ห้องเรียนครูนาจ

ห้องเรียนครูนาจ

เมนู

ง22235 หุ่นยนต์บังคับมือเบื้องต้น

บทที่ 1 ความหมายของหุ่นยนต์

 หุ่นยนต์ (robot) คือ เครื่องจักรกลหรือหุ่นที่มีเครื่องกลไกอยู่ภายใน สามารถทำงานได้หลายอย่างร่วมกันกับมนุษย์หรือแทนมนุษย์ และสามารถตั้งลำดับแผนการทำงานก่อนหลังได้

หุ่น ยนต์สามารถจำแนกระดับขั้นการทำงานได้ 6 ระดับ ตามเกณฑ์มาตรฐานของสมาคมหุ่นยนต์อุตสาหกรรมแห่งญี่ปุ่น (JIRA : Japanese Industrial Robot Association) ดังนี้

ระดับที่ 1 กลไกที่ถูกควบคุมด้วยมนุษย์ (manual-handling device)ระดับที่ 2 หุ่นยนต์ที่ทำงานตามแผนล่วงหน้าที่กำหนดไว้ โดยไม่สามารถปรับเปลี่ยนแผนงานได้ (fixed-sequence robot)ระดับที่ 3 หุ่นยนต์ที่ทำงานตามแผนล่วงหน้าที่กำหนดไว้ โดยสามารถปรับเปลี่ยนแผนงานได้ (variable-sequence robot)ระดับที่ 4 ผู้ควบคุมเป็นผู้สอนงานให้กับหุ่นยนต์ หุ่นยนต์จะทำงานเล่นย้อนกลับ ตามที่หน่วยความจำบันทึกไว้ (playback robot)ระดับ ที่ 5 ผู้ควบคุมบันทึกข้อมูลเชิงตัวเลขการเคลื่อนที่ให้กับหุ่นยนต์ หุ่นยนต์สามารถทำงานได้เอง โดยไม่ต้องทำการสอนงาน (numerical control robot)ระดับที่ 6 หุ่นยนต์มีความฉลาด สามารถเรียนรู้สภาพแวดล้อม และตัดสินใจทำงานได้ด้วยด้วยเอง (intelligent robot)

แต่ สถาบันหุ่นยนต์แห่งสหรัฐอเมริกา (RIA : The Robotics Institute of America) พิจารณาเพียงระดับที่ 3-6 เท่านั้นที่ถือว่าเป็นหุ่นยนต์

หุ่นยนต์ยังสามารถจำแนกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ตามลักษณะการใช้งาน คือ

หุ่น ยนต์ชนิดติดตั้งอยู่กับที่ (fixed robot) หุ่นยนต์ประเภทนี้ มีลักษณะเป็นแขนกล สามารถขยับและเคลื่อนไหวได้เฉพาะข้อต่อ นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ชนิดเคลื่อนที่ได้ (mobile robot) หุ่นยนต์ประเภทนี้ สามารถขยับเคลื่อนที่ไปได้ด้วยตัวเอง โดยการใช้ล้อ ขา หรือการขับเคลื่อนในรูปแบบอื่นๆ

หุ่นยนต์ มาจากคำว่า “โรบอท” (robot หรือ robota) ในภาษาเช็ก ซึ่งแปลว่า ทาส หรือผู้ถูกบังคับใช้แรงงาน ในปี ค.ศ.1921 (พ.ศ.2464)  คาร์ล ชาเพต (Karel Capek) นักประพันธ์ชาวเช็ก ได้ประพันธ์ละครเวทีเรื่อง อาร์.ยู.อาร์. (R.U.R. : Rossum's Universal Robots) โดยในละครนั้นมีเนื้อหาเกี่ยวกับมนุษย์ที่ต้องการทาสรับใช้ จึงสร้างหุ่นยนต์ขึ้นมาช่วยทำงาน ซึ่งต่อมาหุ่นยนต์ได้พัฒนาตัวเองให้มีความฉลาดมากขึ้น จึงเกิดความคิดต่อต้านมนุษย์ ไม่ยอมให้กดขี่ข่มเหงอีกต่อไป ละครเรื่องนี้โด่งดังมากจนทำให้คำว่า “โรบอท” เป็นที่รู้จักไปทั่วโลก

ต่อมาในปี ค.ศ.1942 (พ.ศ.2485) ไอแซค อสิมอฟ (Isaac Asimov) นักวิทยาศาสตร์และนักประพันธ์ ชาวอเมริกัน เชื้อสายรัสเซีย ได้ประพันธ์นวนิยายเชิงวิทยาศาสตร์เรื่อง รันอะราวน์ (Runaround) โดยมีเนื้อหาเกี่ยวกับหุ่นยนต์ และกำหนดกฎ 3 ข้อของหุ่นยนต์ขึ้นในงานประพันธ์ของเขา ประกอบด้วย

หุ่นยนต์ห้ามทำร้ายมนุษย์ หรือนิ่งเฉยปล่อยให้มนุษย์ตกอยู่ในอันตรายหุ่นยนต์ต้องเชื่อฟังคำสั่งมนุษย์ ยกเว้นคำสั่งนั้นขัดแย้งกับกฎข้อแรกหุ่นยนต์ปกป้องตัวเองได้ แต่ต้องไม่ขัดกับกฎข้อแรกหรือกฎข้อที่สองหลังจากบทประพันธ์ของอสิมอฟเผยแพร่ออกไป กฎ 3 ข้อนี้ก็ได้รับการสนับสนุนจากผู้คนเป็นจำนวนมาก เนื่องจากเป็นกฎที่มีความถูกต้อง และอยู่บนพื้นฐานความปลอดภัยในการดำรงชีวิตร่วมกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ นวนิยาเรื่องนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สนใจหุ่นยนต์มากขึ้น และเริ่มต้นการพัฒนาหุ่นยนต์อย่างจริงจังตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา

ส่วนประกอบของหุ่นยนต์

ในหุ่นยนต์หนึ่งตัวจะประกอบด้วยอุปกรณ์และชิ้นส่วนต่างๆ มากมาย ซึ่งอุปกรณ์แต่ละชนิดนั้นจะมีหน้าที่แตกต่างกันไป ตามลักษณะและวัตถุประสงค์ของการใช้งาน การเลือกใช้จึงจำเป็นต้องอาศัยความรู้ความเข้าใจรวมถึงความเหมาะสม เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวดเร็ว คงทน และประหยัดพลังงาน

หุ่นยนต์จะแบ่งส่วนประกอบใหญ่ๆ เป็น 4 ส่วน ได้แก่

1.อุปกรณ์ทางกล แมคคานิค (mechanic)

2.อุปกรณ์ขับเร้า แอคชูเอเตอร์ (actuator)

3.อุปกรณ์ไฟฟ้า อิเลคทรอนิกส์ (electronic)

4.อุปกรณ์ควบคุม คอนโทรลเลอร์ (controller)

 

 1. อุปกรณ์ทางกล แมคคานิค (mechanic) คือ ชิ้นส่วนกลไกต่างๆของหุ่นยนต์ เช่น โครงสร้าง เพลา เฟือง  สกรูส่งกำลัง สายพาน โซ่ สปริง ข้อต่อสวมเพลา คลัตช์ เบรก ข้อต่อ ก้านต่อโยง ตลับลูกปืนและปลอกสวม

 

โครงสร้าง (frame)
โครง สร้างเป็นส่วนประกอบหลักสำคัญของหุ่นยนต์ ทำหน้าที่ยึดจับอุปกรณ์ต่างๆ ในตัวหุ่นยนต์ และยังป้องกันอุปกรณ์ต่างๆไม่ให้ได้รับอันตรายจากภายนอก โครงสร้างของหุ่นยนต์เปรียบได้กับโครงกระดูกของมนุษย์ ซึ่งจะมีลักษณะแตกต่างกันไปตามหน้าที่การทำงานและวัตถุประสงค์ของหุ่นยนต์ นั้นๆ เช่นหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นเพื่อลอกเลียนแบบการทำงานหรือการเคลื่อนที่ของสิ่ง มีชีวิต โครงสร้างนั้นจะถูกออกแบบมาให้มีลักษณะคล้ายกับสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆ วัสดุที่นิยมนำมาสร้างเป็นโครงสร้างของหุ่นยนต์ ได้แก่ อะลูมิเนียม เหล็ก พลาสติก ฯลฯ ซึ่งการจะเลือกใช้วัสดุนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะการนำไปใช้งาน เช่น หากต้องการสร้างหุ่นที่มีน้ำหนักเบา ควรพิจารณาเลือกใช้อะลูมิเนียมเป็นวัสดุหลักเป็นต้น นอกจากนี้การเลือกใช้วัสดุควรคำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ เช่น กระบวนการผลิตและราคาประกอบด้วย

 

เพลา (shaft)
เพลา เป็นชิ้นส่วนที่มีลักษณะเป็นก้านทรงกระบอกที่หมุนได้ ใช้ในการส่งถ่ายกำลังจากอุปกรณ์ขับเร้า เช่นมอเตอร์ไปยังส่วนที่เคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ เพลาเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญมากในหุ่นยนต์ที่เคลื่อนไหวได้ทุกชนิด นอกจากเพลาแล้ว ยังมี  แกน (axle) ซึ่งจะเป็นชิ้นส่วนลักษณะเดียวกันกับเพลาแต่ไม่สามารถหมุนได้ ส่วนใหญ่ทำหน้าที่รองรับชิ้นส่วนที่หมุน เช่น ล้อ เป็นต้น

 

เฟือง (gear)
เฟือง ทำหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง โดยใช้การขบกันของฟันเฟือง ในการส่งถ่ายกำลังของเฟืองนั้นจะประกอบไปด้วยเฟืองสองตัวที่ขบกันอยู่ โดยมีเฟืองตัวขับ (driving gear) หรือพิเนียน (pinion) เป็นตัวหมุนส่งกำลังให้เฟืองตาม (driven gear)

 

สกรูส่งกำลัง (power screw)
สกรู ส่งกำลังมีหน้าที่ส่งกำลังโดยเปลี่ยนจากการหมุนเป็นการเลื่อน มีอัตราการทดของเฟืองที่สูงมาก จึงสามารถใช้ในการส่งถ่ายกำลังได้ดี นิยมใช้ในงานที่ต้องแบกรับน้ำหนักมากๆ

 

สายพาน (belt)
สายพาน มีหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่งเช่นเดียวกับเฟือง แต่สายพานมีคุณสมบัติเฉพาะตัว คืออ่อนตัวได้ (fexible) รับแรงกระตุกและแรงสั่นได้ดีกว่าเฟือง เสียงเบากว่า แต่ก็มีข้อเสียคืออัตราทดไม่แน่นอนเนื่องจากการไถลตัวของสายพาน (slip) และไม่สามารถรับอัตราทดที่สูงได้ การส่งกำลังด้วยสายพานทำได้โดยติดตั้งวงล้อสายพาน (pulley) ตั้งแต่สองอันขึ้นไป  ซึ่งแรงในแนวสัมผัสจะถูกส่งถ่ายจากวงล้อสายพานขับไปยังวงล้อสายพานตาม โดยอาศัยความเสียดทานระหว่างสายพานและวงล้อสายพาน นอกจากนี้แล้วยังมีสายพาน ฟัน (timing belt)  ซึ่งมีลักษณะเหมือนกับสายพานแบน แต่ที่สายพานจะมีฟันเพื่อใช้ขบกับวงล้อสายพานแบบเฟืองทำให้ไม่มีการลื่นไถล

 

โซ่ (chain)
โซ่ มีหน้าที่ส่งกำลังจากเพลาหนึ่งไปยังอีกเพลาหนึ่ง เช่นเดียวกับเฟืองและสายพาน ในการส่งกำลังโซ่จะคล้องอยู่รอบเฟืองโซ่ (sprocket) ตั้งแต่สองอันขึ้นไป เฟืองโซ่เป็นล้อที่มีฟันรูปร่างพิเศษเพื่อรับกับร่องของโซ่ ในการขับด้วยโซ่นั้นข้อโซ่จะขบกับฟันของเฟืองโซ่จึงไม่มีการลื่นไถล  ทำให้การส่งกำลังมีอัตราทดคงที่เช่นเดียวกับการขับด้วยเฟือง แต่การติดตั้งไม่ต้องเที่ยงตรงเท่ากับเฟือง จึงเป็นที่นิยมมาก แต่ก็มีข้อเสียคือ มีเสียงดัง การติดตั้งโซ่โดยปกตินิยมติดตั้งให้แนวจุดศูนย์กลางของเฟืองโซ่ทั้งคู่อยู่ ในแนวระดับ หรือทำมุมกับแนวระดับไม่เกิน 60 องศา และจะต้องให้ด้านล่างเป็นด้านหย่อน ไม่นิยมการติดตั้งให้แนวศูนย์กลางของเฟืองโซ่ทั้งคู่อยู่ในแนวดิ่ง หรือด้านบนเป็นด้านหย่อน เนื่องจากโซ่มักจะหลุดจากจานโซ่ได้ง่ายเมื่อโซ่เกิดการยืดเพียงเล็กน้อย

 

ข้อต่อ (joint)
เป็น อุปกรณ์ที่ใช้เชื่อมต่อชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่สัมพัทธ์กันของหุ่นยนต์  ซึ่งโดยทั่วไปมี ๒ ชนิด คือ ข้อต่อหมุน (rotational joint) เป็นข้อต่อที่ต่อกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ในลักษณะที่มีการหมุนรอบข้อต่อ และข้อต่อเชิงเส้น (linear joint)  เป็นข้อต่อที่ต่อกับชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนที่ในลักษณะเป็นเชิงเส้น เช่น เคลื่อนแบบไป-กลับ ในแนวเส้นตรงหรือโค้ง

ปริง (spring)
สปริงเป็นชิ้นส่วนที่มีความยืดหยุ่น ทำหน้าที่ได้หลายประเภท เช่น ส่งแรงจากชิ้นส่วนหนึ่งไปยังอีกชิ้นส่วนหนึ่ง รองรับแรงกระแทก เป็นแหล่งพลังงานให้กับกลไก และทำหน้าที่ให้ชิ้นส่วนกลับคืนสู่ตำแหน่งเดิมสปริงที่นิยมใช้ในหุ่นยนต์มี ดังนี้ สปริงขด (helical spring) สปริงขดแบบดึง (tension spring) สปริงขดแบบบิด (helical torsion spring) สปริงแผ่น (leaf spring) สปริงแหวน (conical disc spring) และสปริงลาน (spiral sping)

ข้อต่อสวมเพลา (coupling) 
ข้อ ต่อสวมเพลาเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ส่งถ่ายแรงบิดระหว่างเพลาสองเพลา โดยเพลาที่ต่อกับต้นกำลังจะเป็นเพลาขับและอีกด้านหนึ่งจะเป็นเพลาตาม ข้อต่อสวมเพลาที่นิยมใช้กับหุ่นยนต์สามารถแบ่งได้ดังนี้ ข้อต่อสวมเพลาแบบแข็งเกร็ง (rigid coupling) ใช้ในการต่อเพลาที่ศูนย์ของเพลาทั้งสองตรงกัน ข้อต่อสวมเพลาแบบยืดหยุ่นได้  (flexible coupling) มีความยืดหยุ่นเล็กน้อย จึงช่วยประกอบเพลาสองเพลาที่มีการเยื้องศูนย์ได้ และยังช่วยลดการเกิดแรงกระชากหรือแรงสั่นได้อีกด้วย ข้อต่อสวมเพลานิรภัย (safety coupling) ใช้ป้องกันการเกิดการเกินภาระ (over load)

 

คลัตช์ (clutch)
คลัตช์ เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ส่งถ่ายแรงบิดระหว่างเพลาสองเพลา เช่นเดียวกับข้อต่อสวมเพลา แต่สามารถที่จะตัดต่อกำลังในการส่งถ่ายได้ในขณะที่เพลากำลังหมุนอยู่ คลัตช์แบ่งเป็น๒ประเภทใหญ่ๆดังนี้ คือ คลัตช์ที่ใช้แรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส (friction clutch) คลัตช์ประเภทนี้จะเกิดการไถลได้ ทำให้ลดแรงกระแทกที่เกิดขึ้นที่ข้อต่อเพลาลง แต่ข้อเสียคือมีความร้อนสูง ได้แก่ คลัตช์แผ่น(disc clutch) คลัตช์ลิ่ม (cone clutch) คลัตช์ก้ามปู (shoes clutch) และคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้า (electro-magnetic clutch) ส่วนอีกประเภทหนึ่งคือคลัตช์ที่ไม่ใช้ความเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส (positive contact clutch) ได้แก่ คลัตช์ที่ใช้วิธีการล๊อคทางกลโดยตรง (direct mechanical lock-up) ข้อดีคือไม่มีการไถล ทำให้ไม่มีความร้อน ส่วนข้อเสียคือ ไม่สามารถตัดต่อเพลาที่หมุนด้วยความเร็วรอบสูงได้ และจะเกิดแรงกระแทกขึ้นทุกครั้ง

 

เบรก (break) 
เบรก เป็นอุปกรณ์ควบคุมการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วน โดยการทำให้การเคลื่อนที่ช้าลง หรือหยุดการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนนั้นๆ โดยใช้ความเสียดทาน (friction) ระหว่างผิวสัมผัส เบรกแบ่งออกเป็นประเภทใหญ่ๆได้ดังนี้ เบรกแผ่นคาด (band break) เบรกก้ามปู (shoe break) และเบรกแบบจาน (disc break)

 

ตลับลูกปืนและปลอกสวม (bearing and bush)
ตลับ ลูกปืนและปลอกสวม ต่างก็เป็นอุปกรณ์ที่ใช้รองรับจุดหมุน หรือจุดต่างๆที่เคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ ทำหน้าที่ลดแรงเสียดทานที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์


ก้านต่อโยง (link) 
ก้าน ต่อโยงในที่นี้หมายถึงชื่อเรียกชิ้นส่วนของวัตถุที่นำมาเชื่อมต่อเพื่อสร้าง การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ซึ่งหากนำก้านต่อโยงหลายๆอันมาต่อรวมกันจะเรียกว่า กลไกก้านต่อโยง

2. อุปกรณ์ขับเร้า แอคชูเอเตอร์ (actuator)  คือ อุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้าให้กลายเป็นการกระจัด การเคลื่อนที่ หรือแรง เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า ระบบนิวแมติกส์ และระบบไฮโดรลิกส์

 

มอเตอร์ไฟฟ้า (electric motor) 
มอเตอร์ ไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล ทำหน้าที่เป็นตัวขับให้กลไกต่างๆของหุ่นยนต์เคลื่อนไหว เปรียบเสมือนกล้ามเนื้อของมนุษย์ ที่ทำหน้าที่ขับเคลื่อนอวัยวะต่างๆให้เคลื่อนไหว เช่น เมื่อต่อมอเตอร์เข้าข้อต่อ หุ่นยนต์ก็จะสามารถหมุนข้อต่อนั้นได้  หรือต่อมอเตอร์เข้ากับชุดล้อ หุ่นยนต์ก็จะสามารถขับเคลื่อนที่ได้เป็นต้น มอเตอร์ไฟฟ้าแบบหมุนต่อเนื่อง จะประกอบไปด้วย ๒ ส่วน คือ ส่วนที่อยู่กับที่ สเตเตอร์ (stator)  และส่วนที่เคลื่อนที่ โรเตอร์ (rotor) มีหลักการทำงานดังนี้ กระแสไฟฟ้าที่ถูกจ่ายเข้าไปเป็นพลังงานให้กับมอเตอร์ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในขดลวดสเตเตอร์และขดลวดโรเตอร์ การผลักกันของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งสอง ทำให้เพลาที่ต่ออยู่กับโรเตอร์หมุนอย่างต่อเนื่องไปเรื่อยๆ ซึ่งจะหยุดหมุนก็ต่อเมื่อมีการปิดจ่ายพลังงานไฟฟ้า หรือแรงหมุนของมอเตอร์ไม่สามารถเอาชนะภาระที่มากระทำต่อมอเตอร์ได้ (stalled)
 

มอเตอร์แบบลำดับขั้น หรือสเตปเปอร์มอเตอร์ (stepper motor) 
โดย ทั่วไปแล้วมอเตอร์ไฟฟ้าจะมีการหมุนที่ต่อเนื่อง  อาจไม่สะดวกมากนักหากต้องการสั่งการทำงานให้เคลื่อนที่เป็นองศาตามที่กำหนด มอเตอร์แบบลำดับขั้นจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่สามารถนำไปใช้งานควบคุมทิศ ทางการหมุนตามตำแหน่งที่ต้องการได้ หากตำแหน่งนั้นตรงกับลำดับขั้นของมอเตอร์พอดี  ลักษณะการทำงานของมอเตอร์แบบลำดับขั้น จะต้องป้อนสัญญาณพัลส์ (pulse) ให้กับขดลวดสเตเตอร์ทำให้เกิดแรงผลักที่โรเตอร์ จึงเกิดการหมุนของมอเตอร์แบบลำดับขั้น เมื่อหมุนครบ 1 รอบ เท่ากับ 360 องศา  ถ้ามอเตอร์แบบลำดับขั้นมีการหมุนเท่ากับ 5 องศาต่อขั้น ดังนั้น ความละเอียดของการหมุนของมอเตอร์แบบลำดับขั้นตัวนี้เท่ากับ ๗๒ ขั้นต่อรอบ  โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์แบบลำดับขั้นถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน  เพราะสามารถควบคุมการหมุนตำแหน่งใดก็ได้  เช่น หัวอ่าน ซีดีรอม (CD ROM) ฮาร์ดดิสก์ (hard disk) ตลอดจนอุตสาหกรรมผลิตต่างๆ เช่น หุ่นยนต์อุตสาหกรรม ระบบสายพาน เป็นต้น

 

เซอร์โวมอเตอร์ (Servo motor) 
เซอร์ โวมอเตอร์เป็นมอเตอร์ชนิดพิเศษที่สามารถควบคุมให้ทำงานเฉพาะตำแหน่งใด ตำแหน่งหนึ่งได้ โดยที่เซอร์โวมอเตอร์จะประกอบด้วย มอเตอร์ไฟฟ้า เซ็นเซอร์จับตำแหน่งของเพลา และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมมอเตอร์ เซอร์โว (servo) มาจากระบบมีความสามารถที่จะควบคุมพฤติกรรมของตัวมันเองได้ ซึ่งสามารถวัดตำแหน่งของตัวเองและชดเชยกำลังงานที่เสียไปด้วยสัญญาณควบคุม ที่ป้อนกลับมา มอเตอร์ชนิดนี้นิยมใช้ในงานที่ต้องการความแม่นยำของตำแหน่งสูง

ระบบนิวแมติกส์ (pneumatic)
ระบบนิวแมติกส์ คือระบบกำลังของไหล โดยใช้แรงดันของอากาศ เป็นตัวขับเคลื่อนอุปกรณ์ต่างๆ ให้เป็นพลังงานกล เช่น กระบอกสูบระบบนิวแมติกส์ และ มอเตอร์ระบบนิวแมติกส์ เนื่องจากของไหลที่ใช้ในการอัดคืออากาศมีการอัดยุบตัวได้ ระบบนิวแมติกส์จึงไม่สามารถแบกรับน้ำหนักมากได้

ะบบไฮโดรลิกส์ (hydraulic)
ระบบไฮโดรลิกส์ คือระบบกำลังของไหล โดยใช้แรงดันของเหลว เป็นตัวขับเคลื่อนอุปกรณ์ต่างๆ ให้เป็นพลังงานกล โดยหลักการทำงานจะคล้ายกับระบบนิวแมติกส์ แต่แตกต่างตรงของไหลที่ใช้ในการอัด เนื่องจากของไหลที่ใช้ในการอัดคือของเหลวซึ่งไม่มีการยุบตัว ระบบไฮโดรลิกส์จึงนิยมใช้ในงานที่ต้องใช้กำลังสูง

3. อุปกรณ์ไฟฟ้า อิเลคทรอนิกส์ (electronic) คือ อุปกรณ์ที่ใช้สัญญาณทางระบบไฟฟ้า เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้ วงจรขับต่างๆ และอุปกรณ์แสดงผล

 

อุปกรณ์ตรวจรู้ เซ็นเซอร์ (Sensor)
อุปกรณ์ ตรวจรู้ใช้สำหรับตรวจวัดปริมาณของตัวแปรต่างๆ ใช้ในการรับค่า (input) ปริมาณทางฟิสิกส์ (physic) เช่น แสง สี อุณหภูมิ เสียง แรง ความดัน ความหนาแน่น ระยะทาง ความเร็ว อัตราเร่ง ระดับความสูง และอัตราการไหลเป็นต้น  แล้วแปลงปริมาณทางฟิสิกส์ที่ได้เป็นสัญญาณทางไฟฟ้า หรือปริมาณการวัดในรูปแบบที่สามารถนำไปประมวลผลต่อได้

อุปกรณ์ตรวจรู้ เป็นส่วนที่สำคัญในการทำงานของหุ่นยนต์ เปรียบเสมือนกับประสาทสัมผัสในการทำงานของมนุษย์ เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้แสงที่ทำหน้าเหมือนตา โดยเปลี่ยน แสง สี ที่รับเข้ามาเป็นสัญญาณไฟฟ้า และส่งต่อให้ระบบประมวลผล อุปกรณ์ตรวจรู้มีมากมายหลายชนิด ตามสิ่งที่จะทำการตรวจวัด เช่น  อุปกรณ์ตรวจรู้วัดตำแหน่ง (position sensor) อุปกรณ์ตรวจรู้วัดความเร็ว (velocity sensor) อุปกรณ์ตรวจรู้วัดความเร่ง (acceleration sensor) อุปกรณ์ตรวจรู้วัดแรง (force sensor) อุปกรณ์ตรวจรู้วัดแรงบิด (torque sensor) อุปกรณ์ตรวจรู้อินฟราเรด (infrared sensor) ใช้บอกตำแหน่งโดยการสะท้อนของคลื่นแสงที่ความถี่ต่ำกว่าแสงสีแดง อุปกรณ์ตรวจรู้อัลตร้าโซนิค (ultrasonic sensor) ใช้บอกตำแหน่งโดยการสะท้อนของคลื่นเสียงที่มีความถี่สูง เลเซอร์เรนจ์ฟายเดอร์ (laser rangefinder sensor) ใช้ในการกะระยะนำทางโดยใช้แสงเลเซอร์ และอุปกรณ์ตรวจรู้ จีพีเอส (GPS : Global Position System) ใช้ในการระบุตำแหน่งโดยใช้การอ้างอิงจากดาวเทียมเป็นต้น

 

เอนโคดเดอร์ (Encoder) 
เอน โคดเดอร์ เป็นอุปกรณ์ตรวจรู้รูปแบบหนึ่ง ซึ่งมีความสำคัญมากใช้ในการวัดมุมเพลาของมอเตอร์ เอนโคดเดอร์ประกอบด้วย จานหมุน และอุปกรณ์ตรวจจับ โดยจานหมุนจะมีช่องเล็กๆ เมื่อเพลาของมอเตอร์หมุนจะทำให้จานหมุนไปตัดลำแสงของอุปกรณ์ตรวจจับ ทำให้ชุดรับแสงมีการรับสัญญาณเป็นช่วงๆ จึงทำให้สัญญาณที่ได้มีลักษณะเป็นพัลส์   ซึ่งสัญญาณพัลส์ที่ได้จะแปรผันตรงกับการหมุนของเพลามอเตอร์ ซึ่งมีอยู่ 2 ชนิด คือ 1) เอนโคดเดอร์ อินคริเมนต์ (incremental encoder) โดยทั่วไปเรียกว่าเอนโคดเดอร์แบบโรตารี (rotary encoder) เป็นเอนโคดเดอร์แสดงความเร็ว สัญญาณที่ได้จะเป็นสัญญาณแบบดิจิตอล (digital) ง่ายต่อการแปรผล 2) เอนโคดเดอร์แบบสัมบูรณ์ (absolute encoder) หรือโดยทั่วไปเรียกว่าโพเทนชิโอมิเตอร์ (potentiometer) โดยทั่วไปแล้วการทำงานคล้ายกับเอนโคดเดอร์แบบโรตารี แต่สัญญาณที่ได้จะเป็นเลขฐานสอง (binary) การใช้งานจะยากกว่าเอนโคดเดอร์แบบโรตารี่ แต่เอนโคดเดอร์ชนิดนี้จะให้ความเที่ยงตรงและสามารถบอกได้ทุกตำแหน่งของการ เคลื่อนที่

 

อุปกรณ์แสดงผล (output device )
อุปกรณ์ แสดงผล คืออุปกรณ์ที่ใช้แสดงค่า (output) สถานะต่างๆ ของหุ่นยนต์ให้มนุษย์ทราบ ซึ่งอุปกรณ์ที่ใช้แสดงผลของหุ่นยนต์มีอยู่ด้วยกันหลายรูปแบบ เช่น จอภาพ (monitor) ใช้ในการบอกสถานะด้วยภาพ ลำโพง (speaker)ใช้ในการบอกสถานะด้วยเสียง หรือแม้แต่กระทั่งหลอดไฟ (lamp) ก็ใช้ในการบอกสถานะของหุ่นยนต์ได้เช่นกัน

ชุดขับมอเตอร์ (motor driver)
ชุด ขับมอเตอร์เป็นส่วนสำคัญที่จะทำให้มอเตอร์เกิดการหมุน ส่วนใหญ่การทำงานของชุดขับจะเหมือนกับการทำงานของสวิทช์ที่เปิดปิดตามสัญญาณ ที่ชุดควบคุมส่งออกมา ใช้ในการควบคุมตำแหน่ง และความเร็วของมอเตอร์ ตัวอย่างเช่น การขับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ความเร็วในการหมุนนั้นขึ้นกับขนาดของแรงดันและกระแสที่จ่ายให้มอเตอร์  แต่แรงดันและกระแสที่ป้อนให้นั้นต้องไม่เกินค่าที่มอเตอร์สามารถรับได้ด้วย  ไม่เช่นนั้นจะทำให้เกิดความร้อนขึ้นที่ตัวมอเตอร์และเกิดความเสียหายขึ้น  ส่วนทิศทางการหมุนของมอเตอร์นั้นขึ้นกับขั้วของแหล่งจ่ายที่เราป้อน

 

4. อุปกรณ์ควบคุม คอนโทรลเลอร์ (controller) คือสมองกลที่ควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ เช่น สมองกลที่ประดิษฐ์จากอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ เครื่องควบคุมขนาดเล็ก คอมพิวเตอร์ชนิดแผงวงจรสำเร็จรูป เครื่องควบคุมเชิงตรรกะที่สามารถโปรแกรมได้ และคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

 

สมองกลที่ประดิษฐ์จากอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์
ความ แตกต่างของหุ่นยนต์กับเครื่องจักรกลทั่วไป ก็คือหุ่นยนต์มีระดับขั้นการทำงานด้วยตัวเองสูงกว่าเครื่องจักรกล สมองกลของหุ่นยนต์เปรียบได้กับสมองของมนุษย์ ยกตัวอย่างเช่น ถ้าหากหุ่นยนต์ไม่มีสมองกลไว้สั่งการ ก็อาจจะเดินไปชนกับฝาผนังได้ ในการควบคุมหุ่นยนต์ที่ไม่มีเงื่อนไขการทำงานมากนัก สามารถใช้อุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์พื้นฐาน เช่น ตัวต้านทาน (resistor) ตัวเก็บประจุ (capacitor) ตัวเหนี่ยวนำ (inductor) ทรานซิสเตอร์ (transistor) และตัวตรวจรู้มาประกอบกันเป็นวงจรควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ได้

เครื่องควบคุมขนาดเล็ก ไมโครคอนโทรลเลอร์ (microcontroller) 
ใน หุ่นยนต์ที่มีเงื่อนไขการทำงานมากขึ้น เราจำเป็นต้องเพิ่มความสามารถให้กับสมองกลของหุ่นยนต์ เครื่องควบคุมขนาดเล็กจึงถูกคิดขึ้นมาเพื่อแทนที่วงจรอิเลคทรอนิกส์พื้นฐาน ดังที่กล่าวมาข้างต้น เครื่องควบคุมขนาดเล็กสามารถเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการทำงานได้โดยง่าย ด้วยการเปลี่ยนโปรแกรมลำดับการควบคุมบนเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เนื่องจากเครื่องควบคุมขนาดเล็กมีราคาไม่แพง ต้องการแหล่งจ่ายไฟต่ำ จึงเป็นที่นิยมใช้กันมากสำหรับการสร้างสมองกลให้กับหุ่นยนต์


คอมพิวเตอร์ชนิดแผงวงจรสำเร็จรูป (SBC : Single Board Computer)
คอมพิวเตอร์ ชนิดแผงวงจรสำเร็จรูป เป็นเครื่องควบคุมที่มีการทำงานเหมือนกับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เพียงแต่ทุกอย่างจะถูกย่อลงมาอยู่ในแผงวงจรเล็กๆ เพียงแผงเดียว นิยมใช้ในหุ่นยนต์ที่มีเงื่อนไขในการทำงานมาก หรือการควบคุมที่ซับซ้อน


เครื่องควบคุมเชิงตรรกะที่สามารถโปรแกรมได้ พีแอลซี (PLC : Programmable Logic Controller)
เครื่อง ควบคุมเชิงตรรกะที่สามารถโปรแกรมได้ ถูกสร้างและพัฒนาขึ้นมาเพื่อทดแทนวงจรรีเลย์ (relay) ของการควบคุมระบบอัตโนมัติ (autonomous) นิยมใช้มากในโรงงานอุตสาหกรรม เนื่องจากถูกสร้างขึ้นให้ทนต่อสภาพแวดล้อมในโรงงานอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ การใช้งานสะดวก ปรับเปลี่ยนการทำงานได้ง่าย สามารถใช้งานได้อย่างอเนกประสงค์ และยังง่ายต่อการบำรุงรักษาอีกด้วย

คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC : Personal Computer)
คอมพิวเตอร์ ส่วนบุคคล เป็นเครื่องควบคุมระดับสูงซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนการทำงานของหุ่นยนต์ได้ อย่างหลากหลาย มีประสิทธิภาพมากที่สุดในเครื่องควบคุมทั้งหมดที่กล่าวมา แต่ไม่นิยมใช้ในหุ่นยนต์ทั่วไปมากนัก เนื่องจากขนาดที่ใหญ่ น้ำหนักมาก และต้องการพลังงานสูง