ชาร์จแบตฯหุ่นยนต์อัตโนมัติเพิ่มพลังอุตสาหกรรม

ทีมวิจัยวิศวฯไฟฟ้า มจธ. พัฒนาระบบชาร์จแบตฯหุ่นยนต์โดยไม่ต้องหยุดเครื่อง ไม่ต้องหยุดการผลิต หลักการเดียวกับชาร์จโทรศัพท์แบบไร้สาย ช่วยกลุ่มโลจิสติกส์ โดรน รถยนต์ไฟฟ้า เดินหน้าไม่สะดุด เผยอาจใช้ได้กับวงการแพทย์ พัฒนาชาร์จแบตเตอรี่เครื่องกระตุ้นหัวใจ โดยไม่ต้องผ่าตัดออกมาเปลี่ยน

รายงานจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) แจ้งว่า คณะนักวิจัยภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ ได้ร่วมกันพัฒนาระบบอัดประจุแบบไร้สายสำหรับหุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ (Autonomous Mobile Robots) เพื่อเพิ่มผลิตภาพ (Productivity) ในการผลิตของภาคอุตสาหกรรม ด้วยงบประมาณ 2564 จากกองทุนส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัย และนวัตกรรม และสำนักงานสภานโยบายการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรมแห่งชาติ โดยหน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.) ร่วมกับ บริษัท เอ็กซ์เปอร์ต ออโตเมชั่น จำกัด

ทีมนักพัฒนาประกอบด้วย รศ. ดร.มงคล กงศ์หิรัญ ดร.ณัฐพงศ์ หัชชะวณิช  ผศ.ดร.สุภาพงษ์ นุตวงษ์ และ รศ.ดร.อนวัช แสงสว่าง อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ (มจธ.)

รศ. ดร.มงคล กงศ์หิรัญ กล่าวว่าสถานการณ์โควิด-19 ทำให้ความต้องการหุ่นยนต์สูงมาก มีแรงหนุนจากการพัฒนา Internet of Things (IoT) การใช้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ และ หุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน (Collaborative robots) การผสาน AI ที่หุ่นยนต์เรียนรู้และปรับตัวได้อิสระมากขึ้น ปัญหาสำคัญ คือการชาร์จแบตเตอรี่ ที่การผลิตต้องชะลอลง ส่งผลต่อการผลิตและรายได้ของอุตสาหกรรม 

“งานวิจัยพัฒนาระบบการอัดประจุแบบไร้สายให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติชาร์จพลังงานขณะปฏิบัติงานได้ทันที ไม่ต้องกลับไปที่สถานีชาร์จ  ตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมยุคใหม่ที่ต้องการลดเวลาหยุดชาร์จ เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานอย่างต่อเนื่องของหุ่นยนต์”รศ. ดร.มงคล กล่าว

ดร.ณัฐพงศ์ หัชชะวณิช กล่าวว่า งานวิจัย อาศัยหลักการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Induction) เทคโนโลยีการส่งพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไปยังอุปกรณ์เป้าหมายโดยไม่ต้องใช้สายไฟ แบ่งออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่ ขดลวดส่งพลังงาน และ ขดลวดรับพลังงาน ทำงานโดยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

“เหมือนการชาร์จโทรศัพท์แบบไร้สาย (Wireless Charging) หลักการทำงานคล้ายกัน เครื่องอัดประจุไร้สายต้องการพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งจ่าย (แหล่งพลังงานไฟฟ้า) เช่น ปลั๊กไฟบ้าน ให้กระแสไฟฟ้าไหลเข้าสู่เครื่องชาร์จ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดส่งพลังงาน (Transmitting Coil) เครื่องชาร์จ จะสร้างสนามแม่เหล็กแปรผันตามกระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็กจะแผ่ออกมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารอบๆ บริเวณที่วางอุปกรณ์รับพลังงาน อุปกรณ์ที่ต้องการชาร์จ เช่น โทรศัพท์มือถือ จะมีขดลวดรับพลังงาน (Receiving Coil) ที่ทำงานกับขดลวดส่ง เมื่ออุปกรณ์อยู่ในระยะที่กำหนด สนามแม่เหล็กจากขดลวดส่งจะทำให้เกิดการเหนี่ยวนำไฟฟ้าในขดลวดรับ แปลงพลังงานแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำมาเป็น พลังงานไฟฟ้า ส่งไปยังแบตเตอรี่ที่ติดตั้งบนอุปกรณ์ชาร์จ ระบบมีการจัดการพลังงานควบคุมกำลังไฟฟ้าสำหรับชาร์จ และป้องกันการชาร์จไฟเกิน ทำงานเฉพาะเมื่ออุปกรณ์อยู่ในระยะที่ถูกต้อง ป้องกันการสูญเสียพลังงาน”

การทำงานครั้งนี้ มีความท้าทายหลายอย่าง ทั้งการออกแบบระบบให้ส่งกำลังไฟฟ้าได้สูงสุด ทั้งที่มีระยะห่างระหว่างตัวรับและตัวส่งมากขึ้น ต้องพัฒนาขดลวด ระบบควบคุม ที่ส่งกำลังไฟฟ้าได้คงที่ แม้ตำแหน่งของหุ่นยนต์จะไม่ตรงกัน เพื่อชาร์จได้ทั้งขณะหยุดและเคลื่อนที่  

“ระบบชาร์จไร้สายนี้ มีศักยภาพที่จะใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น หุ่นยนต์โลจิสติกส์ โดรน รถยนต์ไฟฟ้า และยังอาจพัฒนาใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจ ช่วยให้ชาร์จแบตเตอรี่ได้โดยไม่ต้องผ่าตัดเปลี่ยนแบตเตอรี่เหมือนที่ผ่านมา” รศ. ดร.มงคล กล่าว