การควบคุมความยืดหยุ่นแขนกลแบบ 3 แกน

Abstract

งานวิจัยนี้ นำเสนอการออกแบบระบบควบคุมความยืดหยุ่น เพื่อใช้กับแขนกล CRS รุ่น A255 แบบ 3 แกน ให้มีการเคลื่อนที่จากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งที่ต้องการบนพื้นผิวระนาบเอียง 45 องศา ที่กำหนด โดยสามารถควบคุมแรงโดยทางอ้อมเมื่อทราบค่าความยืดหยุ่นของผิววัสดุและกำหนดความลึกที่ต้องการให้ปลายแขนกดลงบนวัสดุ การศึกษางานวิจัยเริ่มจากออกแบบแบบจาลองโดยใช้ระบบควบคุมความยืดหยุ่น เพื่อจาลองการควบคุมการเคลื่อนที่ของแขนหุ่นยนต์ CRS รุ่น A255 แบบ 3 แกน ให้เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่ต้องการด้วยโปรแกรม Matlab/Simulink จากนั้นนาสมการทางคณิตศาสตร์ที่ได้จากการจำลองมาใช้ในการควบคุมความยืดหยุ่นของแขนกลจริง โดยใช้โปรแกรม LabVIEW ผลที่ได้จากแบบจำลองเมื่อทดสอบบนพื้นผิวที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น 16.15 นิวตัน สามารถควบคุมตำแหน่งและแรงที่ปลายแขนกลได้อย่างแม่นยาในเวลา 5 วินาที โดยมีค่าความผิดพลาดในแนวขนานกับผิว (u) และตั้งฉากกับผิว (v) อยู่ในช่วง 0-0.05 เปอร์เซ็นต์ และ 3.4-3.6 เปอร์เซ็นต์ ตามลาดับ ในส่วนของการทดลองกับแขนกลจริงได้ทาการทดลองบนพื้นผิวของ โฟม และ ฟองน้า ซึ่งได้นาแผ่นพลาสติกที่มีความหนา 0.5 มิลลิเมตร มาเสริมความแข็งแรงด้านบน จากนั้นทดสอบหาค่าความยืดหยุ่นของวัสดุทั้งสองชนิดโดยหาความสัมพันธ์ระหว่างแรงกดที่กระทำในทิศตั้งฉากกับระยะการยุบตัวของวัสดุโดยโฟมและฟองน้ำมีค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่น 16.15 นิวตันต่อเมตร และ 16.16 นิวตันต่อเมตร ตามลำดับ ผลการทดลองการควบคุมแขนกลจริงสามารถควบคุมตำแหน่งและแรงที่ปลายแขนกลได้ในเวลา 1-2 วินาที ซึ่งมีค่าความผิดพลาดของตำแหน่งในแนวแกนขนานกับผิว อยู่ในช่วง 0.05-0.6 เปอร์เซ็นต์ และแกนตั้งฉากกับผิว อยู่ในช่วง 1.6-4.5 เปอร์เซ็นต์ จึงกล่าวได้ว่าระบบควบคุมนี้สามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของแขนกลไปยังตำแหน่งที่ต้องการได้และสามารถควบคุมแรงกดในทิศตั้งฉากกับผิววัสดุได้ใกล้เคียงกับผลที่ได้จากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์