ปัจจุบัน การใช้งานหุ่นยนต์มีเพิ่มมากขึ้น และการใช้งานหลายประเภทจำเป็นต้องทำงานร่วมกับมนุษย์ ทำให้การพัฒนาหุ่นยนต์ เพื่อลดภาระงานของมนุษย์เป็นหนึ่งในเป้าหมายหลักของอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ ซึ่งสมาคมฟรอนโฮเฟอร์ (Fraunhofer) องค์กรวิจัยจากประเทศเยอรมนี ร่วมกับ Volkswagen AG, Heinrich Hertz Institute, และ HHI ได้ร่วมดำเนินโครงการ “EASY COHMO” เพื่อพัฒนาระบบตรวจสอบคุณภาพงานเชื่อมแบบไร้สัมผัส ซึ่งเผยให้เห็นถึงข้อได้เปรียบ ในการทำงานร่วมกันของมนุษย์และหุ่นยนต์ (Human-Robot Collaboration: HRC) ภายในกระบวนการตรวจสอบคุณภาพชิ้นงานเชื่อมของอุตสาหกรรมยานยนต์

Photo : Fraunhofer HHI

กระบวนการเชื่อม เป็นขั้นตอนสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพชิ้นงานในอุตสาหกรรมยานยนต์เป็นอย่างยิ่ง ซึ่งสมาคมฟรอนโฮเฟอร์เล็งเห็นว่า ในอนาคต มนุษย์ และ หุ่นยนต์ จะทำงานร่วมกันในกระบวนการตรวจสอบคุณภาพ ด้วยการสั่งการแบบไม่ต้องสัมผัส เพียงใช้การส่งสัญญาณมือ และคำสั่งเสียง เพื่อให้โรบอททำงานตรวจสอบ ในขณะที่พนักงานทำหน้าที่จดบันทึก

ด้วยเหตุนี้เอง ทางสมาคม จึงดำเนินโครงการ “EASY COHMO (Ergonomics Assistance Systems for Contactless Human-Machine-Operation)” โดยอาศัยองค์ความรู้ด้าน 3D Capture, 3D information processing, และ 3D visualization พัฒนา ระบบตรวจสอบคุณภาพงานเชื่อมแบบไร้สัมผัสสำหรับชิ้นส่วนยานยนต์ เพื่อสาธิตว่า การทำงานร่วมกันของมนุษย์และหุ่นยนต์ จะมีบทบาทอย่างไรในภาคอุตสาหกรรมการผลิต ซึ่งเทคโนโลยีนี้จะถูกนำไปใช้งานจริงในสายการผลิตของ Volkswagen ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

งานตรวจสอบมาตรฐาน 4.0

ตลอดหลายสิบปีที่ผ่านมา การตรวจสอบคุณภาพชิ้นงานไม่มีความเปลี่ยนแปลงมากนัก ซึ่งในช่วงแรก ทำโดยติดตั้งชิ้นงานลงบนฐานยึด (jig & fixture) เพื่อตรวจสอบชิ้นงานนั้นจากทุกมุม ซึ่งเป็นกระบวนการที่ไม่เหมาะสมต่อสรีระของมนุษย์เป็นอย่างมาก ทำให้พนักงานเกิดความปวดเมื่อย หรือกระทั่งการบาดเจ็บได้ในระยะยาว อีกทั้งยังอาจทำให้การตรวจสอบผิดพลาดได้จากความเหนื่อยล้าของพนักงาน

จนกระทั่งปัจจุบัน การตรวจสอบชิ้นงานทำได้ง่ายขึ้น พนักงานสามารถตรวจสอบได้ในท่าทางตามถนัด อย่างไรก็ตาม ลักษณะนี้กลับนำมาซึ่งการทำงานที่ไม่เป็นระบบ และพนักงานแต่ละคนอาจมีมาตรฐานการตรวจสอบที่ต่างกัน และข้อผิดพลาดจำเป็นต้องถูกคีย์ลงในคอมพิวเตอร์อีกทีหนึ่ง จนกระบวนการซับซ้อนกว่าที่ควร

สมาคมฟรอนโฮเฟอร์ตั้งเป้าว่า ในอนาคต กระบวนการตรวจสอบจะเป็นการทำงานร่วมกัน โดยให้หุ่นยนต์ทำหน้าที่หยิบจับชิ้นงาน ในขณะที่พนักงานยืน หรือนั่งในท่าที่ถูกหลักการยศาสตร์ (Ergonomics) ซึ่งหุ่นยนต์เหล่านี้จะเป็นแบบ 6 แกน ทำให้ขยับ หมุน และเอียงชิ้นงานได้ในทุกทิศทาง และลำเลียงชิ้นงานจากสายการผลิตได้ด้วยตัวเอง ในขณะที่พนักงานทำงานด้วยการใช้สัญญาณมือ และคำสั่งเสียงเท่านั้น ซึ่งจะช่วยให้พนักงานจดจ่อกับการตรวจสอบคุณภาพได้ดียิ่งขึ้น และสะดวกสบายยิ่งขึ้น

Multimodal Control

Photo : Fraunhofer HHI

ด้วยเหตุนี้เอง สมาคมฟรอนโฮเฟอร์จึงพัฒนา Middleware สำหรับควบคุมการทำงานของระบบเซนเซอร์หลายชนิด ตรวจจับ และคำนวณการเคลื่อนไหวของพนักงาน จากนั้นจึงควบคุมแขนหุ่นยนต์ตามกำหนด ซึ่งนอกจากจะช่วยอำนวยความสะดวกแล้ว ยังเสริมความปลอดภัยของพนักงานให้ดียิ่งขึ้น แขนหุ่นยนต์จะหยุดขยับเมื่อพนักงานไม่มองชิ้นงาน

Paul Chojecki ผู้อำนวยการโครงการ แสดงความเห็นว่า “เทคโนโลยีนี้ ทำให้สามารถปรับแต่งหุ่นยนต์ให้เหมาะสมกับพนักงานแต่ละคนได้ โดยระบบอินเตอร์เฟสจะจดจำลักษณะการเคลื่อนไหว และน้ำเสียงของพนักงาน เพื่อใช้ในการระบุตัวตน และสามารถปรับการตั้งค่าให้สอดคล้องกับความต้องการในแต่ละส่วนได้”

โดยพนักงาน สามารถใช้สัญญาณมือในการมาร์กจุดที่ต้องการตรวจสอบ จัดสรรชิ้นงาน และยืนยันตำหนิของชิ้นงานได้โดยง่าย ซึ่งระบบตรวจจับที่แม่นยำ จะฉายภาพอินเตอร์เฟสลงบนชิ้นส่วน หรือโต๊ะทำงานโดยตรง และบันทึกเป็นข้อมูล 3D เพื่อให้การตรวจสอบกระบวนการทั้งหมดสามารถทำได้อย่างเป็นระบบต่างจากในปัจจุบัน ซึ่งทันทีที่พนักงานตรวจพบตำหนิชิ้นงาน ระบบจะทำการบันทึกข้อมูลเพื่อจัดทำรายการทางสถิติต่อไป

เวิร์กสเตชันของมนุษย์และหุ่นยนต์

ทีมพัฒนาตั้งเป้าว่า ระบบควบคุมในลักษณะนี้ เมื่อนำมาใช้ร่วมกับ Machine Learning แล้ว จะสามารถนำไปต่อยอดการพัฒนาได้อย่างมหาศาล ช่วยให้การทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์ และหุ่นยนต์มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งเบื้องต้น ทีมพัฒนาพิจารณาการนำไปประยุกต์ใช้ในเครื่องกลึง อุปกรณ์การแพทย์ และหุ่นยนต์ในอุตสาหกรรมบริการ