มุมเพื่อชีวิต

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ

ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ
ในอดีตได้มีการนำหุ่นยนต์มาใช้งานหยิบจับ ย้ายสิ่งของหนักในอุตสาหกรรมการผลิต เช่นอุตสาหกรรมรถยนต์ อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น หุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จนในปัจจุบันได้มีการนำหุ่นยนต์เข้ามาใช้ในบ้านและสำนักงานมากขึ้น โดยในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา จะเห็นได้ชัดว่าความตื่นตัวเกี่ยวกับวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติเป็นไปอย่างกว้างขวาง สำหรับประเทศไทยนั้นเยาวชนไทยตื่นตัวและให้ความสนใจประดิษฐ์หุ่นยนต์เข้าร่วมแข่งขันในเวทีต่างๆมากมาย จนได้รับรางวัลชนะเลิศระดับโลกและเป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติในวงการหุ่นยนต์ ส่งผลให้วิทยาการหุ่นยนต์ได้รับการพัฒนามากขึ้นอย่างต่อเนื่อง และเกิดการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติกันอย่างกว้างขวางมากขึ้น นักวิชาการหลายคนพบว่าหุ่นยนต์ช่วยกระตุ้นและชักนำการศึกษาในหลายๆด้านแก่เยาวชนในทุกระดับการศึกษา จึงควรมีการส่งเสริมอย่างเต็มรูปแบบเพื่อให้เกิดการพัฒนาวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติอย่างยั่งยืนภายในประเทศ

ความหมายของวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ หุ่นยนต์ (Robot) หมายถึง เครื่องจักรหรืออุปกรณ์ที่สามารถเคลื่อนไหวได้ โดยมีการทำงานจากโปรแกรมการตัดสินใจและสามารถปรับเปลี่ยนโปรแกรมการทำงาน ให้ทำงานได้หลากหลายหน้าที่เพื่อตอบสนองต่อข้อมูล หรือสัญญาณที่ได้จากสิ่งแวดล้อมสามารถใช้งาน หรือทำงานได้แทนมนุษย์ซึ่งอาจทำงานได้ด้วยตนเอง หรือทำงานตามลำดับการทำงานที่ได้มีการตั้งไว้ล่วงหน้า เช่น หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ หุ่นยนต์อุตสาหกรรม หุ่นยนต์รักษาความปลอดภัย หุ่นยนต์ทางการแพทย์ เป็นต้น วิทยาการหุ่นยนต์ (Robotics) คือ ศาสตร์และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับหุ่นยนต์ ทั้งส่วนการออกแบบ การผลิตและการประยุกต์ใช้งาน โดยวิทยาการหุ่นยนต์ต้องใช้ความรู้ทั้งทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ การออกแบบเครื่องจักรกล การออกแบบระบบควบคุม และการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ระบบอัตโนมัติ (Automation) คือ ระบบที่ออกแบบด้วยกลไก อิเล็กทรอนิกส์ ไฟฟ้า และคอมพิวเตอร์ ให้สามารถทำงานได้ด้วยตนเอง ซึ่งมนุษย์อาจจะเกี่ยวข้องเพียงการกำหนดเงื่อนไขหรือเป้าหมายในการทำงาน ส่วนใหญ่เพื่อช่วยในกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม และนำมาใช้งานแทนที่แรงงานมนุษย์
ประเภทของหุ่นยนต์ การแบ่งประเภทหุ่นยนต์นั้นขึ้นอยู่กับหัวข้อการแบ่งประเภท เช่นถ้าแบ่งตามสถานะของการเคลื่อนที่จะสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท
1. หุ่นยนต์แบบฐานอยู่กับที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีฐานยึดติดกับที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ หรือย้ายตำแหน่งได้ ส่วนใหญ่จะเป็นหุ่นยนต์ที่มีลักษณะเป็นแขนกลหรือหุ่นยนต์อุตสาหกรรมที่ใช้งานในการหยิบจับและเคลื่อนย้ายชิ้นงานดังรูปที่ 2-1

2. หุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้
หุ่นยนต์ประเภทนี้สามารถเคลื่อนย้ายตำแหน่ง โดยอาจใช้ล้อติดที่ฐาน หรือเคลื่อนที่โดยใช้ขา ดังแสดงได้ดังรูปที่ 2-2 และ 2-3 ตามลำดับ
นยนต์อุตสาหกรรม
หุ่นยนต์ประเภทนี้ได้แก่แขนกลที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม ส่วนใหญ่ใช้แทนแรงงานคนในงานด้านการเคลื่อนย้ายสิ่งของ การเชื่อม การพ่นสี เป็นต้น ตัวอย่างแสดงดังรูปที่ 2-4 หุ่นยนต์ประเภทนี้สามารถยกสิ่งของที่มีขนาดหนักได้ ทำงานได้รวดเร็วและมีความแม่นยำสูง

2. หุ่นยนต์บริการ
หุ่นยนต์ประเภทนี้เน้นช่วยมนุษย์ในเรื่องบริการ อำนวยความสะดวก ทั้งในสำนักงานและบ้าน เช่นหุ่นยนต์ประชาสัมพันธ์ หุ่นยนต์ป้อนอาหารแสดงดังรูปที่ 5 หุ่นยนต์รักษาความปลอดภัยดังแสดงในรูปที่ 2 เป็นต้น

3. หุ่นยนต์ใช้ในการแพทย์
หุ่นยนต์ประเภทนี้ช่วยอำนวยความสะดวกทางการแพทย์ เริ่มตั้งแต่หุ่นยนต์ช่วยเรื่องกายภาพบำบัด การเดิน การหยิบของให้ผู้ป่วย ตลอดจนช่วยแพทย์ในการผ่าตัดแสดงดังรูปที่ 2-6 เป็นต้น

4. หุ่นยนต์ใช้ในการทหาร
หุ่นยนต์ประเภทนี้ช่วยการทหารในส่วนของการสอดแนม ในลักษณะของหุ่นยนต์บินได้ขนาดเล็กแสดงดังรูปที่ 7

5. หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา
หุ่นยนต์ประเภทนี้ช่วยในการศึกษาพื้นฐานการทำงานของหุ่นยนต์ ทั้งในเรื่องส่วนประกอบด้านทางกล อิเล็กทรอนิกส์ และคอมพิวเตอร์ ดังแสดงในรูปที่ 8

6. หุ่นยนต์เพื่อการสำรวจ
หุ่นยนต์ประเภทนี้ถูกใช้ในการสำรวจเก็บข้อมูล ซึ่งมีทั้งบนดิน บนอากาศหรือใต้น้ำ แสดงดังรูปที่ 2-9

7. หุ่นยนต์เพื่อการบันเทิง
หุ่นยนต์ประเภทนี้ได้รับการพัฒนาให้สามารถตอบโต้กับคนได้เสมือนเป็นเพื่อนเล่นหรือสัตว์เลี้ยง ซึ่งมีในรูปแบบของสุนัข แมว และแมลง เป็นต้น ตัวอย่างแสดงได้ดังรูปที่ 10

จะเห็นได้ว่าหุ่นยนต์ และระบบอัตโนมัติได้เข้ามามีบทบาทมากขึ้น ไม่จำกัดเพียงหุ่นยนต์ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมซึ่งเน้นการเพิ่มผลผลิตเท่านั้น แต่ขยายการใช้งานในส่วนของการเพิ่มคุณภาพชีวิตของคนให้ดีขึ้น เช่นการบริการอำนวยความสะดวกภายในบ้านและสำนักงาน ซึ่งอยู่ในรูปแบบหุ่นยนต์ดูดฝุ่น หุ่นยนต์ตัดหญ้า เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีหุ่นยนต์ที่ช่วยเหลือทางการแพทย์ การสำรวจ การรักษาความปลอดภัย ตลอดจนหุ่นยนต์เพื่อความบันเทิงในรูปแบบหุ่นยนต์สัตว์เลี้ยง หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา หรือหุ่นยนต์ช่วยในการประชาสัมพันธ์ เป็นต้น

อุตสาหกรรมสมองกลฝังตัว

อุตสาหกรรมสมองกลฝังตัว เทคโนโลยีระบบสมองกลฝังตัว (เอ็มเบ็ดเด็ด) เป็นเทคโนโลยีที่แวดล้อมอยู่รอบตัวในลักษณะที่แฝงไว้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ ซึ่งนับวันจะมีอิทธิพลและมีความสำคัญต่อการดำเนินชีวิตประจำวันของทุกคนในปัจจุบันไปแล้ว ด้วยความพิเศษของระบบสมองกลฝังตัว ที่ช่วยตอบสนองความต้องการหลากหลาย ทั้งการพัฒนาอุปกรณ์และเครื่องมือเครื่องใช้ จึงมีความสำคัญและจำเป็นเร่งด่วน เพื่อให้ทันต่อการเติบโตของผู้บริโภคและความต้องการของอุตสาหกรรม โดยเฉพาะประเทศไทยที่เป็นฐานการผลิตและส่งออกเครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ไปทั่วโลก ตลอดจนมียุทธศาสตร์ของประเทศที่จะเป็นศูนย์กลางการผลิตรถยนต์ของโลก จากเหตุผลข้างต้น ทำให้อุตสาหกรรมมีความต้องการบุคลากรที่มีความรู้ความสามารถเกี่ยวกับระบบสมองกลฝังตัวเป็นจำนวนมาก สมาคมสมองกลฝังตัวไทย จึงมีความคิดที่จะดำเนินโครงการสร้างและพัฒนานักพัฒนาทางด้านระบบสมองกลฝังตัวขึ้น ให้สามารถตอบสนองความต้องการของภาคอุตสาหกรรม โดยร่วมมือกับสถาบันการศึกษาในการส่งนักศึกษาชั้นปีที่ 3-4 ทีมละ 5 คน เข้าร่วมกิจกรรมในแต่ละวัน ประกอบด้วยการรับฟังการอบรมทฤษฎี และการฝึกฝนพัฒนาระบบเพื่อแก้ปัญหาที่กำหนด ขณะเดียวกัน นักศึกษาที่ผ่านกิจกรรมในโครงการ จะได้รับการเพิ่มพูนทั้งความรู้และทักษะในการพัฒนาระบบสมองกลฝังตัว อันเป็นประโยชน์แก่ทั้งตัวนักศึกษาและองค์กรที่นักศึกษากลุ่มนี้จะเข้าไปทำงานในอนาคต นายสุทัศน์ ปฐมนุพงศ์ ผู้อำนวยการโครงการระบบสมองกลฝังตัว ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ หรือเนคเทค กล่าวถึงภาพรวมอุตสาหกรรมสมองกลฝังตัวไทยว่า ประเทศไทยมีความพร้อมในเรื่องบุคลากรที่มีความรู้ระดับสูง แต่มีจำนวนน้อย เมื่อเทียบกับความต้องการของตลาดโลก ดังนั้นจึงต้องเร่งสร้างบุคลากรจำนวนมาก “ขณะนี้บุคลากรที่พยายามจะสร้างค่อนข้างน้อย เมื่อเทียบกับตลาดที่มีความต้องการมาก ไม่ใช่เฉพาะประเทศไทยเท่านั้น แม้แต่ในตลาดโลก ก็พบว่าปัญหา คือ ขาดคนด้านระบบสมองกลฝังตัว ประมาณ 7 แสนคน เพราะญี่ปุ่นต้องการคนด้านนี้ อุปกรณ์ต่างๆ กว่า 90% ต้องใช้ระบบสมองกลฝังตัว แต่ถามว่ามีกลุ่มที่มีความรู้สูงๆ หรือไม่ คำตอบคือมี” ผอ.โครงการระบบสมองกลฝังตัว เนคเทค กล่าว นายสุทัศน์ ให้ความเห็นต่อว่า การผลักดันให้เกิดคนที่มีศักยภาพ โดยส่วนหนึ่งคือการกระตุ้นนักศึกษาให้เกิดความสนใจ นำไปสู่การปฏิบัติ เห็นได้จากโครงการต่างๆ ที่หน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชนจัดขึ้น อาทิ การจัดประกวดแข่งขันหุ่นยนต์ เพราะเป็นระบบสมองกลฝังตัวเหมือนกัน ถึงแม้ว่าหุ่นยนต์ไม่สามารถสะท้อนภาพความเป็นจริงได้ และหลังจากที่ประกวดมีนักศึกษาส่วนน้อยมาก ที่จะกลับเข้าไปช่วยอุตสาหกรรม เพราะส่วนใหญ่เด็กที่มีความสามารถ จะเรียนต่อ ส่งผลให้ต้องใช้ระยะเวลานานกว่าจะกลับมาทำประโยชน์ ให้กับประเทศ นายธรรมนูญ กวินเฟื่องฟูกุล วิศวกรระบบซอฟต์แวร์ บริษัทซอร์สคอร์เปอร์ชั่น จำกัด (มหาชน) อดีตนักศึกษาคณะวิศวกรรมศาสตร์สาขาคอมพิวเตอร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ในฐานะตัวแทนทีมชนะเลิศ การประชันทักษะทางด้านระบบสมองกลฝังตัว Top Gun Rally 2007 หัวข้อ การพัฒนาต้นแบบระบบเฝ้าระวัง และช่วยตัดสินใจในการแจ้งเตือนภันสึนามิจากชายฝั่งทะเล เล่าว่า หลังเสร็จจากแข่งขันอุปกรณ์ถูกส่งคืนให้สมาคมสมองกลฝังตัวไทย หรือทีซ่า เพราะไม่รู้ว่าจะต้องปรับปรุงหรือทำอะไรต่อ โดยส่วนตัวมองว่า ถ้ามีการพัฒนาต่อยอดให้สำเร็จ จะสามารถลดต้นทุนในส่วนงบประมาณระบบเตือนภัยในประเทศได้ หรืออาจจะทำเครื่องเตือนภัย เพื่อลดการนำเข้าจากต่างประเทศ “ถ้ามีการส่งเสริม หรือให้งบประมาณในการดำเนินงานต่อ จะสามารถนำไปใช้ได้จริง อย่างน้อยก็ช่วยให้นักท่องเที่ยวหรือคนในท้องถิ่นมีความมั่นใจในความปลอดภัยมากขึ้น เพราะสามารถเตือนก่อนล่วงหน้า สิ่งสำคัญคือ เทคโนโลยีด้านระบบสมองกลฝังตัวมีการพัฒนาน้อยมากในประเทศไทย ถ้าสามารถผลักดันและส่งเสริมด้านนี้ได้ ก็จะทำให้ประเทศไทยพัฒนาได้มากยิ่งขึ้น และอยากให้เกิดการถ่ายทอดจากรุ่นพี่ไปสู่รุ่นน้องให้มากที่สุดเพื่อพัฒนาต่อยอดหลายช่วง” นายธรรมนูญ กล่าว ตัวแทนทีมชนะเลิศ การประชันทักษะทางด้านระบบสมองกลฝังตัว Top Gun Rally 2007 เล่าต่อว่า ปัจจัยที่ทำให้เทคโนโลยีดังกล่าวก้าวหน้า ขึ้นอยู่กับการส่งเสริมจากภาครัฐ และมหาวิทยาลัยที่เกี่ยวข้องลงมาสนับสนุน และส่งเสริมทั้งด้านอุปกรณ์ให้มากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะบุคลากรที่เป็นอาจารย์เฉพาะด้าน รวมถึงผลักดันนักศึกษาที่สนใจเข้าหาข้อมูลให้มากยิ่งขึ้น ในส่วนของผู้สนับสนุน รู้พื้นฐานเครื่องยนต์ และรู้ว่าสามารถนำระบบสมองกลฝังไปควบคุมเครื่องยนต์ได้อย่างไร เกิดประโยชน์ ของตัวเด็กเองเพราะจะทำให้เข้าไปสู่อุตสาหกรรมยานยนต์มากขึ้น ในแง่ของประเทศ จะมีวิศวกรด้านยานยนตร์ ที่ทำเกี่ยวกับระบบสมองกลฝังตัวมากขึ้น นายปิยะเมษฐ์ วสุนทพิชัยกุล ตัวแทนทีมนักศึกษาคณะวิศวกรรมศาสตร์ชั้นปีที่ 2 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ในฐานะแชมป์ การประชันทักษะสมองกลฝังตัว TESA TOP GUN RALLY 2008 ครั้งที่ 3 กล่าวถึงระบบสมองกลฝังตัวว่า ต้องการความรู้และมุมมองใหม่ในการพัฒนาระบบสมองกลฝังตัว ทั้งนี้ ควรประชาสัมพันธ์ให้มากขึ้น เพราะคนที่สนใจยังมีน้อย อย่างไรก็ตาม ระบบดังกล่าวเป็นระบบที่ควบคุมซอฟต์และแวร์ฮาร์ดแวร์ ถ้านักศึกษารวมกลุ่มเพื่อทำงานวิจัย หน่วยงานที่เกี่ยวข้องควรให้ความสนับสนุนมากขึ้น นอกจากนี้ นักศึกษาแต่ละคนจะมีโอกาสแสดงถึงทักษะในการเรียนรู้ การพัฒนา การแก้ปัญหา การนำเสนอ ให้กับคณะกรรมการ อาจารย์จากมหาวิทยาลัยต่างๆ และผู้ทรงคุณวุฒิจากองค์กรต่างๆ ทั้งจากภาครัฐและอุตสาหกรรม นำไปสู่ความเปลี่ยนแปลงการเรียนการสอนทางด้านระบบสมองกลฝังตัวต่อไป ทั้งหมดนี้ เป็นการเร่งพัฒนาบุคลากรทางด้านการพัฒนาระบบสมองกลฝังตัว เพราะผลลัพธ์จากการแข่งขัน ไม่ใช่ชิ้นงานเพียงอย่างเดียว หากแต่ผลงาน คือ บุคลากรที่เก่ง ให้สามารถตอบสนองความต่อต้องการของภาคอุตสาหกรรม และแข่งขันได้ในเวทีระดับโลก ดังนั้น จึงขึ้นอยู่กับว่าหน่วยงานที่เกี่ยวข้องจะเร่งส่งเสริม และสนับสนุนให้เกิดความสำเร็จอย่างจริงจัง หรือปล่อยให้เป็นเพียงแค่ความคาดหวังในอนาคตเท่านั้น... ---------------------------------------- ผู้ประกาศ สำนักงานปลักกระทรวง