisut/Lec%2006.pdf
โครงสร้างการทำงานของ Stepping Motor มีลักษณะดังรูปที่ 1 ซึ่งประกอบด้วยขดลวด stator 4 ขดสำหรับชนิด 4 phase ล้อมรอบแกน(Shalt) Rotor ซึ่งเป็นแม่เหล็กถาวร
หลักการทำงาน คือ เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับขดลวด stator Coil a,b,c,d ไม่พร้อมกันนั่นคือ ถ้าเราจ่ายกระแสให้ a ก่อนโดยไม่จ่ายให้ขออื่น แล้วตามด้วย b,c และd เรียงตามลำดับ จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก หมุนวนในลักษณะทวนเข็มนาฬิกา ซึ่งส่วนของ Rotor ที่เป็นแม่เหล็กถาวรก็จะหมุนตามสนามแม่เหล็กไปด้วย คือ ทวนเข็มนาฬิกา
ในทำนองเดียวกันถ้าเราจ่ายกระแสให้ขด d,c,b,a…. ก็จะให้ สนามแม่เหล็กหมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ซึ่งส่งผลให้ Rotor หมุนตามเข็มนาฬิกาด้วย
การกำหนดความเร็วของ stepping Motor ทำได้โดยการเปลี่ยนแปลง ความเร็วของการเปลี่ยนการจ่ายกระแสจากขดลวดหนึ่งไปยังอีกขดหนึ่งให้เร็วขึ้น
การควบคุม stepping Motor ดังที่กล่าวมาแล้ว เป็นแบบ 4 phase 1 exilation ซึ่งมีลักษณะตามตารางที่ 1 (ตัวเลข 1 หมายถึง มีการจ่ายแรงดันให้กับขดลวด 0 คือไม่จ่ายแรงดันให้กับขดลวด
ตารางที่ 2 การควบคุม Stepping Motor แบบ 4 phase 1 exilation

จากวงจรของรูปตัวอย่าง Stepping Motor ในรูปที่ 1 จะเห็นว่าการกระตุ้น 1 ครั้ง (1 step) จะทำให้ Motor หมุนไป 90 องศา ซึ่งในกรณีของ Stepping Motor จริงๆจะซับซ้อนกว่านี้ โดยแต่ละ step ของการ exite แกนของ Motor หมุนไปในมุมนเอยกว่านี้ซึ่งโดยทั่งไปจะเป็น 0.1 องศาถึง 30 องศา ขึ้นอยู่กับแต่ละ Stepping Motor เราสามารถควบคุมให้ Stepping Motor หมุนครั้งละ ½ step ได้โดยเปลี่ยนการควบคุมใหม่ดัง

ตารางที่ 3 การควบคุม Stepping Motor 4 phase ½ exilation(half- step)

2.4.2 ทฤษฎีคำนวณหาขนาดมอเตอร์
ทฤษฎีและหลักการเลือกใช้งานมอเตอร์ ทำการชั่งน้ำหนักรวมของหุ่นยนต์และความต้องการของแรงสุด ในที่นี่จะพยายามหลีกเลี่ยงการเลือกใช้มอเตอร์ที่มีขนาดที่ใหญ่เกินไปหรือมีกำลังที่มากเกินพอและการติดตั้งแบตเตอรี่ที่มีขนาดใหญ่เกินความจำเป็น เนื่องจากการเลือกใช้งานแบบที่ได้กล่าวมาในข้างต้นนั้นจะส่งผลให้เกิดการกระชากเมื่อทำการเบรกหรือเคลื่อนที่นั้นเอง โดยเราต้องทำการชั่งน้ำหนักรวม (น้ำหนักรวมในที่นี่คือน้ำหนักของหุ่นยนต์บวกกับภาระที่หุ่นยนต์ต้องแบกรับ) เพื่อใช้ในคำนวณ ในขั้นต่อไปตามทฤษฎี เพื่อเลือกใช้ในการประกอบการเลือกใช้งานมอเตอร์ ทำการคำนวณแรงฉุดเนื่องจากความเร็วรอบการหมุนของล้อ การคำนวณในขั้นนี้นั้นไม่ได้ยากหรือซับซ้อน จะเป็นการคำนวณโดยใช้สูตรการคำนวณเฉพาะสำหรับการหาความเร็วของการหมุนของล้อ มีตัวอย่างในการคำนวณ
สูตรคือ

———————– ( 14 )

ทำการคำนวณแรงฉุดเนื่องจากกำลังและทอร์กของมอเตอร์
หากเราไม่ใส่แรงเสียดทานเราสามารถประเมินแรงบิดของมอเตอร์ที่ต้องการได้จากการคำนวณดังนี้
สูตร
———————– ( 15 )
หากต้องการเคลื่อนหุ่นยนต์ด้วยความเร็วที่กำหนด ต้องการคำนวณหากำลังทาง Mechanical
สูตร
———————– ( 16 )

ในขั้นตอนต่อไปก็จะสามารถหาทอร์กของมอเตอร์
สูตร
———————– ( 17 )
ทำการคำนวณความเร็วการหมุนของมอเตอร์ที่ใช้ในการยก
เราสามารถคำนวณหาความเร็วของการหมุนของมอเตอร์ได้จากความต้องการความเร็วในการยกภาระที่ต้องการ
ใส่สูตร
———————– ( 18 )
ทำการคิดแรงเสียดเพื่อปรับค่าสำหรับค่าของกำลังและทอร์ก
การนำความเสียดทานมาคิดนั้น เพื่อปรับค่าให้เราสามารถใช้ในการเลือกมอเตอร์ได้ดียิ่งขึ้น
สูตร
———————– ( 19 )
คิดค่าทอร์ก
สูตร
———————– ( 20 )

คิดค่ากำลัง
สูตร
———————– ( 21 )
ทำการสรุปเปรียบเทียบค่าที่ได้จากการทดลองของทั้ง2ค่า คือ แรงฉุดและแรงยกของมอเตอร์
โดยทำการนำค่าที่ได้จากการทดลองนั้นไปสร้างเป็นกราฟดังตัวอย่าง
กราฟที่ 1

ที่มา: http:www.thummech.com/index.php?Content=servic&group=8&id=386
เลือกมอเตอร์และชุดเกียร์ที่ต้องการสำหรับการยก
จากการนำค่า 2 ค่าข้างต้นมาสร้างกราฟเราก็จะสามารถคำนวณทอร์กที่ต้องการของชุดเกียร์ได้จากสูตร

————- ( 22 )
และสามารถทำการหาค่าของกำลังของมอเตอร์ที่แท้จริงได้
ใสสูตร
—————– ( 23 )

ในส่วนต่อไปนั้นเราก็จะสามารถหาค่าของความเร็วของมอเตอร์ได้
ใส่สูตร
———————– ( 24 )
เลือกมอเตอร์และชุดเกียร์ที่ต้องการสำหรับการฉุด
นำค่าที่ได้จากการคำนวณในส่วนของแรงฉุดของมอเตอร์ โดยเราสามารถหาค่าของกำลังที่ออกได้จากสูตร
ใส่สูตร
———————– ( 25 )
หาค่าของ gear ratio
ใส่สูตร

———————– ( 26 )
จากการคำนวณทั้งหมดเราก็จะได้ค่าของความเร็วของมอเตอร์
ใสสูตร
———————– ( 27 )

บทสรุป
เราต้องการที่จะค้นหามอเตอร์และเกียร์ที่เหมาะสม โดยการทำสมมติฐานดังนี้
– ไม่มีการสูญเสียระหว่างการเคลื่อนที่แบบหมุนของเพลาส่งออกหัวเกียร์และการเคลื่อนที่แบบหุ่นยนต์เชิงเส้น
– หุ่นยนต์ทำงานภายใต้สภาวะโหลดสูงสุด
– ความต้องการของความเร่งให้กับระบบ
– ประเมินประสิทธิภาพโดยรวม
– สังเกตและเปรียบเทียบของมอเตอร์ที่ทำเลือกและข้อมูลจากการคำนวณ

2.4.3 การควบคุมการทำงาน
ไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer) หรือคอมพิวเตอร์พีซี ได้เข้ามามีบทบาทอย่างมากในปัจจุบัน โดยสามารถนำมาใช้ควบคุมเกี่ยวกับโรงงานอุตสาหกรรมทุกประเภทไม่ว่าจะเป็น การติดต่อสื่อสาร การจัดทำรายงานการผลิต การเขียนซอฟแวร์เพื่อควบคุมเครื่องจักรให้มีการตรวจสอบและแก้ไข ตลอดจนการบันทึกข้อมูลระหว่าง คอมพิวเตอร์ทั้งสิ้น
การควบคุมหุ่นยนต์ด้วยคอมพิวเตอร์นั้นจะประยุกต์ใช้งานในการเชื่อมต่อ (Interface) ระหว่าง คอมพิวเตอร์กับฮาร์ดแวร์ โดยการเชื่อมต่อจะสามารถใช้พอร์ตขนาน (Parallel Port) หรือพอร์ตอนุกรม (Senal Pon) ก็ได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะงานที่ทำ การควบคุมหุ่นยนต์ด้วยคอมพิวเตอร์จะประกอบด้วย 5 ส่วน ดังนี้ 1. คอมพิวเตอร์ (Computer)

2. ซอฟต์แวร์ (Software)
3. ชุดเชื่อมต่อ (Interface Unit)
4. ชุดขับเคลื่อน (Drive Unit)
5. อุปกรณ์ขับเคลื่อน (Hardware)

รูปที่ 22 บล็อกไดแกรมควบคุมมอเตอร์
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์
2.4.4 ชุดขับเคลื่อน (Drive Unit)
การควบคุมหุ่นยนต์หรืออุปกรณ์ขับเคลื่อนให้เคลื่อนที่ จะต้องผ่านชุดขับเคลื่อนเพื่อส่งสัญญาณพัลส์ (Pulse) สัญญาณทิศทาง (Direct) หรือขับกระแสไฟฟ้าให้สูงขึ้น การใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมหลอดไฟ LED, LED-7 Segment สามารถควบคุมได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านชุดขับเคลื่อน แต่ถ้าใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมมอเตอร์จะต้องมีชุดขับเคลื่อน เพราะชุดขับเคลื่อนสามารถสร้างสัญญาณและขับกระแสไฟฟ้าให้สูงขึ้นได้
ชุดขับเคลื่อนโดยทั่วไปจะควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ขับเคลื่อน เช่น มอเตอร์สเต็ปปิ้ง (Stepping Motor) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Motor) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Motor) เป็นต้น ชุดขับเคลื่อนที่ใช้ ควบคุมอุปกรณ์ขับเคลื่อนสามารถแบ่งออกได้ดังนี้คือ ชุดขับเคลื่อนควบคุมมอเตอร์สเต็ปปิ้ง และชุดขับเคลื่อน ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
ชุดขับเคลื่อนควบคุมมอเตอร์สเต็ปปิ้ง
มอเตอร์สเต็ปปิ้งจะต้องมีการป้อนสัญญาณพัลส์ (Pulse) ให้กับขดลวดแต่ละเฟส ทําให้มอเตอร์สเต็ปปิ้ง หมุนเป็นจังหวะ (Step) การสร้างวงจร ชุดขับเคลื่อนเพื่อควบคุมมอเตอร์สเต็ปปิ้งสามารถแบ่งออกได้ 2 ลักษณะ ดังนี้
1.ชุดขับเคลื่อนควบคุมมอเตอร์สเต็ปปิ้งด้วย IC ULN 2003
การควบคุมการทำงานจะผ่านพอร์ตขนานจากคอมพิวเตอร์ คือ Data Port 4 บิต (2, 3, 4, 5) และ ขา Ground 1 บิต โดยผ่าน IC ULN 2003 ที่ทำหน้าที่คือรับสัญญาณ Input 4 บิต (1, 2, 3, 4) และทำหน้าที่ขับกระแส และแรงดันให้สูงขึ้น (ขับกระแสได้สูงถึง 500 mA) หลังจากนั้นจะส่งสัญญาณ Output ออก 4 บิต (13, 14, 15, 16) เพื่อไปขับมอเตอร์สเต็ปปิ้งให้หมุนตามโปรแกรมที่ต้องการ

รูปที่ 23 วงจรควบคุมมอเตอร์สเต็ปปิ้งด้วย IC ULN 2003
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์

2. ชุดขับเคลื่อนควบคุม Stepping Motor ด้วย IC L298
   วงจรชุดขับเคลื่อนเพื่อควบคุมมอเตอร์สเต็ปปิ้งด้วย IC L298 จะมีหลักการทำงานดังนี้คือ IC L298
   (Current Control หรือ Drive Circuil ) จะสามารถขับกระแสไฟฟ้าได้สูงถึง 4 A โดยจะทำงานร่วมกับ IC

รูปที่ 24 L297 (Stepper Motor Control)
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์
ชุดขับเคลื่อนควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC : Direct Current Motor) จะมีการหมุนไปและกลับอย่างต่อเนื่อง ซึ่งการ ทำงานจะต่างจากมอเตอร์สเต็ปปิ้ง การสร้างวงจรชุดขับเคลื่อนเพื่อควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงสามารถแบ่ง ออกได้ 2 ลักษณะ ดังนี้

1. ชุดขับเคลื่อนควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ด้วย IC ULN 2003
   การควบคุมการทำงานผ่านพอร์ตขนานจากคอมพิวเตอร์จะใช้ 2 บิต คือ จาก Data Port 1 บิต (ขา 2) และ Ground 1 บิต (ขา 18) โดยผ่าน IC ULN 2003 โดยจะทำงานร่วมกับรีเลย์ (Relay) เมื่อขาที่ 1 ของ IC ULN2003 ได้รับสัญญาณลอจิกเท่ากับ 1 จะทำให้รีเลย์ทำงาน มีผลทำให้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงหมุนตามทิศทางที่ต้องการ

รูปที่ 25 วงจรควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ด้วย IC ULN 2003
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์

2. ชุดขับเคลื่อนควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ด้วย IC L298
   IC L298 (Current Control หรือ Drive Circuit) จะสามารถขับกระแสไฟฟ้าได้สูงถึง 4A และ สามารถควบคุมการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้ 2 ตัว ทำให้ประหยัดค่าใช้จ่ายด้วย

รูปที่ 26 วงจรควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ด้วย IC l29
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์
2.4.5 เอ็นโค้ดเดอร (Encoder)
ในการควบคุม DC Servo Motor ที่ดีต้องมีระบบคอนโทรลที่มีการป้อนกลับหรืออุปกรณ์ป้อนกลับ (Feedback Device) นั่นคือ เอ็นโค้ดเดอร (Encoder) เพื่อทำหน้าที่วัดความเร็ว (Speed) วัดตำแหน่ง (Position) ตลอดจนทิศทางการหมุน (Direction of Rotation) ให้ถูกต้องและแม่นยำ
เอ็นโค้ดเดอรที่ใช้อยู่ทั่วไป สามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้
1.Incremental Encoder
Incremental Encoder หรือโดยทั่วไปเรียกว่า Rotary Encoder จะสร้างสัญญาณพัลส์ (pulse) ที่แปร ผันตรงกับการหมุนของเพลามอเตอร์ หรือจะหมุนด้วยความเร็วเท่ากับเพลาของมอเตอร์นั้นเอง โดย Rotary Encoder จะประกอบไปด้วย จานหมุน (Rotary Disk) และอุปกรณ์ตรวจจับ หรือ เซ็นเซอร์ (Sensor) โดยจานหมุน จะมีช่องเล็กๆ (Sit) เมื่อเพลาของมอเตอร์หมุน จะทำให้จานหมุนไปตัดลำแสงของเซ็นเซอร์ ทำให้ชุดรับแสงมีการ รับสัญญาณเป็นช่วงๆ จึงทำให้สัญญาณเอาต์พุต (output) มีลักษณะเป็นพัลส์ (pulse)

รูปที่ 27 ชุดเอ็นโค้ดเดอรกับสัญญาณพัลส์
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์

2.Absolute Encoder
Absolute Encoder หรือโดยทั่วไปเรียกว่า Potentiometer เป็นเอ็นโดดเดอร์อีกชนิดหนึ่งที่อาศัยหลักการ ของ optical โดยทั่วไปแล้วการทํางานจะคล้ายกับ Rotary Encoder โดยการเคลื่อนที่ของ Potentiometer จะ แปรผันโดยตรงกับความเร็ว (Speed) หรือระยะทาง (distance) ของการเคลื่อนที่ เอ็น

รูปที่ 28 Absolute Encoder
ที่มา: คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์
โดดเดอร์ชนิดนี้จะนิยมใช้ มากในระบบคอนโทรล เพราะจะให้ความเที่ยงตรงและสามารถบอกได้ทุกตําแหน่งของการเคลื่อนที่ ตลอดจนมี อายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า

2.4.6 ฟิวส์ (Fuse)
เป็นอุปกรณ์ป้องกันวงจรไฟฟ้าจากการที่มีกระแสไหลผ่านวงจรมากเกินไป (Overload Current) หรือเกิดไฟฟ้าลัดวงจร (Short Circuit Current) เมื่อมีกระแสที่มากกว่ากระแสที่ฟิวส์ทนได้ (Current Rating) ลักษณะการทำงานคือเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านฟิวส์จะเกิดการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานความร้อนให้กับฟิวส์เล็กน้อย แต่ถ้ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านฟิวส์มีค่ามากเกินไป (Overload Current) จะทำให้พลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นนั้นมีค่ามากจนฟิวส์หลอมละลายได้เนื่องจากฟิวส์นั้นทำจากโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำจึงทำให้วงจรขาดได้ง่ายและเกิดการตัดกระแสไฟออกจากวงจรไฟฟ้าทันทีเพื่อเป็นการป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้น
ซึ่งโดยปกติแล้วกระแสเกินพิกัด (Overload Current) นั้นเกิดเมื่อมีการดึงกระแสที่มากเกินจากโหลด ส่วนกระแสลัดวงจร (Short Circuit Current) เกิดจากการที่กระแสเคลื่อนที่ผ่านทางลัดที่อาจเกิดจากการแตะกันของสายไฟหรือมีตัวนำไฟฟ้าเชื่อมต่อการลัดวงจรจาก L-N หรือ L-L

ถ้ากระแส (i) ≤ กระแส (Current Rating) ฟิวส์จะอยู่ในสภาวะปกติ

ถ้ากระแส (i) > กระแส (Current Rating) ฟิวส์จะขาด
การคำนวณหาขนาดของฟิวส์ เป็นการหาปริมาณของกรแสไฟฟ้าไหลผ่านในวงจร ใช้สูตร
กำลังไฟฟ้า ( วัตต์ ) = ความต่างศักย์ ( โวลต์ ) X กระแสไฟฟ้า ( แอมแปร์ )
หรือ P = VI
P แทนกำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็น วัตต์ (W)
V แทนความต่างศักย์ มีหน่วยเป็น โวลต์ (V)
I แทนกระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (A) 
2.5 หลักการในการวางจุดเชื่อมต่อต่อสายไฟ
2.5.1 ความรู้เบื้องต้นในการเดินสายไฟ
ในงานติดตั้งหรืองานเดินสายไฟต้องอาศัยความเข้าใจเบื้องต้น ทั้งในหลักการ หลักปฏิบัติ เพื่อให้เกิดประสิทธิ์ภาพ และ ความปลอดภัยในการทำงาน สายไฟ อุปกรณ์นำกระแสไฟฟ้าให้จากแหล่งจ่ายไฟ ไหลผ่านไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้า จนครบวงจร โดยอาจแบ่งสายไฟ ได้ตามลักษณะสายดังนี้
สายไฟฟ้าแบบเปลือย ไม่มีฉนวนหุ้ม เป็นสายขนาดใหญ่ ใช้กับงานไฟฟ้าแรงสูง ปัจจัยที่ไม่มีฉนวนคือ เพื่อเป็นการระบาย ความร้อน เนื่องจากจกระแสที่ไหลในสายเป็นไฟฟ้าแรงสูงและต้องส่งในระยะที่ไกลจากแหล่งผลิต สายแบบเปลือย ผลิตด้วยทองแดง และ สายแบบชนิดผสมอะลูมิเนียม

รูปที่ 29 สายไฟ
ที่มา: https:stmath09.wordpress.com
สายไฟฟ้าแบบหุ้มฉนวน มีฉนวนหุ้ม ฉนวน มักผลิตจาก PVC เนื่องจากมีลักษณะ ที่ยืดหยุ่น นอกจากนี้ ฉนวนที่หุ้มสายอาจเป็นด้าย ยาง สายถักอลูมิเนียม (ใช้ในงานควบคุม เช่นเดินสายไฟในตู้ควบคุมเพื่อป้องกันการรบกวนจากคลื่น ต่าง ๆ) เนื่องด้วยราคาค่อนข้างถูก มีให้เลือกหลายขนาด ตามลักษะการใช้งาน ขนาดสายไฟฟ้าในบ้าน (สายไฟฟ้าที่ใช้กับอุณหภูมิไม่เกิน 40 องศาเซลเซียส)

รูปที่ 30 สายไฟฟ้าแบบหุ้มฉนวน
ที่มา: https:stmath09.wordpress.com

2.5.2 วิธีการต่อสายไฟฟ้าแบบต่างๆ
2.5.2.1 การต่อสายแบบรับแรงดึง
ก. การต่อสายเดี่ยว ทำดังนี้คือ
1. ปลอกสายที่หุ้มฉนวนออกเส้นละประมาณ 3 นิ้ว
2. ขุดทำความสะอาดสาย
3. เอาปลายทั้งสองบิดเข้าหากันเป็นเกลียว
4. ใช้คีมบีบให้แน่น

รูปที่ 31 แสดงการต่อสายไฟเดียว
ที่มา: https:stmath09.wordpress.com
2.5.2.2 การต่อสายแบบไม่รับแรงดึง
ก. การต่อแบบหางเปีย ทำดังนี้คือ
1. ปอกฉนวนปลายสายข้างละประมาณ 3 นิ้ว
2. ขุดทำความสะอาดสาย
3. เอาปลายทั้งสองข้างมาชิดกันแล้วบิดเป็นเกลียวให้แน่น ( ดังภาพ )

รูปที่ 32 การต่อสายไฟหางเปีย
ที่มา: https:stmath09.wordpress.com
2.5.2.3 การต่อสายแบบแยก
การต่อแยกสาย คือการต่อแยกสายออกเป็น 3 ทางหรือ 4 ทาง แล้วแต่งานซึ่งแยออกตามประเภทของงานคือ

ก. แยกแบบเส้นเดียว
1. ปอกสายไฟเส้นที่ต้องการแยกประมาณ 1 นิ้ว

2. ปอกสายที่จะแยกออกประมาณ 3 นิ้ว
   3. วางปลายสายที่จะแยกลงบนเส้นที่ไม่แยกตรงปอกแล้ว
3. ใช้คีมดึงและบิดเป็นเกลียวให้แน่น
   รูปที่ 33 แสดงการต่อแยก 3 ทาง
   ที่มา: https:stmath09.wordpress.com
   2.5.2.4 การต่อสายแข็งกับสายอ่อน
   รูปที่ 34 การต่อสายแข็งกับสายอ่อน
   ที่มา: https:stmath09.wordpress.com
   คือมีสายอยู่สองชนิด ชนิดแข็งกับชนิดอ่อนนำมาต่อกัน วิธีต่อปอกฉนวนปลายสายทั้ง 2 เส้นออกข้างละประมาณ 3 นิ้ว แล้วใช้สายอ่อนพันรอบๆ สายแข็งให้เป็นเกลียวเสร็จแล้วพับหรืองอปลายสายแข็งให้เป็นขอเพื่อป้องกันมิให้สายหลุดได้ง่าย 2.5.2.5 การต่อสายแบบคู่
   การต่อสายคู่ วิธีทำคือ
   1. ปอกฉนวนที่สายออก

รูปที่ 35 การต่อสายไฟแบบคู่
ที่มา: https:stmath09.wordpress.com

 2. การปอกฉนวนสายทั้งคู่เวลาต่อไฟให้เยื้องกันเล็กน้อย
   3. ทำความสะอาดสาย
   4. ต่อแบบสายเดี่ยวทีละเส้น

2.5.2.6 การต่อสายเดี่ยวที่ข้างในมีหลายเส้น
ส่วนมากเป็นสายเมนใหญ่ต้องการรับแรงดึงมาก วิธีทำดังนี้
1. ปอกปลายสายทั้งสองเส้นข้างละประมาณ 5 นิ้ว
2. ทำความสะอาดสาย
3. คลี่ปลายสายที่ปอกดึงให้ตรงและจัดระยะห่างให้เท่า ๆ กันทั้ง 2 เส้น
4. เอาปลายสายที่คลี่แล้วประสานกันเส้นต่อเส้น
5. ใช้สายแต่ละเส้นพันกันเป็นเกลียวให้มีระยะห่างเท่า ๆ กัน
6. ใช้คีมบีบตบแต่งให้เรียบร้อย

รูปที่ 36 การต่อสายเดียวข้างในมีหลายเส้น
ที่มา: https:stmath09.wordpress.com
การพันสายด้วยผ้าเทปพันสาย
ตามปกติ หลังจากที่ทำการต่อสายไฟเรียบร้อยแล้ว สิ่งสำคัญที่จะลืมไม่ได้คือ การใช้ผ้าเทปพันสายไฟที่ต่อไว้อย่างแน่นหนา เพื่อป้องกันมิให้วัตถุใด ๆ หรือมือคนไปสัมผัสกับสายไฟฟ้านั้นจะทำให้เกิดการ ลัดวงจรหรือเกิดอันตรายขึ้นได้ โดยสามารถหาซื้อผ้าเทปพันสายได้จากร้านขายอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไป
บทที่ 3
อุปกรณ์และวิธีการดำเนินงาน

3.1 วิธีการดำเนินโครงงาน
3.1.1 ศึกษาวัตถุประสงค์ของการทำหุ่นยนต์ต้นแบบ
3.1.2 ศึกษารวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับระบบการทำงาน ส่วนประกอบของหุ่นยนต์
3.1.3 วางขอบเขตและดีไซด์โครงสร้างของหุ่นยนต์ของหุนยนต์
3.1.4 ออกแบบระบบแขนกลและคำนวณหาขนาดมอเตอร์
3.1.5 ออกแบบระบบต่างๆที่เกี่ยวข้องกับคอนโทรนระบบแผนผังสายไฟ รีเลย์ ลิมิดสวิทช์เพาเวอร์ ซิกเนน
3.1.6 สำรวจแหล่งขายวัสดุและอุปกรณ์และราคาของต่างๆที่ใช้ในการสร้างหุ่นยนต์
3.1.7 ดำเนินงานในการทำโครงสร้างและประกอบ
3.1.8 ดำเนินงานในการติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ต่างและเดินระบบสายไฟ
3.1.9 ใส่โปรแกรมควบคุมหุ่นยนต์
3.1.10 ทดสอบระบบการทำงานต่างๆของหุ่นยนต์
3.1.11 ทดลองการใช้งานจริงของหุ่นยนต์หยิบจับสิ่งของต่างๆและหาจุดบกพร่องจากการใช้งานจริง
3.1.12 สรุปผลการดำเนินงานของโครงงาน และจัดทำรายงาน

วิธีการสร้างหุ่นยนต์ต้นแบบอเนกประสงค์
เราสามารถแบ่งส่วนในการสร้างหุ่นยนต์เครนอเนกประสงค์ 7 แกนนี้ได้ 3 ส่วน มีดังนี้

1. ส่วนของโครงสร้าง
2. ส่วนของระบบคอนโทรล
3. ส่วนของระบบสายไฟ
4. แขนกล
   จากทั้งสามส่วนนี้ต้องมีการออกแบบให้สอดคล้องกัน จึงสามารถได้แสดงถึงขั้นตอนต่างในการสร้างได้ดังนี้
5. ออกแบบลักษณะต่างๆของโครงสร้าง ตามขอบเขตที่กำหนดไว้ และการเลือกใช้วัสดุที่ใช้งาน สั่งซื้อวัสดุที่ใช้งาน
6. ออกแบบแขนกลสะรีระการเคลื่อนที่ในภาพแบบต่างๆของแขนกล
7. คำนวณหาขนาดการใช้งานของมอเตอร์ และเลือกใช้วัสดุต่างๆที่ใช้ในการทำแขนกล
8. ตัดชิ้นส่วนต่างๆที่ใช้ในการทำโครงสร้าง และประกอบโครงสร้างและทำส่วนต่างๆที่เกี่ยวข้อง ส่วนล้อ ฐานโครงสร้าง เพลา งามม้า คาน จุดยืดต่างๆ
9. ทำส่วนของแขนกล แล้วติดตั้งเข้ากับมอเตอร์
10. เอาส่วนแขนกลต่อเข้ากับส่วนของโครงสร้างแล้วติดตั้งส่วนต่างๆที่เกี่ยวข้อง
11. ออกแบบระบบฝังไฟ ระบบไฟเพาเวอร์ ระบบไปสัญญาณ โดยออกแบบให้มีความต้องการเพียงพอ และสามารถแก้ไขได้ง่าย และระบบต่างๆ ไฟลิมิดสวิทช์รีเลย์ เอนโค้ดเดอร์
12. ติดตั้งระบบสายไฟเข้ากับส่วนต่างๆกับโครงสร้าง และแขนกล
13. ทดสอบมอเตอร์แต่ละตัว โดยใช้โปรแกรมแล็บวิวของ myRIO เป็นโปรแกรมในการควบคุม และใช้จอยคันโยกเป็นตัวลิงก์ข้อมูลอินพุดควบคุม
14. ทดสอบความเสถียรของมอเตอร์ปรับค่าส่วนควบคุมให้เสถียรและเหมาะแก่การใช้งาน และทดสอบการเคลื่อนในภาพแบบต่าง
15. เขียนสรุปของการทำหุ่นยนต์ต้นแบบและขอกำหนดต่างๆที่ใช้งาน

3.2 การออกแบบโครงสร้างหุ่นยนต์
3.2.1 ออกแบบโครงสร้างหุ่นยนต์
ในการออกแบบโครงสร้างหุ่นยนต์เนื่องจากส่วนหนึ่งของโครงงานนี้เป็นการต่อยอดจากการแข่งขัน ในรายการ จึงได้มีการวางข้อกำหนดของโครงสร้างคือ เป็นระบบราง มีความกว้าง 3 เมตร ความสูง 2 เมตร ใช้แบตเตอร์รี่
โครงหุ่นยนต์หลัก (ใหญ่)

รูปที่ 37 โครงสร้างหุ่นยนต์
หลักในการออกแบบโครงสร้างหุ่นยนต์มีหลักการคือ เนื่องจากหุ่นยนต์มีการรับน้ำหนักของแขนกลทั้งหมดประมาณ 50 กิโลกรัม ดังนั้นจึงต้องคำนึงถึงความแข็งแรงของโครงสร้างต่างๆที่มารับน้ำหนักในขณะที่หยุดนิ่งและในขณะการเคลื่อนที่ ดังนั้นจึงได้มีการออกแบบตามส่วนต่างๆดังนี้ โดยใช้โปรแกรมโซลิดเวิร์ก

3.2.1.1 โครงด้านข้างหุ่นยนต์
จากการออกแบบตามขอบเขต ความสูง 2 เมตร มีความกว้าง 1 เมตร ออกแบบให้มีความแข็งแรงรองรับน้ำหนักจากแขนกลและคานได้ 150 กิโลกรัม โดยหลักการในการออกแบบทำเป็นโครงถักซึ่งเป็นลักษณะโครงที่มีความแข็งแรงที่สุด และเหมาะสม โดยมีความกว้างที่ ฐาน 1 เมตร และความสูง 1.744 เมตร และในการออกแบบในยึดกันกันโดยการเชื่อมแทนการยึดนอตเพื่อที่เสริมความแข็งแรงได้มากยิ่งขึ้น วัสดุที่ใช้งานเป็นเหล็กกล่อง เหล็กกล่อง SS400 ขนาด75*38 mm ซึ่งมีขนาดความกว่างของเหล็กที่สมมาตรและมาตรฐานในการออกแบบ

รูปที่ 38 แบบโครงด้านข้างหุ่นยนต์

3.2.1.2 ฐานด้านล่างหุ่นยนต์
จากฐานล่างสุดของโครงสร้างเป็นส่วนที่รับน้ำหนักมากที่สุดจากส่วนต่างๆ กำหนดให้เป็นสองฝั่ง จึงต้องคำนึงถึงความแข็งแรงเป็นอย่างมากในการออกแบบเป็นการออกแบบโดยให้ล้ออยู่ระหว่างโครงฐาน มีการติดตั้งล้อสองล้ออยู่ที่ส่วนหัวกับส่วนท้านของโครงฐานและได้มีการติดตั้งคอมาเพื่อที่จะใส่เพลาของล้อแต่ละตัวโดยค้อมามีทั้งหมด 4 ตัว ของฐานด้านข้างแต่ละข้าง การออกแบบโครงฐานให้มีความยาว 0.99 เมตร กว้าง 0.2 เมตร เว้นระยะกลางเพื่อติดตั้งล้อราง 0.132 เมตร และได้มีการนำเหล็กแผ่นขนาด หนา 6 มิลลิเมตร กว้าง 6 เซนติเมตร ยาว 20 เซนติเมตร มาติดตั้งส่วนบนของฐาน ส่วนหัวกับส่วนท้ายเพื่อที่จะรองรับในตอนติดตั้งโครงด้านข้าง เป็นการเสริมความแข็งแรงในการซักแรงของฐาน เหล็กที่ใช้ทำส่วนโครงฐานคือ เหล็กกล่อง SS400 ขนาด75*38 การเชื่อมต่อระหว่างโครงฐานกันโครงสร้างเชื่อมต่อกันโดยเชื่อมติดกัน

รูปที่ 39 โครงฐานด้านล่าง

3.2.1.3 ล้อราง
ในการออกแบบส่วนล้อ เนื่องจากระบบในการเคลื่อนที่เป็นระบบราง และโครงสร้างต่างๆเป็น โครงเหล็กดังนั้นจึงต้องมีการออกแบบล้อให้มีความแข็งแรงที่สามารถรับน้ำหนักทั้งหมดของต้นแบบหุ่นยนต์อเนกประสงค์ได้ และได้มีการออกแบบล้อที่คล้ายกลึงกับล้อของรถล้อรถไฟ ได้ออกแบบตามมาตรฐานของล้อ เหล็กที่ได้นำมาใช้งานเป็นเหล็กเพลาตัดขนาดใหญ่ และได้นำมากลึงลดขนาดให้ได้ขนาดตามที่ต้องการจากการออกแบบ โดยมีไดมิเตอร์ใหญ่ขนาด 120 mm. และไดมิเตอร์เล็กขนาด 100 mm ความกว้างระยะสัมผัสราง 41 m และได้มีการเจาะรู้ตรงกลางล้อ ไว้ใส่เพลากลางเพื่อที่จะขับเคลื่อน และเจาะรู้รอบๆรู้กลางเพื่อลดมวลแต่ยังคงความแข็งแรง

รูปที่ 40 แบบล้อระบบราง

3.2.1.4 คานหุ่นยนต์
ในการออกแบบคานเป็นส่วนที่รักน้ำหนักจากโครงแขนกลทั้งหมดซึ้งมีน้ำหนักประมาณ 50 กิโลกรัม และซึ่งเนื่องจากโครงแขวนแขนกลได้มีการเคลื่อนที่เป็นล้อยาง ดังนั้นในส่วนของคานจึงได้มีการนำอลูมิเนียมโพไฟลปิดร่องสองด้านมาทำเป็นส่วนรองรับในการวิ่งของล้อ ให้ล้อวิ่งในร่องของอลูมิเนียม โดยใช้อลูมิเนียมขนาด 40 * 40 mm และส่วนของคานมีความยาว 3.40 เมตร กว้าง 0.4 m และเพื่อเสริมความแข็งแรงจึงมีการใช้เหล็กฉากขนาด 5*5 Cm ยาว 3.40 มารองอลูมิเนียมไว้เพื่อนลดการโค่งตัวของอลูมิเนียม การเชื่อมต่อระหว่างโครงด้านข้างกับการเป็นการเชื่อมต่อแบบยืดนอตเพื่อง่ายในการถอดประกอบและได้มีการออกแบบฐานรับแรงและยืดนอตเอาไว้ที่โครงด้านข้างโดยออกแบบ มีทั้งหมด 4 จุด แต่ละจุดยืดนอต 4 ตัว มีขนาด 8 จากการทดสอบการโก่งตัวของคานในโปรแกรมโซลิตจึงได้ผลออกมา หากไม่มีเหล็กฉากมารองรับ คานจะโก่งตัวเมื่อมวล 50 กก. อยู่ที่ 6 mm แต่เมื่อมีเหล็กฉากมารองรับจะโก่งตัวอยู่ที่ 3 mm

รูปที่ 41 คานหุ่นยนต์

รูปที่ 42 หน้าตัดคาน

รูปที่ 43 Free body diagram คานโครงสร้าง

รูปที่ 44 ทดสอบการแอ่นตัวของคานในโซลิตไม่มีเหล็กฉากรองรับ

รูปที่ 45 ทดสอบการแอ่นตัวของคานในโซลิตมีเหล็กฉากรองรับ 
3.2.1.5 โครงหุ่นยนต์ขับเคลื่อนแขนกล (เล็ก)
เป็นโครงที่ทำจากอลูมิเนียมโพรไฟล์ ขนาด 4*4 เซนติเมตร ประกอบกันหลักในการออกแบบกำหนดให้มีการติดตั้งล้อยางสี่ล้อเพื่อใช้ในการขับเคลื่อน ให้มีความสามารถที่จะสวมใส่แบบคล่อมคาน และเป็นส่วนที่ต้องการแข็งแรงเนื่องจากเป็นส่วนที่ต่อกับแขนกลที่มีน้ำหนักประมาณ 25 กิโลกรัม รูปแบบในการยึดโดยใช้ชุดนอตของอลูมิเนียมในการยึดติดเข้าด้วยกัน

รูปที่ 46 ดรออิ้งโครงแขวนแขนกล

รูปที่ 47 โครงหุ่นยนต์ขับเคลื่อนแขนกล
 
3.2.1.6 การออกแบบและการเลือกใช้เฟือง กับโซ่
เนื่องจากในระบบขับเคลื่อนหลักของโครงสร้างต้องมีการขับเคลื่อนและได้มีการออกแบบล้อที่มีขนาด 100 mm ในการขับเคลื่อน และมีมอเตอร์ที่มีเฟื่องทดในตัว มีรอบ 320 RPM และมีเฟื่องขับขนาด 9 ฟัน การติดตั้งไว้ตรงส่วนกลางของโครงฐาน และมีระยะห่างจากเพลาล้อกับมอเตอร์มีขนาด 285 mm จากการเลือกใช้ เฟื่องตามมีขนาด 36 ฟัน เท่ากับ

รูปที่ 48 แบบการทดเฟื่อง

คำนวณหาอัตราทดเฟืองชั้นเดียวจากข้อมูลในการออกแบบ
จากสูตร i = N2/N1
ดังนั้น i = 36/9 = 4
จะได้อัตราทดเฟื่องของมอเตอร์ที่ฐาน กับเฟืองตาม ได้เท่ากับ 4
 
3.2.2 วัสดุที่ใช้ทำโครงสร้าง
อุปกรณ์ คุณสมบัติ ส่วนที่ใช้งาน ภาพภาพ

อลูมิเนียมโพรไฟล์

Slot Type : Nuts 

วัสดุ : 6063-T5
น้ำหนัก : 0.98 kg/m
การชุบผิว : Clear Anodize
รับน้ำหนักสูงสุด
Point Load / 1,000 mm = 120 kg
Distributed Load / 1,000 mm = 240 kg ทำส่วนโครงขับเคลื่อนแขนกล

อลูมิเนียมปิดร่องสองด้าน Slot Type : T-Nut
Material : 6063-T5
Weight : 1.49 kg/m
การชุบผิว : Clear Anodize
รับน้ำหนักสูงสุด
Point Load / 1,000 mm = 140 kg
Distributed Load / 1,000 mm = 220 kg ทำส่วนคาน

เหล็ก เหล็กกล่อง ss400 ขนาด7538 mm ใช้ทำโครงสร้างด้านข้างและส่วนของฐานด้านล่าง เหล็กฉาก ss400 55 cm. ทำโครงสร้างคานด้านบนเพื่อรับอลูมิเนียม
เหล็กเพลาขาว
ใช้ทำในส่วนของล้อเคลื่อนที่ของตัวโครงสร้าง

เหล็กเส้นทำเพลาล้อ
ss400 เหล็กเส้นทำเพลาล้อ
ตารางที่ 4 วัสดุที่ใช้ทำโครงสร้าง
3.2.3 การออกแบบแขนกล
หลักการในการออกแบบแขนกลให้มีสรีระให้สามารถใช้งานได้หลากหลายมากที่สุด สามารถเคลื่อนที่ได้หลายรูปแบบเนื่องจากประเภทของแขนมีหลายรูปแบบดังนั้นได้มีมีการเลือกใช้ ประเภทแขนกล Articulate ในการออกแบบเนื่องจากแขนกลประเภทมีมีการเคลื่อนที่ได้หลากหลายตรงตามความต้องการวัตถุประสงค์ การกำหนดสัดส่วนต่างๆของหุ่นยนต์และจุดเชื่อมต่อต่างๆของหุ่นยนต์ได้ดังนี้

รูปที่ 49 สัดส่วนการออกแบบแขนกล
ในการออกแบบส่วนของแขนกลกำหนดให้ระยืดทั้งหมดจาก M2 ถึง M6 สามารถที่จะยึดได้ถึงพื้นจึงได้กำหนดระยะสัดส่วนดังต่อไปนี้และมีน้ำหนักรวมไม่เกิน 50 กิโลกรัม
ตารางที่ 5 ตารางแสดงระยะสัดส่วนของมอเตอร์
มอเตอร์ ระยะ เมตร
M2-M3 0.25
M3-M4 1
M4-M5 0.9
M5-M6 0.6
 
ในการออกแบบของการเคลื่อนที่ของมอเตอร์แต่ละตัวออกแบบให้มอเตอร์แต่ละตัวเคลื่อนที่ได้ดังต่อไปนี้เพื่อนให้มาความสามารถมากที่สุดในการเคลื่อนที่ของมอเตอร์แต่ละตัว
ตารางที่ 6 ตารางแสดงลักษณะการเคลื่อนที่ของแขนกล
มอเตอร์ ลักษณะการเคลื่อนที่ ระสูงสุดในการเคลื่อนที่
M2 revolute joint 360 ͦ
M3 prismatic joint 0.7 M
M4 elbow joint 180 ͦ
M5 prismatic joint 0.5 M
M6 เปิด ปิด 70 ͦ

การออกแบบโครงแขนกล เนื่องจากแขนกลมีการต่อของมอเตอร์หลายตัว จึงได้มีการออกแบบโครงยึดแขนกลให้มีความแข็งแรงและเมื่อมีการเคลื่อนที่จะลดการสั่นสะเทือนการสั่นเข้าสู่ความถี่ธรรมชาติได้ ดังนั้นจึงเลือกใช้เหล็กแผ่น หนา 0.8 mm มาทำส่วนของโครงแขนกล

รูปที่ 50 แบบโครงแขนกล

รูปที่ 51 แบบวิเคราะห์โครงแขนกล 
3.3 การเลือกใช้มอเตอร์
3.3.1 คำนวณวิเคราะห์มอเตอร์
คำนวณมอเตอร์ตัวที่ 1 มอเตอร์ฐานฝั่งซ้ายกับขวา
จากสมการ เนื่องจากความเสียดทานสถิต F = μN
จาก μ = 0.3
N = 882.9 N
ดังนั้น F = μN
= 0.3882.9 = 264.87 N จากสมการ หาทอร์กเนื่องจากแรงของมอเตอร์ T=Fr
จากทอร์กของมอเตอร์ T=9.9 Nm
รัศมีของเฟืองขับ r=0.07 m
อัตราทดของเฟืองตาม 1:4
ดังนั้น T=Fr 9.94 = F0.07 F= 565.714 N เนื่องจากแรงของมอเตอร์มีมากกว่าแรงเนื่องจากเสียดทานสถิต ทำให้มอเตอร์สามารถขับเคลื่อนได้ หมายเหตุ ในการคำนวณคิดมอเตอร์ด้านเดียว คำนวณมอเตอร์ตัวที่ 2 มอเตอร์ขับเคลื่อนที่คาน จากสูตร จากสมการ เนื่องจากความเสียดทานสถิต F = μN จาก μ ≈ 0.3 N = 343.35 N ดังนั้น F = μN = 0.3343.35
= 103.005 N

จากสมการ หา Power ของมอเตอร์ P= 2πNT
จาก P=48 W
N=2800/60
π=3.14
ดังนั้น P=2πNT
48=2* π(2800/60)T
T= 0.16 Nm
เนื่องจากอัตราทด 1:20 ดังนั้นทอร์กเท่ากับ 0.1620 = 3.2Nm จากสมการ หาทอร์กเนื่องจากแรงของมอเตอร์ T=Fr
จากทอร์กของมอเตอร์ T=3.2 Nm
รัศมีของเฟืองขับ r=0.7 m
ดังนั้น T=Fr 3.2= F0.7
F= 160 N
เนื่องจากแรงของมอเตอร์มีมากกว่าแรงเนื่องจากเสียดทานสถิต ทำให้มอเตอร์สามารถขับเคลื่อนได้
คำนวณมอเตอร์ตัวที่ 3 มอเตอร์ขับเคลื่อนบอลสกูล
จากสมการ การหาทอร์กของมอเตอร์แบบ บอลสกูล T=1/2π P_0mg
จาก ทอร์กของมอเตอร์ T=1.3 Nm
ระยะพิตช์ 〖 P〗_0=0.02 m
ค่าแรงโน้มถ่วงโลก g=9.81 m/s^2
ประสิทธ์ของทอร์กมอเตอร์ เท่ากับ 0.9
ดังนั้น T=1/2π P_0mg
(1.30.9)=1/2π0.02m9.81
m= 37.46 kg
ดังนั้นมอเตอร์ของบอลสกูลสามารถรับน้ำหนักได้ 37.46 kg
คำนวณมอเตอร์ตัวที่ 4 มอเตอร์ขับเคลื่อนบอลสกูล
จากสมการ การหาทอร์กของมอเตอร์แบบ บอลสกูล T=1/2π P_0mg
จาก ทอร์กของมอเตอร์ T=0.55 Nm
ระยะพิตช์ 〖 P〗_0=0.005 m
ค่าแรงโน้มถ่วงโลก g=9.81 m/s^2
ประสิทธ์ของทอร์กมอเตอร์ เท่ากับ 0.8
ดังนั้น T=1/2π P_0mg
(0.80.55)=1/2π0.005m9.81
m= 56.36 kg
ดังนั้นมอเตอร์ของบอลสกูลสามารถรับน้ำหนักได้ 56.36 kg
คำนวณมอเตอร์ตัวที่ 5 มอเตอร์ elbow
จากสมการ หาทอร์กเนื่องจากแรงของมอเตอร์ T=Fr จาก ทอร์กของมอเตอร์ T=0.39 Nm อัตราทดของมอเตอร์ 1:100 ความยาวจากมอเตอร์ถึงจุดรับแรง r=0.7 ดังนั้น T=Fr
39= F*0.7
F= 55 N
ดังนั้นมอเตอร์elbowสามารถรับน้ำหนักได้ 55 N 
3.3.2 มอเตอร์กระแสตรงและสเต็ปปิ้งมอเตอร์ที่ใช้งาน
ตารางที่ 7 มอเตอร์ต่างๆที่ใช้งาน
อุปกรณ์ คุณสมบัติ ส่วนที่ใช้งาน ภาพภาพ

ส่วนขับเคลื่อนที่ฐาน มอเตอร์ขนาด ชนิด: เกียร์มอเตอร์
จำนวนรุ่น: MP-24-350
การก่อสร้าง: แม่เหล็กถาวร
แรงบิด: 9.9 Nm
อย่างต่อเนื่องในปัจจุบัน (A): 18.7 A
ปกป้อง คุณสมบัติ: หยดน้ำ
กำลังขับ : 350 W
Net Weight: 3 Kg
Loading speed:320 RPM 1:5 ขับเคลื่อนฐาน โครงสร้างใหญ่
สองตัว

มอเตอร์ส่วนขับเคลื่อนแขนกล ZYTD38S-R-146 13H
24 v
ความเร็วรอบ 5500 rpm
กระแส 2 A
ทด 1:20 ขับเคลื่อนโครงแขนกล บนคาน

มอเตอร์หมุนรอบแขนกล Stepping Motor VEXTA, รุ่น PH268-21B, 2-Phase, 1.5A
Brand : VEXTA, Oriental Motor
Model : PH268-21B-Q1
Power(V) : DC 5.4
Current(A) : 1.5
Phase : 2-Phase, 1.8°(degree)/step
Holding Torque : 9 Kg-cm / 125 Oz-in
Weight(Kg) : 0.7
Made in : Japan
Condition : Used, Ready to use
Total Unit : 3 ขับแขนกล หมุนรอบแกน Y

บอลสกรุมอเตอร์ สเต็ปปิ่งมอเตอร์ หมายเลขรุ่น:PBM603FXE20
แรงบิดทอร์กสูงสุด:1.3 [N • m]
ความเฉื่อยของโรเตอร์:0.4 [× 10-4กิโลกรัม• m 2]
มวลมอเตอร์: 0.85[กิโลกรัม]
โหลดแรงผลักดันที่อนุญาต: 14.7N
โหลดรัศมีที่อนุญาต: 167 N
Encoder: มติ : 500 × 4 = 2000 P / R
จำนวนช่อง : 3 CH (2)
วิธีการส่งออก : Line driver
ความถี่ในการตอบสนองสูงสุด : 37.5 [เฮิร์ทซ์]
อินพุตแหล่งจ่ายไฟ : 5 V (DC) ± 5%
การบริโภคในปัจจุบัน : 140 [mA สูงสุด ส่วนยืดแขนตามแกน Z

สเต็ปปิ้งมอเตอร์ หมายเลขรุ่น:PBM423FXE20
แรงบิดทอร์กสูงสุด: 0.39[N • m]
ความเฉื่อยของโรเตอร์:0.056[× 10-4กิโลกรัม•m2]
มวลมอเตอร์:0.35 [กิโลกรัม]
โหลดแรงผลักดันที่อนุญาต: 9.8 N
โหลดรัศมีที่อนุญาต: 49 N
Encoder: มติ:500 × 4 = 2000 P / R
จำนวนช่อง: 3 CH
ความถี่ในการตอบสนองสูงสุด:37.5 H
อินพุตแหล่งจ่ายไฟ:5 V (DC) ± 5%
กระแสไฟ:140 [mA สูงสุด]
อัตราทด 1:100 ส่วนข้อพับแขน หมุนรอบแกน X

DC มอเตอร์

ส่วนยืดแขน

ที่มา: www.hy.co.th
3.4 ไดร์ฟเวอร์
3.4.1 การเลือกใช้ไดร์ฟเวอร์
หลักการเลือกใช้งานของไดร์ฟเวอร์ให้เหมาะสมกับการใช้งานในส่วนของฮาร์ดแวร์เพื่อประสิทธิภาพสูงสุดที่จะส่งผลให้หุ่นยนต์สามารถใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ โดยหลักการในการใช้งานของไดร์ฟเวอร์นี้ได้ทำการแบ่งประเภทของฮาร์ดแวร์(ในที่นี่คือ มอเตอร์) ออกเป็นมอเตอร์แบบกระแสตรง และ แบบกระแสสลับ แต่ในส่วนของแบบกระแสสลับจะเพิ่มในส่วนของฟังก์ชั่นแบบสเต็ป เนื่องด้วยมอเตอร์ที่ใช้งานนั้นจะได้รับคำสั่งจากคอมพิวเตอร์ประมวลผลเพื่อใช้งานในภาพแบบที่เฉพาะเจาะจง โดยสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ
1. ไดร์ฟเวอร์สำหรับมอเตอร์กระแสตรง
โดยทำการแบ่งเป็น ขนาดของความต่างศักย์เป็น 2 ค่า คือ 24V และ 12V โดยใช้ไดร์ฟเวอร์ของ Hy หลักการทำงานคือการต่อสายสัญญาณจากตัว myRIO กลางเพื่อทำการจ่ายพลังงานที่เหมาะสมไปยังมอเตอร์เพื่อขยันเคลื่อนมอเตอร์ให้มีความเร็วที่ต้องการตามภาพแบบงานและสถานการณ์
2. ไดร์ฟเวอร์สำหรับมอเตอร์กระแสสลับ
ในส่วนของมมอเตอร์กระแสสลับจะเป็นการป้อนคำสั่ง แบบสเต็ปเพื่อเจาะจงการใช้งานในภาพการสั่งการแบบกลับไปกลับมาหรือหมุนทวนหมุนตามเข็ม ในที่นี่ส่วนของไดร์ฟเวอร์จะรับสัญญาณและกระแสไฟฟ้าเข้ามาเพื่อแปลงให้เป็นกระแสสลับและรับการป้อนคำสั่งในการจ่ายกระแสไฟฟ้าจาก myRIO ส่วนกลาง

3.4.2  ไดร์ฟเวอร์ที่เลือกใช้ในโครงงาน

ตารางที่ 8 ไดร์ฟเวอร์

อุปกรณ์ คุณสมบัติ ส่วนที่ใช้งาน ภาพภาพ
1.Turbo H-BRIDGE MOTOR 80A
ใช้ Power Mosfet ขนาด 80A เป็นวงจรขับ ดีซี มอเตอร์
มีไอซี Opto เพื่อแยกกราวด์ ระหว่างชวงจร Drive และ Power
สามารถควบคุมความเร็ว DC MOTOR ด้วยสัญญาณ PWM
สามารถเปลี่ยนทิศทางการหมุนของ DC MOTOR ได้
บอร์ดออกแบบมาให้สามารถหยุดการหมุนของ DC MOTOR
ได้ 2 แบบคือ หยุดแบบช้าและหยุดทันที
มี LED แสดงสถานะแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงวงจร 3 แหล่งจ่าย
มี LED แสดงทิศทางการหมุน DC MOTOR, CW และ CCW
มี LED แสดงสถานะ ON/OFF การสั่งงาน (ENABLE หรือ ENA)
วงจรป้องกัน ขณะเปลี่ยนทิศทางการหมุนของ DC MOTOR
ลายวงจรออกแบบให้นำกระแสสูงได้ดี
Heatsink และพัดลมขนาด 12-24VDC สำหรับระบายความร้อน
ขนาด 11.5x8x8.3 เซนติเมตร (ไม่รวมขายึดน็อต)

ควบคุมมอเตอร์ขับเคลื่อนโครงสร้าง ด้านซ้าย ขวา   

2. H-BRIDGE/POWER MOSFET 80A V1.2 บอร์ดควบคุม
   คุณสมบัติทั่วไปของบอร์ด :
   ใช้ Power Mosfet ขนาด 80A เป็นวงจรขับ ดีซี มอเตอร์
   มีไอซี Opto เพื่อแยกกราวด์ ระหว่างวงจร Drive และ Power
   สามารถควบคุมความเร็ว DC MOTOR ด้วยสัญญาณ PWM
   สามารถเปลี่ยนทิศทางการหมุนของ DC MOTOR ได้
   บอร์ดออกแบบมาให้สามารถหยุดการหมุนของ DC MOTOR
   ได้ 2 แบบคือ หยุดแบบช้าและหยุดทันที
   มี LED แสดงสถานะแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงวงจร 3 แหล่งจ่าย
   มี LED แสดงทิศทางการหมุน DC MOTOR, CW และ CCW
   มี LED แสดงสถานะ ON/OFF การสั่งงาน (ENABLE หรือ ENA)
   วงจรป้องกัน ขณะเปลี่ยนทิศทางการหมุนของ DC MOTOR ควบคุมมอเตอร์ส่วนมือจับ กับส่วนขับเคลื่อนที่คาน
3. TB6560 3Axis Stepper Motor Driver 1. ให้ทอร์กในรอบสูงได้ดี
4. รองรับแรงดันไฟฟ้ามากสุดถึง 32VDC
5. ให้กระแสสลับขนาด 3.0A
6. ขยายความถี่พัลส์ถึง 20KHz
7. เหมาะสำหรับมอเตอร์แบบ 2-phase และ 4-phase
8. มีระบบป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินและการลัดวงจร
9. มีทางออกกระแส 7 ทาง สูงสุด 3200 steps/rev
10. มีการลดกระแสที่ไม่ได้ใช้งานโดยอัตโนมัติ
11. ขนาด 96x61x37 mm ควบคุมมอเตอร์ส่วนยืดแขน กับส่วนมอเตอร์หมุนรอบแกน y
12. driver sanyo denki model PB *รายละเอียดในภาคผนวก ควบคุมมอเตอร์ส่วนบอลสกรู กับมอเตอร์ส่วนข้อพับแขน
13. myRIO-1900 เป็นอุปกรณ์ที่ประมวลผลและควบคุมไดร์ฟเวอร์ และระบบต่างๆ
    *รายละเอียดในภาคผนวก ควบคุมไดร์ฟเวอร์แบบระบบต่างที่เกี่ยวข้อง

ที่มา: www.hy.co.th

3.4.3  หลักการหาขนาดฟิวส์
การเลือกใช้ขนาดของฟิวส์ให้เหมาะสม ทำได้โดยการคำนวณหาปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ ไหลผ่านอุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ รวมกันโดยใช้ความสัมพันธ์

กำลังไฟฟ้า ( วัตต์ ) = ความต่างศักย์ ( โวลต์ ) X กระแสไฟฟ้า ( แอมแปร์ ) หรือ
P = VI
P แทนกำลังไฟฟ้า มีหน่วยเป็น วัตต์ (W)
V แทนความต่างศักย์ มีหน่วยเป็น โวลต์ (V)
I แทนกระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็น แอมแปร์ (A)

ตารางที่ 9 คำนวณหาขนาดฟิวส์ของไดร์ฟเวอร์มอเตอร์แต่ละตัว
มอเตอร์ ความต่างศักย์ (V) กำลังที่ใช้ (W) ขนาดแอมแปร์ที่ได้(A)
MR,ML ขับเคลื่อนฐาน 24 350 15
M1 ขับเคลื่อนคาน 24 48 2
M2 หมุนรอบแกนวาย 24 36 1.5
M3 ขึ้นลงแนวดิ่ง 24 72 3
M4 ข้อพับแขน 24 72 3
M5 ยืดแขน 24 48 2
M6 กีบเปอร์ 12 24 2

3.5 การออกแบบแผนผังวงจร
3.5.1 แผนผังวงจร
3.5.1.1 แผนวงจรเพาเวอร์
ในการออกแบบแผนผังสายเพาเวอร์ของมอเตอร์ ไดร์ฟเวอร์ และอุปกรณ์อื่นแต่ละตัวมีการแบ่งเป็นส่องฝั่ง มีฝั่งซ้ายกับขวา ฝั่งซ้าย ( ฝั่งหลัก ) กับฝั่งขวา ในการออกแบบจำเป็นต้องรู้ข้อมูลรายละเอียดของ การรับกระแสไฟของแต่ละตัว อ้างอิงจาก หัวข้อ 3.2 และ 3.3 ในการออกแบบระบบนี้มีแหลงพลังงานจากแบตเตอร์รี่ขนาด 12 V สี่ตัว โดยจะต่อเป็น 24 เข้ามา และกระจายไปยังจุด เชื่อมต่อไฟและจากจุดเชื่อมต่อคลายปลักสามตาไฟส่วนนี้จะแยกเป็นสองทาง ทางที่หนึ่ง จะผ่านรี่เลย์ และต่อไปด้วยตัวแปลงไฟในขนาดต่างๆ มี 12V 18V 24V ก็เข้ามาเชื่อมต่อกับผังกระจายไฟขนาดต่างๆ แล้วจากผังก็ต่อไปที่ไดร์ฟเวอร์หรืออุปกรณ์ต่างๆที่รับไฟ และในผังไฟนี้จะแสดงถึงผังไฟจากไดร์ฟเวอร์ไปต่อกับมอเตอร์อีกด้วยที่ใช้ผ่านรีเลย์เพื่อที่จะเมื่อเกิดกรณีฉุกเฉินสามารถกดปุ่มฉุกเฉินและจะตัดไฟเพาเวอร์เลี่ยงบอร์ดส่วนนี้ได้เลยเพื่อป้องกันไดร์ฟเวอร์เสียหาน และส่วนที่สองจะไม่ผ่านรีเลย์ แต่จะไปที่ชุดตัวแปลงไฟขนาด 5V 12V 18V และไปยังจุดเชื่อมจ่อรวมของแต่ละตัว และส่งต่อไปยังอุปกณ์ต่างๆตามที่ต้องการ ที่ไม่ได้ผ่านรีเลย์เพราะอุปกรณ์บางตัวเมื่อมีเหตุฉุกเฉินที่ต้องหยุดการทำงานเมื่อไฟเพาเวอร์เข้าบอร์ดหยุดแต่ยังอุปกณ์บางตัวที่ไม่จำเป็นต้องหยุด เพราะจำเป็นที่จะเก็บค่าข้อมูลปัจจุบันไว้อยู่ และไดเขียนฝังสายไฟจากโปรแกรมวิซิโอ้

รูปที่ 52 บล็อกไดอะแกรมไฟเพาเวอร์วงจรฝังซ้าย ( ฝั่งหลัก )

รูปที่ 53 บล็อกไดอะแกรมไฟเพาเวอร์วงจรฝังขวา

รูปที่ 54 ระบบผังไฟเพาเวอร์

3.5.1.2 แผนผังวงจรซิกแนล
จากการออกแบบแผนผังวงจรสายคอนโทรนต้องศึกษาข้อมูลของอุปกรณ์แต่ละตัวที่เกี่ยวข้องมีมอเตอร์ ไดร์ฟเวอร์ มายมาริโอ้ และระบบต่างๆ ซึงมีรายละเอียดเชิงลึกของอุปกรณ์แต่ตัว สามารถดูได้จากภาคผนวก ในผังนี้จะแสดงถึงสายคอนโทรนของไดร์ฟเวอร์แต่ละตัวต่อเข้ากับบอร์ดมายมาริโอ้และได้ออกแบบโดยมีบล็อกไดอะแกรมพื้นฐาน

รูปที่ 55 บล็อกไดอะแกรมวงจรไฟคอนโทรน

รูปที่ 56 ฝังวงจรแสดงสายคอนโทรน
มีภาพเต็ม อ้างอิงไปภาคผนวก ข

Manuel ของ MyRIO ในการออกแบบการเชื่อมต่อสายไฟคอนโทรนของไดร์ฟเวอร์แต่ละตัว ซึ่งสายคอนโทรนของไดร์ฟเวอร์ทั้งหมดได้เข้ามาสู่ myRIO และเนื่องจาก ตัว MyRIO มีความสับซ้อนในการเชื่อมต่อ ดังนั้นจึงต้องทำ คู่มือในการใช้งานเพื่อให้ง่ายในการ เข้าใจและสามารถเขียนโปรแกรมได้อย่างง่าย และหากมีการซ้อมแซมก็สามารถซ่อมได้อย่างง่าย 

รูปที่ 57 ผังแสดงแมนนวลของมายมาริโอ้

    3.5.1.3  แผนผังวงจร รีเลย์
    จากในระบบแผนวงจรและควบคุมการทำงานของรีเลย์ และมอเตอร์ ดังนั้นต้องมีตัวรีเลย์เป็นตัวคอยตัดวงจรเมื่อมีเหตุฉุกเฉินในการทำงาน หากกดปุ่มฉุกเฉินระบบจะทำกานตัดไฟเพาเวอร์ที่เข้าไปยังไดร์ฟเวอร์แต่ละตัว
    3.5.1.4  แผนผังวงจรไมโคล สวิทช์
    แผนผังวงจรไมโคล สวิทช์เป็นวงจรที่คอยควบคุมขอบเขตในการเคลื่อนที่ของแขนกลและส่วนต่างๆที่เกี่ยวข้องในการวางวงจรสายไฟ ต้องเป็นการกำหนดว่าแต่ละแต่ละมอเตอร์ตัวใหนบ มีการใช้ไมโครสวิทซ์ วงจรการติดตั้งไม่โครสวิทซ์มีสายอยู่สองชุดคือ สายเพาเวอร์ กับสาย คอนโทรล ทั้งสองสายต่อเข้ากับ IN myRIO สายเพาเวอร์สามารถต่อเชื่อมกันได้ของไม่โครสวิทซ์แต่ละตัว

รูปที่ 58 แผนผังสายไฟระบบ ลิมิดสวิทช์กับ รีเลย์
มีภาพเต็ม อ้างอิงไปภาคผนวก ข

3.5.2 การเลือกขนาดสายไฟ
การเลือกใช้สายไฟตามขนาดของแรงดันและกระแส

ตารางที่ 10 ตารางเปรียบตัวอย่างค่า AWG

*ตารางเปรียบเทียบตัวอย่างค่า AWG บางค่า
ที่มา:https:commandronestore.com/products/bb100.php
จากตารางเปรียบเทียบกระแสไฟฟ้าของแต่ละ AWG แต่ละขนาดจึงได้ขนาดการใช้สายไฟที่แตกต่างกันจากการใช้ไดร์ฟเวอร์ มอเตอร์และอุปกรณ์ต่างๆ ทำให้ได้ขนาดของแรงดันดังนี้สามรถเอามาเข้าสูตรคำนวณหาแรงดันได้จากสูตร
ตารางที่ 11 ตารางการเลือกใช้ขนาดสายไฟ
ขนาดแรงดัน ขนาดสายไฟที่เลือกใช้
signal AWG26
5 v AWG 24
12v AWG 18
18v AWG 18
24v AWG 18

3.6 การออกแบบการควบคุม
3.6.1 ส่วนประกอบต่างๆในการควบคุม
อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ สายUSB เชื่อมต่อ คอมพิวเตอร์กับบอร์ด มายมาริโอ้ จอยสติกและโปรแกรมแล็บวิว Labview myRIO 2015

รูปที่ 59 ภาพหน้าต่างโปรแกรม
ดังที่แสดงในรูปที่ 58 จะเห็นได้ว่าสัญญาณที่ส่งมาจากคอมพิวเตอร์นั้นจะกระจายไปยังส่วนต่างๆผ่านตัวกลางคือ myRIO

รูปที่ 60 ผังแสดงอุปกรณ์ต่างๆที่ใช้ในระบบ

ในส่วนของขั้นตอนของการสั่งการระบบนั้นจะสั่งการผ่านระบบแบบควบคุมมือโดยผ่านจอยสติ๊ก และจะส่งข้อมูลที่เป็นสัญญาณไปยังคอมพิวเตอร์เพื่ออ่านค่าผ่านโปรแกรม Labview myRIO 2015 เผื่อแปลงค่าสัญญาณให้อยู่ในช่วงที่กำหนด แล้วจึงส่งต่อสัญญาณนี้ไปยัง driver ต่างๆเพื่อควบคุณมอเตอร์ต่อไป

รูปที่ 61 ผังแสดงขั้นตอนการส่งสัญญาณระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ
ในส่วนของโปรแกรมที่ใช้ในการควบคุมนั้น จะใช้เป็นโปรแกรมสำเร็จรูปแล้วจึงมาทำการปรับแต่งให้เข้ากับการทำงานของตัวระบบ โดยตัวโปรแกรมจะทำการควบคุม driver 2 ประเภท คือ DC Motor Driver และ Stepping Motor Driver เพื่อให้ driver ส่งการมอเตอร์ในการทำงานต่อไปนั้นเอง

รูปที่ 62 ชุดคำสั่งในการสั่งการ driver โดยภาพรวม และ ชุดคำสั่งในการสั่งการ DC Motor Driver

ในการสั่งการ driver ทั้ง 2 ประเภทนั้นจะแตกต่างกันในเรื่องของการส่งสัญญาณไปยังช่องที่แตกต่างกัน โดย DC Motor Driver จะมีการรับสัญญาณ แบบ digital 3 ช่อง คือ ส่วนควบคุมทิศทาง 2 ช่อง และ PWM อีก 1 ช่อง แต่ส่วนของ Stepping Motor Driver นั้นจะเปลี่ยนจากช่อง PWM เป็นช่อง ENA แทนเพื่อทำหน้าที่ในการตรวจจับตำแหน่งและความเร็วรอบของมอเตอร์

รูปที่ 63 ชุดคำสั่งในการสั่งการทำงานของ Stepping Motor Driver
3.6.2 การออกแบบควบคุมการทำงานโดยใช้ Logitech Extreme 3D Pro

รูปที่ 64 คันบังคับ Logitech Extreme 3D Pro
ตารางที่ 12 ตารางควบคุมการทำงานของคันบังคับ
หมายเลขมอเตอร์ การทำงาน การควบคุม
M0 ขับเคลื่อนส่วนของล้อราง Bottom1 + (Y axis-Axis2)
M1 ขับเคลื่อนชุดแขนกลเคลื่อนที่บนคาน Bottom1 + (X axis-Axis1)
M2 ขับเคลื่อนการหมุนของแขนกล Bottom2 + (TWIST axis-Axis3)
M3 ขับเคลื่อนแนวดิ่งของแขนกล Bottom5
Bottom6
M4 ขับเคลื่อนข้อพับแขนกล Bottom2 + (Y axis-Axis2)
M5 ขับเคลื่อนการยืด-หดของแขนกล Bottom3
Bottom4
M6 มือจับ HAT AXIS เบี่ยง ซ้ายขวา

3.6.3 ขั้นตอนการใช้โปรแกรมแล็บวิว 
จากโครงงานนี้ได้มี ซอสโค๊ด ที่สามารถมาเปิดใช้งานในโปรแกรม LabVIEW  myRIO  ได้เลย โดยมี บล็อกไดอะแกรม แต่ละมอเตอร์ดังต่อไปนี้
    3.6.3.1.บล็อกไดอะแกรมต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง

รูปที่ 65 บล็อกไดอะแกรมควบคุมมอเตอร์ ส่วนฐานล้อซ้าย ขวา

รูปที่ 66 บล็อกไดอะแกรมควบคุมมอเตอร์ 1

รูปที่ 67 บล็อกไดอะแกรมส่วนควบคุมมอเตอร์ที่ 2

รูปที่ 68 บล็อกไดอะแกรมส่วนควบคุมมอเตอร์ที่ 3

รูปที่ 69 บล็อกไดอะแกรมส่วนควบคุมมอเตอร์ที่ 4

รูปที่ 70 บล็อกไดอะแกรมส่วนควบคุมมอเตอร์ที่ 6

รูปที่ 71 หน้าต่างของตัวแสดงจอยสติก
รูปที่ 72 บล็อกไดอะแกรมการเชื่อมต่อโปรแกรมทั้งหมดกับจอยสติก

    3.6.3.2.ขั้นตอนการเปิดใช้งาน
        (ก)  เปิดหน้าต่างวินโด้ แล้วเปิดไฟล์ใช้งานโปรแกรมที่เซฟไว้ชื่อ RUN 

รูปที่ 73 หน้า desktop
(ข) เปิดไฟล์ที่เซฟไว้ชื่อ RT เป็นไฟล์ โปรแกรม ชื่อ Hostเป็นไฟล์ ใช้งานของจอยสติก

รูปที่ 74 หน้าต่างไฟล์โปรแกรมพร้อมใช้งาน

(ค) เช็คสถานการณ์เชื่อมต่อของ คอมพิวเตอร์ กับ MyRIO
(ง) เช็คสถานะเปิดสวิสของตัวโครงสร้าง
(จ) กดรันทั้งสองโปรแกรม Host กับ RT ตามลำดับ

รูปที่ 75 หน้าต่างโปรแกรมใช้งานและแสดงผลการควบคุม

    3.6.4 การออกแบบขั้นตอนในการเปิดปิดเครื่องทำงานของหุ่นยนต์
    เนื่องจากระบบอุปกรณ์แต่ละตัวมีลำดับในการรับไฟที่แตกต่างกันเพื่อไม่ให้อุปกรณ์พังเสียหายจึงทำให้อุปกรณ์แต่ละตัวจะต้องรับไฟเลี่ยงบอร์ด 5 v ก่อนเพื่อรอที่จะรับไฟเพาเวอร์ 12v กับ 24v ต่อ 
เปิดสวิทช์ 1 แมนหลักที่กล่องแมน
เปิดสวิทช์ 2 และ 3 ที่กล่องควบคุมขับเคลื่อน ผัง ซ้าย ตามลำดับ
เปิดสวิทช์ 4 ที่กล่องควบคุมขับเคลื่อนผังขวา
เปิดสวิทช์ ไฟเลียงเพาเวอร์ 5 และ 6 ที่กล่องแมนหลัก
ปิดเครื่องทำงาน เปิดสวิทช์ 6, 5, 4, 3, 2 และ 1ตามลำดับ

รูปที่ 76 ฝังการเปิดปิดเครื่อง 
3.6.5 ขั้นตอนในการทดสอบมอเตอร์
ทดสอบมอเตอร์แต่ละตัว เนื่องจากในหุ่นยนต์ได้มีมอเตอร์ และไดร์ฟเวอร์หลายตัว ที่เชื่อมต่อถึงกัน และระบบไฟต่างๆที่เลียงไว้อยู่ดังนั้นในการทดสอบระบบ จึงจำเป็นต้องทดสอบมอเตอรแต่ละตัวก่อนหลังจากการติดตั้งเพื่อเป็นการยืนยันว่าติดตั้งได้ถูกต้องดังนั้นได้มีการออกแบบขั้นตอนในการทดสอบระบบ
ตารางที่ 13 ตารางแสดงการเปิดปิดสวิทช์ในการทดสอบมอเตอร์
ทดสอบมอเตอร์ สวิส 1 สวิส 2 สวิส 3 สวิส 4 สวิส 5 สวิส 6
เปิด ปิด เปิด ปิด เปิด ปิด เปิด ปิด เปิด ปิด เปิด ปิด
มอเตอร์ที่ 6 มือจับ ✓ ✓
✓
✓
✓ ✓

มอเตอร์ที่ 1 ขับเคลื่อนแขนกล ✓ ✓
✓
✓
✓ ✓

มอเตอร์ที่ 2 หมุนแขนกลรอบแกน y ✓ ✓
✓
✓
✓
✓

มอเตอร์ที่ 3 บอลสกรู ขึ้นลงแนวดิ่ง ✓ ✓
✓
✓
✓
✓

มอเตอร์ที่ 4 ข้อพับแขน ✓ ✓
✓
✓
✓
✓

มอเตอร์ที่ 5 ส่วนยืดแขน ✓ ✓
✓
✓ ✓
✓

มอเตอร์ที่ 7 ล้อฝั่งขวา ✓ ✓
✓
✓
✓
✓
มอเตอร์ที่ 8 ล้อฝั่งซ้าย ✓ ✓ ✓ ✓
✓
✓

3.7 อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง
ตารางที่ 14 ตารางแสดงอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องในการทำโครงงาน
อุปกรณ์ คุณสมบัติและหลักการทำงาน ส่วนที่ใช้งาน ภาพภาพ
Micro Switch Roller Actuator
Micro Switch SPDT ลิมิตสวิทช์ Limit Switch หรือ ไมโคร สวิทช์ Micro Switch เป็นสวิตช์ที่จำกัดระยะทาง การทำงานอาศัยแรงกดภายนอกมากระทำ เช่น วางของทับที่ปุ่มกดหรือลูกเบี้ยวมาชนที่ปุ่มกด ส่วนของแขนกล ในการเคลื่อนที่ภาพแบบต่างๆ
Glass Tube Fuse 2.0A 250V ฟิวส์เป็นตัวป้องกันความเสียหายของวงจร อันเนื่องมาจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลมากเกินไป รวมถึงเป็นการสร้างความปลอดภัยให้กับผู้ใช้งาน มีขนาด 2A 20A 3A ติดตั้งส่วนก่อนเข้าไดร์เวอร์แต่ละตัว

2 KΩ 1/4 W Resistor ตัวต้านทานคืออุปกรณ์พื้นฐานที่สำคัญมาก ในวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ มีหน้าที่ในการจำกัดปริมาณแรงดันและกระแสไฟฟ้าในวงจร เพื่อให้ LOAD อื่นๆที่ต่อเข้ากับมันได้รับแรงดันและกระแสที่เหมาะสม ใช้งานขนาด 2K ติดตั้งส่วนของ เอนโค้ดเดอร์ที่ฐาน

emergency stop สวิตช์หยุดฉุกเฉิน หรือ เป็นสวิตซ์ที่มีขนาดหัวใหญ่กว่าสวิตซ์แบบธรรมดา นิยมใช้กับปุ่มหยุดเครื่องจักรกลต่าง ๆ เพื่อรองรับกับเหตุการณ์ฉุกเฉินที่อาจเกิดขึ้น และเมื่อถึงเวลาใช้งาน ทันทีที่เรากดที่ปุ่ม Emergency Switch เครื่องจักรกลทุกอย่างที่มีปุ่มemergency switch จะหยุดการทำงานในทันที เพื่อป้องกันการเกิดอุบัติเหตุต่าง ๆ ติดตั้งส่วนตู้แมนหลัก

switch สวิตซ์เป็นอุปกรณ์ใช้ปิด – เปิด วงจรไฟฟ้าและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ สวิตซ์จะทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าภายในวงจร สวิตซ์มีหลายภาพแบบ การเลือกใช้สวิตซ์ต้องเลือกค่าทนกระแสและแรงดันไฟให้เหมาะสมกับงานหรือวงจร ติดตั้ง 5 จุด ติดตั้งส่วนของตู้ระบบไฟฟ้าในที่ต่างๆ

Relay Relay LY2 220VAC General Relay เป็นประเภทหนึ่งของ Relay ซึ่งเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีใช้ในวงการอิเล็กทรอนิกส์ ทำหน้าที่เป็นสวิทช์ไฟลำดับที่สอง (secondary switch) คือเป็นสวิตซ์ ตัด-ต่อวงจร โดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า การที่จะให้รีเลย์ประเภทนี้ทำงานได้นั้นจำเป็นต้องจ่ายกระแสไฟให้ตามที่กำหนด เมื่อมีการจ่ายกระแสไฟให้กับตัวรีเลย์แล้วก็จะทำให้หน้าสัมผัสเกิดการติดกันกลายเป็นวงจรปิดและในทางตรงกันข้ามทันทีที่ไม่ได้จ่ายไฟให้ก็จะกลายเป็นวงจรเปิด โดยไฟที่เราใช้ป้อนให้กับตัวรีเลย์ก็จะเป็นไฟที่มาจากแหล่งจ่ายไฟต่างๆ ดังนั้นทันทีที่เปิดเครื่องก็จะทำให้รีเลย์ทำงานได้ ติดตั้งส่วนที่ก่อนไดร์เวอร์แต่ละชุด
ใช้งาน 3ตัว

Encoder Encoder (เอ็นโค้ดเดอร์) เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการเข้าถึงรหัสจากระยะทางจากการหมุนรอบตัวเองและแปลงเป็นรหัสในภาพของสัญญาณไฟฟ้าหลังจากนั้นจะนำรหัสนั้นมาแปลงกลับเพื่อหาค่าต่างๆ เช่น ระยะทางการหมุน, องศาการเคลื่อนที่, ความเร็วรอบ ติดตั้งส่วนฐานล้อขับเคลื่อนหลัก
Battery 12V อุปกรณ์อย่างหนึ่งที่ใช้เก็บพลังงาน และนำมาใช้ได้ในภาพของไฟฟ้า ติดตั้งส่วนฐานโครงสร้าง ใช้งาน 4ก่อน
ไฟแสดงสถานะ ไฟสัญญาณบอกสถานะหลอดไฟ AC220V 22 มม. LED ติดตั้งส่วนตู้แมนหลัก

Power Supply โมดูล บอร์ด DC-DC 4.5-32V To 5V-52V XL6009 Boost Step-Up Module LED Voltmeter แรงดันไฟฟ้าเข้า 4.5-32V แรงดันไฟฟ้าออก 5V-52V ปรับค่าได้ อุปกรณ์แปลงไฟขนาด 5V กับ 12V ใช้ 3 ตัว

จอยสติก (Joystick) ตัวบิดควบคุมหางเสือ
มี 12 ปุ่มตั้งโปรแกรมควบคุมได้ได้
มี 8 ทิศทางคันบังคับ อุปกรณ์ในการอินพุดข้อมูลเข้า บังคับหุ่นยนต์
ที่มา http://www.sangtawan.org/

3.8 เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง
ตารางที่ 15 ตารางแสดงเครื่องมือที่เกี่ยวข้องในการทำโครงงาน
อุปกรณ์ ส่วนที่ใช้งาน ภาพภาพ
คีมตัดสายไฟ ด้านระแบบไฟ

ที่ปอกสายไฟ ด้านระแบบไฟ

คีมย้ำหางปลา ด้านระแบบไฟ

หัวแร้ง ด้านระแบบไฟ

ตะกั่ว ด้านระแบบไฟ

ท่อหด ด้านระแบบไฟ

หางปลา ด้านระแบบไฟ

เทปพันสายไฟ ด้านระแบบไฟ

เคเบิ้ลไทร์ การเก็บสายไฟและอุปกรณ์ต่างๆที่เกี่ยวข้อง

ไส้ไก่เก็บสายไฟ การเก็บสายไฟและอุปกรณ์ต่างๆที่เกี่ยวข้อง

เครื่องเชื่อม MIG 220 V ด้านโครงสร้าง
แท่นตัดไฟเบอร์ ด้านโครงสร้าง

สว่าน ด้านโครงสร้าง
เครื่องกลึง ด้านโครงสร้าง

Milling Machines ด้านโครงสร้าง
ที่มา https:www.ktw.co.th/เครื่องมือช่าง

บทที่ 4
ผลของการดำเนินงาน

4.1 โครงสร้างหุ่นยนต์เครนอเนกประสงค์ 7 แกน
จากการได้ดำเนินการตามแบบแผนที่วางไว้ในแต่ละส่วน จนสามารถดำเนินการในส่วนต่างๆได้ตามที่วางเอาไว้ ดังนี้
4.1.1 โครงหุ่นยนต์หลัก (ใหญ่)

รูปที่ 77 โครงสร้าง

4.1.2 ล้อราง
จากการออกแบบ โดยออกแบบให้ระบบการเคลื่อนที่เป็นแบบระบบราง ซึ้งใช้เหล็กขาวมากลึงให้ได้ตามแบบที่ได้ออกแบบเอาไว้ เพื่อใช้เป็นล้อในการเคลื่อนที่บนรางโดยเหล็กขาวมีความแข็งแรง ที่สามารถรับน้ำหนักของโครงสร้างทั้งหมดได้อย่างดี ในการกลึงตอนแรกได้ชั่งน้ำหนักได้ 2.2 กิโลกรัม จึงได้มีการกลึงลดมวลอีกให้ส่วนด้านในของล้อมีขนาดความหนาที่บางลง จึงได้มวลสุทธิ 1.6 กิโลกรัม แต่ยังคงความแข็งอยู่

รูปที่ 78 ล้อที่ใช้งานในระบบราง

 
4.1.3 ฐานหุ่นยนต์
ฐานของหุ่นยนต์ เป็นส่วนของการรองรับโครงสร้างทางด้านข้าง และจะติดตั้งมอเตอร์ขับเคลื่อนไว้ในบริเวณนี้ด้วย โดยมีสองชุดซ้ายขวา ส่วนประกอบของฐานแต่ละข้างคือ อานม้า 4 ตัว เพลา โซ่ และ เฟืองทด ในการประกอบโครงฐานเข้าด้วยกันได้วัดระยะตามแบบที่วางไว้และเชื่อมติดเข้าด้วยกัน
ติดตั้งมอเตอร์ได้นำเหล็กแผ่นมีเชื่อมรองเป็นฐานรองรับมอเตอร์และส่วนของการติดตั้งมอเตอร์ได้เจาะรูทำตาฟเกลียวขนาด 5 mm ทั้งหมดสีรูเพื่อที่จะสามารถถอดได้
ติดตั้งล้อได้มีการติดตั้งอานม้าโดยการติดตั้งอานมาโดยการยึดน็อตขนาด M15 ส้องตัวของอานม้าแต่ละตัวและได้ใส่เพลาเหล็กและล้อเหล็กโดยล้อกับเพลาได้มีการเชื่อมติดกันและตั้งศูนระดับล้อให้ตรงกัน
ติดตั้งเฟืองมีการติดตั้งโดยการยึดนอตเชื่อมต่อเพลา

รูปที่ 79 ชุดฐานของโครงสร้าง

4.1.4 โครงด้านข้างหุ่นยนต์
จากการออกแบบ ได้นำเหล็กมาตัดตามแบบ และนำมาเชื่อมติดกัน ให้ได้เป็นส่วนโครงด้านข้างตามแบบ

รูปที่ 80 โครงด้านข้างก่อนเชื่อม

รูปที่ 81 โครงด้านข้างหลังเชื่อม

4.1.5 คานหุ่นยนต์
ใช้อลูมิเนียมโฟรไฟล์ปิดร่องสองด้านยาว 3 เมตร มาทำคาน เนื่องจากได้มีการติดตั้งระบบแขนกลที่มีการเคลื่อนที่ด้วยล้อ  และใช้เหล็กฉากมารองรับอลูมิเนียมเพื่อเสริมความแข็งแรงของคานที่เกิดจากการโก่งตัวของคาน และได้ติดตั้งฐานรองรับคานที่ตัวโครงด้านข้าง ของแต่ละฝั่งเพื่อเสริมความแข็งแรงในการยืดของคานกับโครงด้านข้าง และได้มีการเจาะรูเพื่อที่จะใส่นอตในการยืดของแต่ฝั่ง ส่วนของคานได้มีการใส่ตัวยืดระหว่างคานเข้าด้วยกัน 3 ส่วน 

รูปที่ 82 แบบการติดตั้งคาน

รูปที่ 83 โครงสร้างการติดตั้งคาน

4.1.6 แขนกล
ได้มีการออกแบบส่วนโครงสร้างแขนกลที่เอาไว้ติดตั้งมอเตอร์เป็นแบบเหล็กหนา 0.8 mm เพื่อความแข็งแรงและลดการสั่นของแขนกลในขณะการเคลื่อนที่ได้มีการออกแบบมาเพื่อที่สามารถรองรับอุปกรอื่นได้อีกมากมาย เนืองจากจากความแข็งแรงของโครงแขนกล 

รูปที่ 84 โครงสร้างแขนกล
4.1.7 โครงหุ่นยนต์ขับเคลื่อน (เล็ก)
เป็นที่แขวนกับแขนกลและวิ่งบนคาน ทำจากอลูมิเนียมโปรไฟล์มาประกอบเข้าด้วยกัน ได้มีการทำตามแบที่ได้ออกแบบไว้ขนาดต่างๆข้อต่อต่างๆ ได้มีการติดตั้งล้อยาง ไว้สี่ล้อที่เอาไว้วิ่งบนอลูมิเนียมแบบร่องโดยมีเพลาขนาด 8 mm ยาว 0.5 m เป็นเพลาในการเชื่อต่อกัน โดยใช้งานม้าเล็กในการยืดติดกับอลูมิเนียมและเพลาได้มีการติดเฟื่องที่ขับจากมอเตอร์ขับเคลื่อน

รูปที่ 85 โครงขับเคลื่อนแขนกล

รูปที่ 86 โครงหุ่นยนต์ขับเคลื่อน

4.2 การติดตั้งมอเตอร์
การติดตั้งมอเตอร์ตามภาพแบบการใช้งานในของโครงงานนี้สามารถแบ่งได้เป็นสองส่วนคือ 1.ส่วนของขับเคลื่อนส่วนล้อ 2.ส่วนของแขนกล ซึงถูกออกแบบให้ง่ายในการใช้งานและให้มีประสิทธิภาพในการใช้งานมากที่สุด
4.2.1.ส่วนของขับเคลื่อนส่วนล้อ
มอเตอร์ขับเคลื่อนที่ฐาน

            ก                   ข

รูปที่ 87 ก.ติดตั้งมอเตอร์ทั้งสองข้าง ข.มอเตอร์ขับเคลื่อนที่ฐานด้านหลัง

มอเตอร์ขับโครงแขนกล
ยืดด้วยนอตอลูมิเนียมโปไฟล์ โดยมีหน้าแป้นของมอเตอร์เป็นตัวยืดและมีการติดตั้งเฟื่องโซ่ในการขับเคลื่อน เฟื่องขับกับเฟื่องตามมีอัตราทด เท่ากับ 1:1 ระยะห่าง 10 cm

รูปที่ 88 มอเตอร์ขับเคลื่อนที่แขนกล
4.2.2. ส่วนมอเตอร์ที่แขนกล
มอเตอร์ส่วนแขนมีจุดสำคัญหลักจากการอกแบบ 4 จุด และกีบเปอร์อีก 1 จากการออกแบบให้มีสัดส่วนตามที่ได้ออกแบบและมีระยะในการเคลื่อนที่ออกแบบแต่ตอนติดตั้งได้มีการเผื่อค่าความปลอดภัยในการเคลื่อนที่ของแต่ละมอเตอร์ และมีการติดตั้ง ลิมิดสวิทซ์เสริมมาเพื่อเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานดังนั้นจึงต้องลดระยะในการเคลื่อนที่ ที่สามารถเคลื่อนที่ได้จริง

รูปที่ 89 แขนกลหุ่นยนต์อเนกประสงค์
มอเตอร์ตัวหมุนรอบแกนวาย ในการติดตั้งกับตัวโครงแขวนแขนกลได้มีการยืดนอตขนาด M6 และมีแหวนรอง 4 ตัว เข้ากับอลูมิเนียมโฟรไฟล์และแปนของมอเตอร์ได้มีการติดตั้งโครงแขนกลเป็นเหล็กแผ่นที่มาทำเป็นฉากขนาดใหญ่ และการยืดกันระหว่างมอเตอร์ M2 กับโครงแขนกล มีการยึดด้วยนอตขนาด M6 4 สี่ตัว และในการออกแบบกำหนดให้สามารถเคลื่อนที่ได้หมุนรอบ 360 ͦ แต่หลังจากได้ติดตั้งสายไฟและส่วนต่างๆเสร็จจึงทำให้คำนึงการพันกันของสายไฟและการเคลื่อนที่ส่วนต่างๆจึงให้มีการลดการเคลื่อนที่ให้อยู่ในค่าความปลอดภัยอยู่ที่ +-215 ͦ

รูปที่ 90 มอเตอร์แขนกลส่วนบนสุดหมุนรอบแกน Y
การติดตั้งมอเตอร์บอลสกรูเนื่องจากเป็นส่วนของบอลสกรูได้มีการเจาะรูติดตั้งกับโครงแขนกล นอต M6 ทั้งหมด 6 ตัว และจากการออกแบบระยะการเคลื่อนที่ อยู่ที่ 0.7 m แต่เนื่องจากการติดตั้งลิมิดสวิทซ์ที่ด้านปลายของตัวบอลสกรู่จึงลดระยะยืด เหลือ 0.4 m และเพื่อความปลอดภัย

รูปที่ 91 มอเตอร์แขกลส่วนขึ้นลงแนวดิ่ง

มอเตอร์ส่วนข้อพับแขนในการติดตั้งได้มีการทเหล็กฐานเพื่อเป็นส่วนเชื่อมต่อระหว่างมอเตอร์ M4 กับ M2 บอลสกรูส่วนที่เชื่อมต่อกับบอลสกรูได้มีการยืดนอตเข้ากับตัวเลื่อนของบอลสกรู และส่วนของ M4ได้มีการยืดกับเหล็กฐานกับแผ่นอลูมิเนียมบางที่ใช้ในการหมุน หลังจากการติดตั้งในการออกแบบให้มีการเคลื่อนที่ 180 ͦ แต่พอติดตั้งได้คิดค่าความปลอดภัยในการเคลื่อนที่และได้ติดตั้งลิมิดสวิทซ์จึงทำให้องศาในการเคลื่อนที่ลดลงเหลื่อ +-45 ͦ

รูปที่ 92 มอเตอร์แขนกลส่วนขอพับแขน

มอเตอร์ส่วนยืดแขนเป็นการติดตั้งโดยใช้มีการทำหน้าแป้นเพื่อเชื่อมต่อมอเตอร์กับแผ่นอลูมิเนียมขึ้นมาและยึดด้วยนอตและมีการติดตั้งเพลาหมุน ขนาด M8 เพื่อเป็นตัวขับสไลด์ส่วนของแขนกีบเปอร์ในการออกแบบกำหนดให้มีระยะในการเคลื่อนที่อยู่ที่ 0.5 m แต่พอทำการติดตั้งจึงได้คำนึงถึงระยะค่าปลอดภัย ดังนั้นจึงเหลือระยะยืด 0.3 m

รูปที่ 93 มอเตอร์แขนกลส่วนยืดแขน

4.3 ติดตั้งชุดตู้ประมวลผมหลัก
ตู้แมนบอร์ดเนื่องจากในระบบหุ่นยนต์มีบอร์ดที่ควบคุมมอเตอร์หลายตัวและมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆที่เกี่ยวข้องจึงได้มีการจัดทำตู้เอาไว้ใส่และจัดระเบียบอุปกรณ์เหล่านี้ โดยมีส่วน ประกอบคือ ไดร์ฟเวอร์ สเต็ปปิ้งมอเตอร์ 4 ตัว, ไดร์ฟเวอร์ดีซี 2 ตัว , สมองกลมารีโอ้ 1ตัว

รูปที่ 94 ภาพแบบในการติดตั้งอุปกรณ์อิงเล็กทรอนิกส์ในตู้ควบคุม

4.4 ติดตั้งชุดตู้ควบคุมระบบไฟเพาเวอร์
เนื่องจากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีความต้องการไฟที่มีขาดที่แตกต่างกันแต่ละอุปกรณ์ดังนั้นจึงต้องมีจัดระบบแปลงไฟเพื่อให้ได้ขนาดต่างที่ต้องการใช้งานจึงได้ตู้ที่เก็บอุปกรณ์แปลงไฟไว้ และอุปกรณ์ต่างๆ ดังนั้นในชุดตู้นี้มีอุปกรณ์ต่างคือ ตัวแปลงไฟ เล็ก 2 ตัว ชุดแปลงไฟใหญ่ 2 ตัว รีเลย์ สวิตช์ ปุ่มอีเมอร ไฟแสดงสถานะ สามสี

รูปที่ 95 ตู้ระบบไฟ

4.5 ติดตั้งชุดตู้ไดรฟ์เวอร์ควบคุมระบบขับเคลื่อน
เนื่องจากส่วนขับเคลื่อนที่ฐานหลักเป็นระบบแยกที่มีไดร์ฟเวอร์เป็นของตัวเองและมีการจากไฟแยกดังนั้นจึงได้มีการติดตั้งตู้ที่ใช้อุปกรณ์อิงเล็กโทรนิกส์แยกจากส่วนอื่น โดนมีส่วนประกอบแต่ละตู้คือ บอร์ดไดร์ฟเวอร์ควบคุม DC มอเตอร์, สวิทช์ , รีเลย์, ตัวแปลงไฟอยู่เฉพาะตู้ขวา,

รูปที่ 96 ตู้ควบคุม และระบบไฟส่วนขับเคลื่อนตู้ผังขวา กับผังซ้าย

4.6 ผลการติดตั้งอุปกรณ์อื่นๆที่เกี่ยวข้อง
นอกจากมีอุปกรณ์หลักแล้วยังมีอุปกรณ์อื่นๆที่เกี่ยวข้องอีกที่เป็นส่วนประกอบในการสร้างหุ่นยนต์เพื่อให้ระบบต่างๆทำงานได้อยากครบถ้วน
การติดตั้งกีบเปอร์เป็นการติดตั้งด้วยอลูมิเนียมโฟไฟล์ขนาด 2*2 cm และติดเข้ากับมอเตอร์ตัวที่ M5 ได้มีการทำฐานรองรับกีปเปอร์และยึดนอตเข้าด้วยกัน

รูปที่ 97 มือจับ

เอนโค๊ดเดอรเป็นตัววัดรอบของมอเตอร์ขับเคลื่อนที่ฐานติดตั้งโดยทำแป้นรองรับขึ้นมาและทำเพลาที่เชื่อมต่อกันกับเพลาขับเคลื่อนหลักที่ล้อ

รูปที่ 98 เอนโค๊ดเดอร

การติดตั้งแบตเตอร์ แบตเตอร์รี่ทั้งหมดมี 4 ก้อน ฝั่งละสองก้อนในการติดตั้งเนื่องจากมีการถอดเพื่อที่จะไปชาติแบตอยู่บ่อยครั้งจึงได้มีการติดตั้งที่สามารถถอดได้ง่ายจึงรัดด้วยสายเคเบิ้ลทาย ติดตั้งส่วนของโครงฐาน

รูปที่ 99 แบตเตอร์รี่

รีเลย์มีทั้งหมด 3 จุด มีส่วนของตู้ไฟหลัก และตู้ไดร์ฟเวอร์ล่างขวา ตู้ไดร์ฟเวอร์ล่างซ้าย ในการติดตั้งได้มีการยืดนอตเข้ากับตู้ได้เลยและติดตั้งในตำแหน่งที่ง่ายในการเดินสายไฟ

รูปที่ 100 รีเลย์

ลิมิดสวิทซ์ ในส่วนของการติดตั้งลิมิดสวิทซ์ทั้งหมดมี 4 จุดซึ่งแต่ละจุดมีคุณสมบัติที่เหมือนกันและแต่ละจุดมีวิธีการติดตั้งที่คลายกันในส่วนของตัวแรกติดที่โครงแขนกลติดไว้กับโครงเมื่อมีการเคลื่อนที่ลิมิดสวิทซ์จะไปชนกับแป้นที่ทำรองรับไว้ชนเพื่อให้รู้ตำแหน่งของโครงแขนกล และเป็นจุดเริ่มต้นของการเคลื่อนที่ ในส่วนตัวต่างๆที่ติดตั้งอยู่บริเวณมอเตอร์แขนกลก็ทำหน้าทีเดียวกัน




                 รูปที่ 101 ลิมิดสวิทซ์ที่โครงแขนกล           รูปที่ 102 ลิมิดสวิทซ์ที่แขนกล(3)




                      รูปที่ 103 ลิมิดสวิทซ์ที่แขนกล (2)    รูปที่ 104 ลิมิดสวิทซ์ที่แขนกล (4)

 
4.7 ผลการวายริ่งสายไฟ
การจัดระเบียบสายไฟหรือการออแบบการเดินสายไฟเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญในการกระกอบของตัวโครงสร้างและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องมีการจัดระเยียบให้สามารถในการใช้งานและแก้ไขให้ง่ายที่สุดดูเป็นระเบียบ
ขั้นตอนในการต่อสายไฟ
1.หลังจากได้จัดทำผังสายไฟ ดังนั้นได้มีการตัดสายไฟเตรียมไว้เพื่อรอติดตั้งเข้ากับส่วนต่าง มีสายไฟเพาเวอร์ สายไฟคอนโทรน
2.เมื่อได้เตรียมสายไฟทั้งหมดแล้ว หลังจากที่ได้ติดตั้งอุปกรณ์กลุ่มระบบไฟเพาเวอร์ ตัวแปลงไฟแล้วดังนั้นติดตั้งสายไฟส่วนของไฟเพาเวอร์ส่วนแปลงไฟ
3.ติดตั้งสายไฟเพาเวอร์ กับสายไฟคอนโทรนเข้ากับไดร์ฟเวอร์ต่างๆทั้งหมด แล้วเอาไปติดตั้งกับโครงสร้าง
4.เมื่อได้ติดตั้งสายไฟดังกล่าวแล้วก็ทำการเชื่อมสายไฟทั้งหมดเข้าด้วยกันตามระบบวงจรที่ได้วางไว้
5.ทำการตรวจสอบระบบวงจรสายไฟและทดลองเดินไฟเพื่อเช็คการเดินสายไฟแต่ละตัวหากสมบรูณ์แล้วก็จัดระเบียนสายไฟให้เรียบง่ายมากที่สุด

                   รูปที่ 105 จัดเตรียมสายไฟตามแผนผังไฟเพื่อรอติดตั้งเข้าส่วนต่างๆ

รูปที่ 106 ติดตั้งสายไฟเข้ากับระบบแปลงไฟ

รูปที่ 107 ติดตั้งสายไฟบางส่วนเข้ากับอุปกรณ์คอนโทรน และไดร์ฟเวอร์ต่าง

รูปที่ 108 ติดตั้งสายไฟเข้าไดร์ฟเวอร์ด้านล่าง และส่วนต่างๆที่เกี่ยวข้อง

รูปที่ 109 ติดตั้งสายไฟเข้ากับมอเตอร์ที่อยู่ในส่วนต่างๆของแขนกลพร้อมทั้งจัดระเบียบสายไฟ

รูปที่ 110 จัดระเบียบสายไฟส่วนคาน

รูปที่ 111 ตู้ควบคุมระบบ
4.8 ทดสอบหุ่นยนต์ในรูปแบบต่างๆ
ทดสอบการเคลื่อนที่ในรูปแบบต่างๆของหุ่นยนต์ หลังจากการตรวจสอบระบบคอนโทรลและส่วนต่างๆจึงได้มีการทดสอบการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ในส่วนต่างๆของแต่ละตัว และทดสอบการเคลื่อนของมอเตอร์ตัวต่างๆพร้อมกัน ตามตารางการทดสอบมอเตอร์
ตารางที่ 16 การทดสอบมอเตอร์
รายการทดสอบ ผลการทดลอง
ทดสอบการเคลื่อนที่ในแนวแกน X (1 แกน) ผ่าน
ทดสอบการเคลื่อนที่ในแนวแกน Y (1 แกน) ผ่าน
ทดสอบการเคลื่อนที่ในแนวแกน Z แบบหมุน (1 แกน , M02) ผ่าน
ทดสอบการเคลื่อนที่ในแนวแกน Z (1 แกน) ผ่าน
ทดสอบการ ยืด/หด ของแขนส่วนล่าง (1 แกน) ผ่าน
ทดสอบ หนีบ/ปล่อย ของ มือจับ ผ่าน
ทดสอบการเคลื่อนที่ในแนวแกน X และ Y พร้อมกัน (2 แกน) ผ่าน
ทดสอบการเคลื่อนที่ในแนวแกน X , Y และ Z (แกนหมุน) พร้อมกัน (3 แกน) ผ่าน
ทดสอบการเคลื่อนที่การ ยืด/หด , การ หนีบ/ปล่อย ของมือจับ , X , Y และ Z (5 แกน) ผ่าน
หมายเหตุ – ผ่าน หมายถึง สามารถเคลื่อนที่ตามรายการทดสอบได้
– ไม่ผ่าน หมายถึง ไม่สามารถเคลื่อนที่ตามรายการทดสอบได้

ส่วนของแขนกลมอเตอร์ส่วนของข้อพับแขน (M4) กับมอเตอร์ (M3) เป็นส่วนที่รับน้ำหนักในช่วงของแขนจึงได้มีการทดสอบแรงในการรับน้ำหนักของมอเตอร์ โดยได้นำมวลมาถ่วงและทดสอบตามรางที่ 17

ตารางที่ 17 ทดสอบโหลดที่สามารถยกได้ ของมอเตอร์ M3 กับ M4

มอเตอร์/ น้ำหนัก (กก.) 1 2 3 3.15 3.5 9
M4 ผ่าน ผ่าน ผ่าน ผ่าน ไม่ผ่าน ไม่ผ่าน
M3 ผ่าน ผ่าน ผ่าน ผ่าน ผ่าน ผ่าน

หมายเหตุ – ใช้มวลเหล็กในการถ่วง เพื่อใช้ในการทดลองมอเตอร์ หน่วย กก.
– รัศมีที่ใช้ยกถ่วง ( r ) =0.9 m
– ผ่าน หมายถึง สามารถยกมวลเหล็กได้
– ไม่ผ่าน หมายถึง ไม่สามารถยกมวลเหล็กได้

ทดสอบการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ได้มีการทดสอบในส่วนของการเคลื่อนที่หลักของเครน MR,ML และการเคลื่อนที่ของโครงขับเคลื่อนแขนกล M1 โดยมีการปรับค่าการส่งกำลังไปยังมอเตอร์จากขอบเขตของโปรแกรมเพิ่มขึ้นที่ละ 10% เพื่อจับเวลาในการเคลื่อนที่และดูผลการทดลองทาง 

ตารางที่ 18 ทดสอบ เวลาการเคลื่อนที่สูงสุดของมอเตอร์ MR,ML ,M1
คำอธิบาย ตารางแสดงเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ในระยะ 1.5 m โดยแสดงเป็นค่าเวลาในหน่วยวินาที
มอเตอร์ 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 %
MR ,ML 0 25.3 13.35 5.30 4.7 4.2 3.75 3.43 3.10 3.00
M1 0 0 18.75 7.95 5.53 4.81 4.35 3.8 3.9 3.8
ไม่ขยับ ช้า ดี ดี ดี ดี ดี ดี เร็ว เร็วเกินล้อฟรี

หมายเหตุ – โหลดในการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ MR,ML กับ M2 ที่รับได้
– ค่า K ของสปริงที่ทดสอบ =2180 N•m
– ค่าระยะเริมต้นของสปริง (X) =5.8 cm
– ค่าการทำงานของมอเตอร์จะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์การทำงานที่ได้กำหนดผ่านโปรแกรม

ทดสอบหาแรงขับเคลื่อนสูงสุดของเครนที่สามารถทำได้โดยการนำเอาสปริงมาทดสอบการยึด

มอเตอร์ ระยะ x’(cm) F (N)
MR,ML 10.2 9,592
หมายเหตุ ในการทดสอบการหมุนของมอเตอร์ M2 โดยทำการหมุน 215 องศา ไปกลับได้เวลาเท่ากับ 35.12 s

4.9 สเปกทั่วไปของต้นแบบหุ่นยนต์
จากข้อมูลที่ได้ทำการทดสอบและข้อมูลต่างๆที่เกี่ยวข้องทางด้านกายภาพของหุ่นยนต์เครนอเนกประสงค์ 7 แกน จึงได้นำมาสรุปเป็นสเปกของหุ่นยนต์เพื่อนำไปใช้งานและพัฒนาต่อ
ตารางที่ 19 สเปกพื้นฐานต้นแบบหุ่นยนต์อเนกประสงค์

น้ำหนักรวม ( กก) 180
ความสูง ( m) 2
ความกว้าง ( m ) 3
ระยะยืดแขนกล ( m ) 2
แบตเตอรี่ 12 v 4 ก้อน
โหลดขับเคลื่อนหลัก ( N ) 9,592
โหลดที่รับได้ของขอพับแขน ( กก ) 3.15
ดีกรีออฟฟรีดอม 7
รัศมีสูงสุดของแขนกล ( m ) 1.5
มุมกวาดแขนกลสูงสุด ( องศา ) +- 215
ความเร็วสูงสุดของมอเตอร์หมุนรอบแกน Z (s) 35.12
ความเร็วการเคลื่อนที่ของมอเตอร์หลัก m/s 3.13
ความเร็วการเคลื่อนที่ของมอเตอร์วิ่งบนคาน m/s 3.68
ใช้ระบบราง
รองรับอุปกรณ์เสริมเพิ่มเติม
วัสดุใช้งาน เหล็ก กับ อลูมิเนียม
โปรแกรมที่ใช้ควบคุม แล็บวิว
ควบคุมด้วยจอยสติก
ใช้งานผ่าน CPU

บทที่ 5
สรุปและข้อเสนอแนะ

5.1 สรุปผลโครงงาน
ในการดำเนินงานได้มีการวางแบบแผนการทำงานที่แน่นอน ดังนั้นสมาชิกในกลุ่มทำงานสามารถที่จะดำเนินงานได้ตามเป้าหมายที่วางไว้ เช่น คอนแซบดีไซด์ ออกแบบวงจร เลือกซื้ออุปกรณ์ต่างๆ ทำส่วนของโครงสร้าง ประกอบโครงสร้าง ติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เดินระบบสายไฟ การใส่โปรแกรมในการควบคุม และทดสอบระบบ ทั้งหมดนี้ตามลำดับขั้นตอนจนได้สำเร็จด้วยดีตามขอบเขตที่วางไว้ และวัตถุประสงค์ของการดำเนินโครงงาน
จากผลของการทดสอบการเคลื่อนที่ในภาพแบบต่างๆของหุ่นยนต์ที่มีขนาด นำหนักไม่เกิน 200 กก.กว้าง 3 เมตร สูง 2 เมตร ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรรี่ 24 V และแขนกลในภาพแบบต่างๆ จึงได้สรุปผลออกมาว่าสามารถเคลื่อนที่ได้ตามข้อกำหนดที่ต้องการ ตามหัวข้อที่ 4.8 และเป็นไปตามวัตถุประสงค์ที่ได้วางไว้และตามขอบเขตที่ได้กำหนดไว้

5.2 ปัญหาและอุปสรรคที่พบในการพัฒนาโครงงาน และแนวทางการแก้ไข
จากการที่ได้ทำการศึกษาค้นคว้า และหาข้อมูลตามสื่อต่างๆ ไม่ว่าจะเป็น หนังสือ อินเทอร์เน็ต สอบถามจากผู้รู้ รวมถึงมีการปรับเปลี่ยนกระบวนการทำงานให้เหมาะสม ทั้งนี้ก็สามารถทำโครงงานนี้ จนสำเร็จลุล่วงมาได้ แม้ว่าต้องพบอุปสรรคมากมายก็ตาม ซึ่งสรุปผลโครงงาน ได้ดังนี้
ปัญหาที่เกิดขึ้นต่างๆ ไม่ว่าจะมาจากผู้จัดทำเอง หรือความผิดพลาดจากการคำนวณ และรวมไปถึงการทำงานที่ผิดพลาดของตัวอุปกรณ์ที่นำมาใช้
ปัญหาต่างๆจากการทำงาน มีดังนี้
5.2.1 ปัญหาทางด้านทางกล
เนื่องจากส่วนประกอบหลักๆของโครงงาน มีส่วนที่เป็นแมคคานิกส์ ซึ่งต้องมีการ ออกแบบแมคคานิกส์ในส่วนต่างๆ เนื่องจากขาดประสบการณ์ในการออกแบบ และการใช้เครื่องมือในทางงานเทคนิค เมื่อนำมาประกอบเป็นตัวหุ่นยนต์จริง ทำให้พบปัญหาและอุปสรรคมากมาย ทั้งความไม่เข้ากันของตัวอุปกรณ์ ระยะที่เกิดความคลาดเคลื่อนจากการทำงาน หรือเกิดจากอุปกรณ์การทำงานต่างๆ ความยากในการประกอบ ตอนทดสอบได้เกิดปัญหาของโครงสร้างที่สั่นขณะเคลื่อนที่ ซึ่งปัญหาเหล่านี้ทางผู้จัดทำต้องพยายามอย่างมากในการแก้ปัญหา เพื่อที่จะสามารถฟันฝ่าอุปสรรคเหล่านี้ไปได้

แนวทางการแก้ไขปัญหา
ในการออกออกแบบควรมีการคำนวณค่าระยะต่างๆอย่างระเอียด เพื่อลดปัญหาที่จะเกิดกับการทำงานหน้างานจริงให้มากที่สุด และควรศึกษาและสอบถามผู้มีประสบการณ์การทำงานในการทำงาน เพื่อลดความผิดพลาดของงาน ซึ่งจะสามารถทำให้ลดขั้นตอนการทำงานที่ไม่จำเป็นลงไป
5.2.2 ปัญหาทางด้านไฟฟ้า
เนื่องจากตัวโครงงานนี้เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ทางไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ค่อนข้างมาก ซึ่งสิ่งที่พบในการทำโครงงานนี้คือ อุปกรณ์เสีย เนื่องจากการต่อสายไฟที่ผิดพลาด และการใช้งานเกินกำลัง ของตัวอุปกรณ์(ตอนทดลอง) ทำให้เสียเวลาและค่าใช้จ่าย ค่อนข้างมากในการซ่อมหรือเปลี่ยนอุปกรณ์ นอกเหนือจากนี้ ทางด้านทีมงานไม่มีประสบการณ์ในการทำงานด้านไฟฟ้า ต่างๆเช่น การเลือกใช้สายไฟ การเชื่อมต่อสายไฟ การต่อวงจรต่างๆ
แนวทางในการแก้ไขปัญหา
ควรมีการเช็คแผนผังสายไฟและการต่อสายไฟอย่างระเอียด และทำงานวางแผนในการวางเส้นทางการเดินสายไฟให้เพียงพอต่อการใช้งานของอุปกรณ์ เพื่อป้องกันการต่อผิดพลาดและทำให้เกิดการลัดวงจรของระบบไฟ และควรมีการฝึกในการต่อวงจรพื้นฐานต่างๆ และฝึกการใช้เครื่องมือทางด้านอิเล็กทรอนิกส์
5.2.3 ปัญหาทางด้านโปรแกรม
การทำงานโครงงานนี้ทั้งหมด ทางทีมงานได้มีปัญหาในด้านการเขียนโปรแกรมเป็นอย่างมากเนื่องการ ภายในทีมงานนั้น ไม่มีพื้นฐานด้านการเขียนโปรแกรม ดังนั้นทางทีมงานนึ่งได้หาทางออกโดยการให้ทางอาจารย์สอนพื้นฐานในการใช้โปรแกรม และเริ่มการศึกษาการใช้โปรแกรมขั้นพื้นฐาน การใช้งานคำสั่งต่าง แต่เนื่องด้วยปัญหาด้านเวลา ทางอาจารย์จึงทำการเริ่มโปรแกรมเริ่มต้นให้เพื่อให้โครงการสามารถไปต่อได้นั้นเอง

5.3 แนวทางในการนำไปพัฒนาต่อ
ทางผู้จัดทำหวังว่าโครงงานนี้จะเป็นจุดเริ่มต้นของผู้ที่สนใจในการทำ Robot และคาดหวังเป็นอย่างยิ่งว่าในรุ่นต่อไป จะมีการทำโครงงาน Rescue Robot ต่อ เนื่องจากมีการแข่งขันในระดับประเทศทุกๆ ปี ทางผู้จัดทำหวังว่าโครงงานนี้จะมีประโยชน์ต่อคนที่ต้องการทำ Rescue Robot หรือผู้สนใจที่จะนำไปพัฒนาต่อ โดยสามารถที่จะพัฒนาต่อยอดในหลายๆด้านเช่น การเลือกใช้อุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์มาเสริมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของหุ่นยนต์ พัฒนาระบบให้สามารถเป็นระบบออโตเมติกได้ พัฒนาส่วนของมือจับที่สามารถใช้งานได้หลากหลายมากยิ่งขึ้น พัฒนาส่วนของโครงสร้างให้มีสมรรถนะดีขึ้น และอื่นๆ

5.4 ข้อเสนอแนะ
สำหรับโครงงานนี้ ผู้จัดทำรู้สึกยินดีเป็นอย่างมากที่ได้ทำโครงงานนี้ และทำโครงงานนี้จนสำเร็จลุล่วงไปได้ ระหว่างทางแม้จะพบอุปสรรคมากมาย แต่ทางผู้จัดทำก็สามารถฟันฝ่าไปได้จนสำเร็จ โดยส่วนตัวแล้ว ทางผู้จัดทำได้ความรู้ในด้านต่างๆ การทำงานเป็นทีม การแบ่งเวลาและจัดสรรการทำงานควรมีการเช็คแผนผังสายไฟและการต่อสายไฟอย่างระเอียด เพื่อป้องกันการต่อผิดพลาดและทำให้เกิดการลัดวงจรของระบบไฟ

ภาคผนวก ก
รายละเอียดอุปกรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

ภาคผนวก ข
แผนผังวงจรไฟฟ้า

 
 
 
 
บรรณานุกรม

1. Jarema Redek , “ 10 Step to Choosing the Right Motors for Your Robotic Proect .”
   , August 23, 2018 ,
2. ผศ.ดร. เดชฤทธิ์ มณีธรรม, พ.ศ.2559, “คัมภีร์การใช้งาน หุ่นยนต์(ROBOT)”. พิมพ์ครั้งที่, สำนักพิมพ์ ซีเอ็ดยูเคชั่น จำกัด(มหาชน), พิมพ์ที่บริษัท วี.พริ้นท์(1991) จำกัด
3. อ.เดชฤทธิ์ มณีธรรม, พ.ศ.2549, “คัมภีร์ หุ่นยนต์ ROBOT MICROCONTROLLER PLC COMPUTER”., บริษัท เพชรเกษมพริ้นติ้ง กรุ๊ป จำกัด
4. ผศ.ดร.เดชฤทธิ์ มณีธรรม, พ.ศ.2559, “คัมภีร์การใช้งาน ไมโครคอนโทรลเลอร์ MICROCONTROLLER PLC.,สำนักพิมพ์ ซีเอ็ดยูเคชั่น จำกัด(มหาชน) ,บริษัท วี พริ้นท์(1991) จำกัด