การออกแบบระบบควบคุมควบคุมตำแหน่งสำหรับแขนกลทำความสะอาดเต้านมวัวอัตโนมัติ

Design of position controlled for robotic arm automatic cow udder cleaning

Name: ไมตรี ธรรมมา

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน นครราชสีมา. คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี

Name: วิชชุพงษ์ วิบูลเจริญ

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน นครราชสีมา. คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี

Name: ศรันย์ คัมภีร์ภัทร

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน นครราชสีมา. คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี

Email : saran@rmuti.ac.th

Name: ธนาฒน์ สุกนวล

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน นครราชสีมา. คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี

Name: ธนพร พยอมใหม่

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน นครราชสีมา. คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี

Name: ชัยพันธ์ุ ประการะพันธ์

Organization : มหาวิทยาลัยราชภัฎอุดรธานี. คณะเทคโนโลยี

keyword: ระบบทำความสะอาดเต้านมวัว

ThaSH: แขนกล -- การควบคุมอัตโนมัติ

ThaSH: โค -- การทำความสะอาด -- การควบคุมอัตโนมัติ

Abstract: โครงการวิจัยนี้เป็นพัฒนาแขนกลทำความสะอาดเต้านมวัวอัตโนมัติโดยมีวัตถุประสงค์คือการลดต้นทุนและระยะเวลาในกระบวนการรีดนมวัว และเป็นการส่งเสริมให้เกษตรกรนาเทคโนโลยีสมัยใหม่เข้ามาช่วยในกระบวนการผลิตน้ำนมดิบ ซึ่งแขนกลที่คณะผู้วิจัยได้ทำการออกแบบและพัฒนานั้น จะมีลักษณะโครงสร้างแบบ 3 แกน กำหนดให้เป็นแกน Xแกน Y และแกน Z โดยแต่ละแกนทำงานแยกกันอย่างอิสระเพื่อเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งเป้าหมายที่ต้องการ การเคลื่อนที่ของแขนกลแต่ละแกนจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นตัวขับเคลื่อนและมีเอ็นโค้ดเดอร์เป็นตัววัดตาแหน่งของแขนกลแต่ละแกน แขนกลดังกล่าวจะออกแบบให้เป็นระบบควบคุมป้อนกลับสามารถทำงานได้ 2 โหมด คือ โหมดควบคุมด้วยมือและโหมดควบคุมอัตโนมัติ การหาแบบจำลองคณิตศาสตร์หรือทรานส์เฟอร์ฟังก์ชันของระบบจะใช้วิธีการที่เรียกว่า System Identification ซึ่งจะทำให้ได้ ทรานส์เฟอร์ฟังก์ชันของการเคลื่อนที่ของแขนกลในแต่ละแกนหลักจากนั้นนา ทรานส์เฟอร์ฟังก์ชันที่ได้ไปออกแบบหาพารามิเตอร์ของตัวควบคุม (ในที่นี้ใช้ตัวควบคุมแบบพีไอ (PI-Controller)) ด้วยวิธีเทคนิคทางเดินราก (Roots Locus Technique) การกาหนดสมรรถนะของระบบนั้นพิจารณาจากผลตอบสนองเอาต์พุตวงเปิ ดของระบบแต่ละแกน โดยจะออกแบบให้มอเตอร์แกน X และแกน Y มีเวลาเข้าที่ (Settling Time) ไม่เกิน 20 วินาที และมอเตอร์แกน Z มีเวลาเข้าที่ไม่เกิน 50 วินาที และเปอร์เซ็นต์ค่าพุ่งเกิน (Maximum Percent Overshoot) ของมอเตอร์ทั้ง 3แกน ไม่เกิน 10 เปอร์เซ็นต์ (ที่ไม่สามารถกาหนดให้เท่ากันได้เนื่องจากมอเตอร์แต่ละตัวมีพารามิเตอร์ที่ต่างกัน) ซึ่งจากการออกแบบจะทำให้ได้ค่าพารามิเตอร์ของตัวควบคุมแบบพีไอของมอเตอร์แกน X คือ 12 pK = และ 1.2 iK = แกน Y คือ 17 pK = และ 1.19 iK = แกน Z คือ 117 pK = และ 7.6 iK = จากผลการทดลองควบคุมตาแหน่งการเคลื่อนที่ของแขนกลทั้ง 3 แกน จะเห็นได้ว่าระยะเวลาในการเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งเป้าหมายและค่าพุ่งเกินเป็นไปตามเงื่อนไขที่ออกแบบไว้ การทำความสะอาดเต้านมวัวแต่ละครั้งใช้เวลาเฉลี่ยไม่เกิน 30 วินาที

Abstract: The goal of this research proposal is to create an automated robotic arm for cleaning cow udders, which will cut down on the time and expense associated with milking cows and encourage farmers to use new technologies to aid in the production of raw milk, which is the mechanical arm that the researchers have designed and developed. It has a 3-axis structure, the X, Y, and Z axis of the structure each function independently to move the structure to the appropriate target point. Each DC motor that drives the robot arm’s axes is controlled by an encoder that tracks their positions. The automated control mode and the manual control mode are both options for how the robotic arm can be controlled. A technique known as system identification will make the Transfer function of a robotic arm’s motion in each axis in order to find a mathematical model or transfer function of a system. The controller parameters are then designed using the obtained transfer function (PIController, Roots Locus Technique). The open loop output response of each system axis determines performance. The X and Y-axis motor will have a settling time of no more than 20 seconds, the Z-axis motor will have a settling time of no more than 50 seconds, and the maximum present of the X, Y, and Z axes will have settling times of no longer than 10 percent each (which can’t be set equally because each motor has different parameters). The design’s impact on the PI controllers’ X-axis motors settings may be seen in 12 p K = and 1.2 i K = . It is 17 p K = and 1.19 i K = the Y-axis motor. 117 p K = and 7.6 i K = are the Zaxis motor. We can observe from the outcomes of the robotic arm’s movement along all three dimensions that the time move to the goal position and the overshoot is consistent with the intended conditions. The average time spent cleaning a cow’s udder is less than 30 seconds.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: library@kmutnb.ac.th

Created: 2566

Modified: 2566-10-19

Issued: 2566-10-19

บทความ/Article

application/pdf

BibliograpyCitation : ใน มหาวิทยาลัยศิลปากร คณะวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยีอุตสาหกรรม. การประชุมวิชาการ งานวิจัย และพัฒนาเชิงประยุกต์ ครั้งที่ 15 (ECTI-CARD 2023) (pp.516-519). กรุงเทพฯ : มหาวิทยาลัยศิลปากร

tha

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ECTI-CARD 2023pp.516-519.pdf	494.32 KB

ใช้เวลา

0.036797 วินาที