วิทยาการหุ่นยนต์ประกอบด้วย 3 ส่วนหลักในข้อใด

ในหุ่นยนต์ ๑ ตัวประกอบด้วยอุปกรณ์และชิ้นส่วนต่างๆ มากมาย ซึ่งอุปกรณ์แต่ละชนิดมีหน้าที่แตกต่างกันตามลักษณะ และวัตถุประสงค์ของการใช้งาน การเลือกใช้อุปกรณ์และชิ้นส่วนต่างๆ จึงจำเป็นต้องอาศัยความรู้ ความเข้าใจ รวมถึงความเหมาะสม เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวดเร็ว คงทน และประหยัดพลังงาน

หุ่นยนต์แบ่งส่วนประกอบใหญ่ๆ ออกเป็น ๔ ส่วน ได้แก่

๑. อุปกรณ์ทางกล (mechanic)

๒. อุปกรณ์ขับเร้า (actuator) 

๓. อุปกรณ์ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (electronic equipment) 

๔. อุปกรณ์ควบคุม (controller)

หุ่นยนต์สำรวจและกู้ภัย ใช้ในพื้นที่ที่เสียงอันตราย ซึ่งมนุษย์ไม่สามารถเข้าไปได้

หุ่นยนต์สำรวจและกู้ภัย ใช้ในพื้นที่ที่เสี่ยงอันตราย ซึ่งมนุษย์ไม่สามารถเข้าไปได้

๑. อุปกรณ์ทางกล (Mechanic)

คือ ชิ้นส่วนกลไกต่างๆ ของหุ่นยนต์ เช่น โครงสร้าง เพลา เฟือง สกรูส่งกำลัง สายพาน โซ่ สปริง ข้อต่อสวมเพลา คลัตช์ เบรก ข้อต่อ ก้านต่อโยง ตลับลูกปืนและปลอกสวม

โครงสร้างของ "หุ่นยนต์คุณหมอพระราชทาน"

โครงสร้างของ "หุ่นยนต์คุณหมอพระราชทาน" โครงสร้าง (Frame) 

โครงสร้างเป็นส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์ ซึ่งทำหน้าที่ยึดจับอุปกรณ์ต่างๆ ในตัวหุ่นยนต์ และยังป้องกันอุปกรณ์ต่างๆ ไม่ให้ได้รับอันตรายจากภายนอก โครงสร้างของหุ่นยนต์เปรียบได้กับโครงกระดูกของมนุษย์ และมีลักษณะแตกต่างกันไป ตามหน้าที่การทำงานและวัตถุประสงค์ของหุ่นยนต์นั้นๆ เช่น หุ่นยนต์ทรงกลมที่สร้างขึ้น เพื่อศึกษาลักษณะการกลิ้ง จะออกแบบโครงสร้างของหุ่นยนต์ให้มีลักษณะเหมือนลูกบอล แต่หากหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นมา เพื่อเลียนแบบการทำงาน หรือการเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต โครงสร้างนั้นก็จะถูกออกแบบมาให้มีลักษณะคล้ายกับสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆ โดยแสดงโครงสร้างขาของหุ่นยนต์เลียนแบบขาของมนุษย์ วัสดุที่นิยมนำมาสร้างเป็นโครงสร้างของหุ่นยนต์ ได้แก่ อะลูมิเนียม เหล็ก พลาสติก ซึ่งการเลือกใช้วัสดุนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะการนำไปใช้งาน เช่น หากต้องการสร้างหุ่นที่มีน้ำหนักเบา ควรเลือกใช้อะลูมิเนียมเป็นวัสดุหลัก นอกจากนี้ การเลือกใช้วัสดุควรคำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ ประกอบด้วย เช่น กระบวนการผลิต ราคา

เพลาเป็นชิ้นส่วนที่มีลักษณะเป็นก้านทรงกระบอกที่หมุนได้ ใช้สำหรับการส่งถ่ายกำลังจากอุปกรณ์ขับเร้า เช่น มอเตอร์ ไปยังส่วนที่เคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ เพลาเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญมากในหุ่นยนต์ที่เคลื่อนไหวได้ทุกชนิด นอกจากเพลาแล้ว ยังมีแกน (axle) ซึ่งมีลักษณะเดียวกันกับเพลา แต่ไม่สามารถหมุนได้ ทำหน้าที่รองรับชิ้นส่วนที่หมุน เช่น ล้อ

เพลาขับ ทำหน้าที่ถ่ายทอดพลังงานในการขับเคลื่อนไปที่ล้อ

เพลาขับ ทำหน้าที่ถ่ายทอดพลังงานในการขับเคลื่อนไปที่ล้อ

เฟืองทำหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง โดยใช้การขบกันของฟันเฟือง ในการส่งถ่ายกำลังของเฟืองนั้น จะประกอบไปด้วยเฟือง ๒ ตัว ที่ขบกันอยู่ โดยมีเฟืองขับ (driving gear) หรือพิเนียน (pinion) เป็นตัวหมุนส่งกำลังให้แก่เฟืองตาม (driven gear) เฟืองที่นิยมใช้ในหุ่นยนต์มีอยู่หลายชนิด ซึ่งเฟืองแต่ละชนิดสามารถจำแนกได้ตามลักษณะของฟัน ได้แก่ เฟืองตรง  เฟืองเฉียง เฟืองดอกจอก และชุดเฟืองหนอน

สกรูส่งกำลัง (Power screw)

สกรูส่งกำลังมีหน้าที่ส่งกำลังโดยเปลี่ยนจากการหมุนเป็นการเลื่อน มีอัตราการทดของเฟืองที่สูงมาก จึงสามารถใช้ในการส่งถ่ายกำลังได้ดี นิยมใช้ในงานที่ต้องแบกรับน้ำหนักมากๆ

สายพานมีหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง เช่นเดียวกับเฟือง แต่สายพานมีสมบัติเฉพาะตัว คือ อ่อนตัวได้ สามารถรับแรงกระตุกและแรงสั่นได้ดีกว่าเฟือง เสียงเบากว่า แต่ก็มีข้อเสีย คือ อัตราทดไม่แน่นอน เนื่องจาก การไถลตัวของสายพาน และไม่สามารถรับอัตราทดที่สูงได้ การส่งกำลังด้วยสายพานทำได้โดยติดตั้งวงล้อสายพานตั้งแต่ ๒ อันขึ้นไป โดยทั่วไปชนิดของสายพานที่นิยมใช้ในหุ่นยนต์ ได้แก่ สายพานแบน ที่มีหน้าตัดขวางเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า สายพานกลม ที่มีหน้าตัดขวางเป็นวงกลม สายพานลิ่ม ที่มีหน้าตัดขวางเป็นสี่เหลี่ยมคางหมู และสายพานฟัน ที่มีลักษณะเหมือนกับสายพานแบน แต่ที่สายพานจะมีฟัน เพื่อใช้ขบกับวงล้อสายพานแบบเฟือง ทำให้ไม่มีการลื่นไถล สายพานฟัน

โซ่มีหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่งเช่นเดียวกับเฟืองและสายพาน ในการส่งกำลัง โซ่จะคล้องอยู่รอบเฟืองโซ่ตั้งแต่ ๒ อันขึ้นไป ซึ่งเฟืองโซ่เป็นล้อที่มีฟันรูปร่างพิเศษ เพื่อรับกับร่องของโซ่ ในการขับด้วยโซ่นั้น ข้อโซ่จะขบกับฟันของเฟืองโซ่ จึงไม่มีการลื่นไถล ทำให้การส่งกำลังมีอัตราทดคงที่เช่นเดียวกับการขับด้วยเฟือง แต่การติดตั้งไม่ต้องเที่ยงตรงเหมือนกับการติดตั้งเฟือง จึงเป็นที่นิยมกันมาก แต่ก็มีข้อเสีย คือ มีเสียงดัง

ข้อต่อเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่อย่างสัมพันธ์กันของหุ่นยนต์ โดยทั่วไปมี ๒ ชนิด คือ ข้อต่อหมุน (rotational joint) เป็นข้อต่อที่ต่อกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ในลักษณะที่มีการหมุนรอบข้อต่อ และข้อต่อเชิงเส้น (linear joint) เป็นข้อต่อที่ต่อกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ในลักษณะเป็นเชิงเส้น เช่น เคลื่อนที่แบบไป-กลับในแนวเส้นตรงหรือโค้ง

สปริง (Spring)สปริงเป็นชิ้นส่วนที่มีความยืดหยุ่น มีหน้าที่หลายอย่าง เช่น ส่งแรงจากชิ้นส่วนหนึ่งไปยังอีกชิ้นส่วนหนึ่ง รองรับแรงกระแทก เป็นแหล่งพลังงานให้แก่กลไก และยังมีหน้าที่ให้ชิ้นส่วนกลับคืนสู่ตำแหน่งเดิม สปริงที่นิยมใช้ในหุ่นยนต์ ได้แก่ สปริงขด สปริงขดแบบดึง สปริงขดแบบบิด สปริงแผ่น สปริงแหวน และสปริงลาน

ข้อต่อสวมเพลาแบบยืดหยุ่นได้

ข้อต่อสวมเพลาแบบยืดหยุ่นได้ ข้อต่อสวมเพลา (Coupling)

ข้อต่อสวมเพลาเป็นอุปกรณ์ซึ่งมีหน้าที่ส่งถ่ายแรงบิดระหว่างเพลา ๒ เพลา โดยเพลาที่ต่อกับต้นกำลังจะเป็นเพลาขับ และอีกด้านหนึ่งเป็นเพลาตาม ข้อต่อสวมเพลาที่นิยมใช้กับหุ่นยนต์สามารถแบ่งออกได้ดังนี้  

ข้อต่อสวมเพลาแบบแข็งเกร็ง (rigid coupling) ใช้ในการต่อเพลาที่มีศูนย์ของเพลาทั้งสองอยู่ตรงกัน  

ข้อต่อสวมเพลาแบบยืดหยุ่นได้ (flexible coupling) มีความยืดหยุ่นเล็กน้อย จึงช่วยประกอบเพลา ๒ เพลา ที่มีการเยื้องศูนย์ได้ และยังช่วยลดการเกิดแรงกระชากหรือแรงสั่นได้อีกด้วย  

ข้อต่อสวมเพลานิรภัย (safety coupling) ใช้ป้องกันไม่ให้เกิดภาระเกิน (over load)

คลัตช์เป็นอุปกรณ์ที่มีหน้าที่ส่งถ่ายแรงบิดระหว่างเพลา ๒ เพลา  เช่นเดียวกับข้อต่อสวมเพลา  แต่สามารถตัดต่อกำลังในการส่งถ่ายได้ในขณะที่เพลากำลังหมุนอยู่  คลัตช์แบ่งเป็น ๒ ประเภทใหญ่ๆ คือ คลัตช์ที่ใช้แรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส (friction clutch)  ได้แก่  คลัตช์แผ่น  คลัตช์ลิ่ม คลัตช์ก้ามปู และคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้า คลัตช์ประเภทนี้จะเกิดการลื่นไถลได้  ทำให้ลดแรงกระแทกที่เกิดขึ้นที่ข้อต่อเพลา  แต่มีข้อเสียคือ มักเกิดความร้อนสูง  ส่วนคลัตช์อีกประเภทหนึ่งคือ  คลัตช์ที่ไม่ใช้ความเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส (positive contact clutch) ได้แก่ คลัตช์ที่ใช้วิธีการล็อกทางกลโดยตรง (direct mechanical lock-up) ข้อดีคือ ไม่มีการลื่นไถลทำให้ไม่เกิดความร้อน ส่วนข้อเสีย คือ ไม่สามารถตัดต่อเพลาที่หมุนด้วยความเร็วรอบสูงได้ และจะเกิดแรงกระแทกขึ้นทุกครั้ง

ส่วนประกอบของหุ่นยนต์ ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก คืออะไร

เทคโนโลยีหุ่นยนต์ คือ ข้อใด

ในหุ่นยนต์หนึ่งตัวต้องประกอบด้วยชิ้นส่วนสำคัญอะไรบ้าง

กฎ3ข้อของหุ่นยนต์มีอะไรบ้าง