การวิจัยและพัฒนารถขนส่งอัตโนมัติที่มีระบบนำทางอัจฉริยะวิ่งภายในและภายนอกโรงงาน

บริษัท SNC เป็นกลุ่มโรงงานขนาดใหญ่มี 2 ทำเลที่ตั้งคือที่สมุทรปราการและที่ระยอง ลักษณะงานของบริษัทเป็นการทำชิ้นส่วนส่งต่อให้กับผู้ผลิตในอุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากลักษณะของงานเป็นแบบ Job Shop คือมีการขนส่งชิ้นส่วนจะเครื่องจักรที่ผลิตแล้วไปยังเครื่องจักรต่อๆไปในกระบวนการผลิต บริษัทต้องใช้กำลังคน 1-2 คนต่อโรงงานต่อกะ เพื่อการขนถ่ายชิ้นส่วนและวัตถุดิบจากคลังเก็บสินค้าไปยังกระบวนการผลิต และจากกระบวนการผลิตไปยังจุดนำขึ้นรถจำหน่าย การใช้คนในการขนถ่ายวัสดุนอกจากจะเกิดปัญหาด้านกำลังพลเช่น เวลาหยุดพัก ลาหยุดหรือลากิจ ความเมื่อยล้าของพนักงานจากการขนส่งวัตถุดิบหรือสินค้าที่มีน้ำหนักมาก ยังเกิดการขนส่งวัตถุดิบล่าช้าทำให้เกิดการรอคอยวัตถุดิบในกระบวนการผลิตทำให้อัตราในการผลิตต่ำลง นอกจากนี้ยังเกิดอุบัติเหตุจากการขนส่งสินค้าจากความผิดพลาดของคนอื่นเช่นการขับเฉี่ยวชน ส่งผลกระทบด้านความปลอดภัยของบุคลากรและทำให้วัตถุดิบหรือสินค้าสูญเสีย

รูปที่ 1 รถขนส่งอัตโนมัติที่บริษัทออกแบบและสร้างขึ้นโดยวิ่งตามเส้น ณ โรงงาน SNC ระยอง

รูปที่ 2 (บนซ้าย) รถขนส่งอัตโนมัติแบบ unit load แบบยกหลังได้ พัฒนาโดยพนักงานช่างและวิศวกรของโรงงานเอง ทำการวิ่งแสดงอยู่ ณ โรงงานที่ระยอง (บนขวา) ตะกร้าใส่ชิ้นส่วนและวัตถุดิบก่อนที่พนักงานจะหยิบเข้าเครื่องจักรเพื่อทำการผลิตในขั้นตอนต่อไป (ล่างซ้าย) การประชุมหารือระหว่างผู้บริหารบริษัท SNC คณะผู้วิจัย และสำนักประสานทุน วช อุตสาหกรรมด้านหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ (ล่างขวา) การเยี่ยมชมกระบวนการผลิตและรับทราบปัญหาและแนวทางการแก้ไขจากทางโรงงานของคณะผู้วิจัย

สรุปผลการดำเนินงาน

3.1 สรุปงานก่อนหน้านี้

3.2 สรุปผลการดำเนินงานในระยะเวลา 1 กันยายน 2564 ถึง 1 มกราคม 2565

รูปที่ 3 ด้านหลังของหุ่นยนต์ที่ใช้ในการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์

รูปที่ 4 ด้านหน้าของหุ่นยนต์ที่ใช้ในการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์

รูปที่ 5 ด้านบนของหุ่นยนต์ที่ใช้ในการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์

3.2.1 การพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับระบบควบคุมการเคลื่อนที่และระบบนำทางด้วยเทคโนโลยีวงกว้างพิเศษ

รูปที่ 6 แสดงส่วนของโปรแกรมแสดงการรับข้อมูลจากเซ็นเซอร์เทคโนโลยีวงกว้างพิเศษ (UWB) เพื่อคำนวณเป็นตำแหน่งพิกัด xyz ของหุ่นยนต์

• ส่วนที่ 1 เป็นการ configure serial port โดยเซ็นเซอร์ UWB เชื่อมต่อกับบอร์ด myRIO ผ่านทาง UART serial port โดยในรูปใช้ช่อง UART ของ myRIO connector B (ASRL2) เซ็นเซอร์มี baud rate เท่ากับ 115,200
• ส่วนที่ 2 เป็น VISA Write เพื่อส่ง request ไปยังเซ็นเซอร์ UWB โดยส่งเป็น Type 0x02 Length 0x00 และทำการอ่านข้อมูลด้วย VISA Read เพื่อรับ response จากเซ็นเซอร์ UWB โดยได้รับเป็น Type, Length, Value (TLV) ดังตัวอย่างในรูปที่ 7
• ส่วนที่ 3 เป็นการอ่านข้อมูล position จาก value ที่ส่งกลับมาจากเซ็นเซอร์ UWB โดยทำการอ่านแบบ Little Endian นำ Byte ที่ 8,7,6,5 มาต่อกันเพื่อให้ได้พิกัด x;  นำ Byte ที่ 12,11,10,9 มาต่อกันเพื่อให้ได้พิกัด y; และนำ Byte ที่ 16,15,14,13 มาต่อกันเพื่อให้ได้พิกัด z; Byte ที่ 17 แทน quality(%) ของการคำนวณตำแหน่ง

รูปที่ 7 ตัวอย่างของ TLV response จากเซ็นเซอร์ UWB

รูปที่ 8 ส่วนของโปรแกรมที่รับข้อมูลจากเซ็นเซอร์ IR Range Finder เพื่อคำนวณระยะเป็นเซนติเมตรของสิ่งกีดขวางที่อยู่ด้านหน้าของหุ่นยนต์

รูปที่ 9 ถึงรูปที่ 11 แสดงส่วนของโปรแกรมที่รับ input จากผู้ใช้ผ่านทางการกด keypad และจะแสดงคำสั่งที่ LCD

รูปที่ 9 แสดงชุดคำสั่ง (instructions) ที่ต้องเขียนให้กับ LCD ผ่านทาง Serial Port UART เพื่อให้ LCD แสดงผลตามที่ต้องการ

รูปที่ 10 แสดงแป้นปุ่มกด (keypad) และลักษณะการกดปุ่มต่างๆ เพื่อการทำงานของหุ่นยนต์

• ส่วนที่ 1 เป็นการเขียนชุดคำสั่งเพื่อทำการกำหนดให้เซนเซอร์ IMU รับความเร่งเชิงเส้นตรงในสเกลสูงสุดเท่ากับ +/- 16 g และทำการกำหนดให้เซนเซอร์ IMU มีโหมดการทำงานแบบ NDOF ซึ่งเป็นโหมดที่จะให้ค่าการวัดที่ออกมามีความแม่นยำเนื่องจากมีการรวมกันของเซ็นเซอร์ 3 ตัวคือเซ็นเซอร์ magnetic เซ็นเซอร์ accelerometer และเซ็นเซอร์ gyro

• ส่วนที่ 2 เป็นการเขียน Bytes ในรูปแบบที่กำหนดลงไปในหน่วยความจำของเซ็นเซอร์ IMU ผ่านทางการติดต่อสื่อสารแบบ Serial ที่เรียกว่า I2C นอกจากนี้ยังมีการกำหนด address ของบอร์ดเซ็นเซอร์ที่ใช้โดยมี address เท่ากับ x28

• ส่วนที่ 3 เป็นการเขียน Bytes ในรูปแบบที่กำหนดเพื่อให้ได้ข้อมูลของ Sensor ตามที่ต้องการ
o ข้อมูลความเร่งเชิงเส้น จะเริ่มจากหน่วยความจำที่ตำแหน่ง x28 และใช้จำนวน Bytes เท่ากับ 6
o ข้อมูลอุณหภูมิ จะเริ่มที่หน่วยความจำที่ตำแหน่ง x34 และใช้จำนวน Byte เท่ากับ 1
o ข้อมูลมุม จะเริ่มจากหน่วยความจำที่ตำแหน่ง x1A และใช้จำนวน Bytes เท่ากับ 6
o ข้อมูลความเร็วเชิงมุม จะเริ่มที่หน่วยความจำ x14 และใช้จำนวน Bytes เท่ากับ 6

• ส่วนที่ 4 เป็นการเชื่อมต่อตัวเลขที่ได้จาก Sensor เข้าด้วยกัน และทำการคูณด้วยค่าเกณฑ์ calibrate ให้เป็นหน่วยทางวิศวกรรมศาสตร์ โดยความเร่งเชิงเส้นตรงมีหน่วย m/s2 มุมมีหน่วย degrees ความเร็วเชิงมุมมีหน่วย degrees/s

• ส่วนที่ 5 เป็นการคำนวณค่ามุมจากเซ็นเซอร์ magnetic แต่เพียงอย่างเดียว โดยมีหน่วยที่ออกมาเป็น degrees เช่นเดียวกัน

3.2.2 การออกแบบรถขนส่งอัตโนมัติแบบ unit load แบบยกหลังได้

3.2.3 การออกแบบรถขนส่งอัตโนมัติแบบฟอร์คลิฟท์

3.2.4 การพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับระบบนำทางด้วย SLAM

3.2.5 การติดตั้งระบบกำหนดตำแหน่งภายในอาคารด้วยเทคโนโลยีวงกว้างพิเศษ

3.2.6 การติดตั้งระบบกำหนดตำแหน่งภายนอกอาคารด้วยเทคโนโลยี GPS-RTK

3.2.7 การสร้างรถขนส่งอัตโนมัติแบบ unit load แบบยกหลังได้ 1 คัน

3.2.8 การสร้างรถขนส่งอัตโนมัติแบบฟอร์คลิฟท์ 1 คัน

3.2.9 การสร้างรถขนส่งอัตโนมัติแบบ unit load แบบยกหลังได้ 1 คัน

รายงานผลการดำเนินการวิจัย และการวิเคราะห์ผลการวิจัย

4.1 ตารางเปรียบเทียบผลการดำเนินงานกับแผนการดำเนินงานที่ตั้งไว้ (Gantt Chart)
4.2 ตารางเปรียบเทียบผลผลิตจากการวิจัยและนวัตกรรม