ระบบเกียร์ฮาร์มอนิก (Harmonic Gear) เป็นประเภทหนึ่งของเกียร์ที่มีความแม่นยำสูงและมีอัตราส่วนการลดทดที่สูงในขนาดที่เล็กกระทัดรัด ซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในหลายอุตสาหกรรม เช่น ในหุ่นยนต์, เครื่องมือแพทย์, และอุปกรณ์อวกาศ เป็นต้น ระบบนี้ประกอบด้วยสามส่วนหลัก ได้แก่

  1. Wave Generator (ตัวกำเนิดคลื่น): โดยทั่วไปจะเป็นดิสก์มีแกนหมุนที่มียางอีลาสติก (flexspline) อยู่รอบ ๆ ซึ่งเมื่อหมุนจะสร้างคลื่นเพื่อขับเคลื่อนเกียร์

  2. Flexspline (ฟล็กซ์สไปน์): คือชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุยืดหยุ่นซึ่งมีฟันเกียร์อยู่ที่ขอบภายนอก ฟล็กซ์สไปน์จะเปลี่ยนรูปตามคลื่นที่สร้างโดยวอฟเจเนอเรเตอร์ ทำให้ฟันเกียร์บางส่วนสามารถจับกับ Circular Spline

  3. Circular Spline (เซอร์คิวลาร์สไปน์): เป็นชิ้นส่วนที่มีฟันเกียร์อยู่รอบนอกและถูกออกแบบให้มีฟันเกียร์มากกว่า Flexspline ส่วนนี้ถูกติดตั้งให้นิ่งและไม่เคลื่อนที่

การทำงานของเกียร์ฮาร์มอนิกเริ่มต้นเมื่อ Wave Generator หมุน ทำให้ Flexspline เปลี่ยนรูปและเข้าจับกับฟันเกียร์ของ Circular Spline ในบางจุด ทำให้เกิดการส่งกำลังที่มีอัตราทดสูงมาก ด้วยการทำงานนี้ ระบบเกียร์ฮาร์มอนิกสามารถลดความเร็วและเพิ่มแรงบิดได้ในขณะที่รักษาความแม่นยำสูง นอกจากนี้ยังมีข้อดีในเรื่องของน้ำหนักเบา การสึกหรอต่ำ เนื่องจากมีจุดสัมผัสฟันเกียร์น้อย และการสั่นสะเทือนต่ำเมื่อเทียบกับระบบเกียร์ประเภทอื่นๆ

 

 

 

การเปรียบเทียบระหว่างเกียร์ฮาร์มอนิก (Harmonic Gear) กับเกียร์ชนิดอื่นๆ ในกลุ่มเดียวกัน หมายถึงการเปรียบเทียบกับเกียร์ที่ให้ความแม่นยำ และ อัตราทดสูงในการส่งกำลัง เช่น เกียร์แบบสปูร (Spur Gear), เกียร์เพลเนตารี (Planetary Gear), เกียร์วอร์ม (Worm Gear) และอื่นๆ ข้อดีและข้อเสียของแต่ละประเภทสามารถสรุปได้ดังนี้:

 สำหรับท่านผู้ที่สนใจสามารถกดลิงค์เพื่อสั่งซื้อสินค้าของเราได้ตามลิงค์นี้

เกียร์ฮาร์มอนิก

ข้อดี:

  • ความแม่นยำสูง: เนื่องจากการออกแบบที่ลดจุดสัมผัสฟันเกียร์ ทำให้มีความแม่นยำในการส่งกำลังสูงมาก
  • อัตราทดสูง: สามารถให้อัตราทดที่สูงในขนาดที่เล็กกระทัดรัด
  • ความสามารถในการรับแรงบิดสูง: แม้ว่าจะมีขนาดเล็กแต่สามารถรับแรงบิดได้สูง
  • การสึกหรอต่ำ: มีการสึกหรอน้อยเนื่องจากมีจุดสัมผัสฟันเกียร์น้อย

ข้อเสีย:

  • ราคาสูง: มีราคาสูงกว่าเกียร์ประเภทอื่นๆ เนื่องจากความซับซ้อนในการผลิต
  • ความซับซ้อนในการติดตั้งและบำรุงรักษา: ต้องการความรู้เฉพาะทางและอุปกรณ์พิเศษ
  • ความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงาน: อาจต้องมีระบบระบายความร้อนเพิ่มเติม

เกียร์สปูร

ข้อดี:

  • ความเรียบง่ายและราคาถูก: มีการออกแบบที่เรียบง่าย ทำให้มีราคาไม่สูง
  • การติดตั้งง่าย: สามารถติดตั้งและบำรุงรักษาได้ง่าย
  • ความน่าเชื่อถือ: มีความน่าเชื่อถือสูงในการใช้งาน

ข้อเสีย:

  • ความแม่นยำไม่สูงเท่าเกียร์ฮาร์มอนิก: เหมาะกับการใช้งานที่ไม่ต้องการความแม่นยำสูงมาก
  • อัตราทดจำกัด: มีข้อจำกัดในการให้อัตราทดที่สูง

เกียร์เพลเนตารี

ข้อดี:

  • อัตราทดสูง: สามารถให้อัตราทดที่สูงในขนาดที่ค่อนข้างเล็ก
  • การกระจายแรงบิด: มีการกระจายแรงบิดได้ดี เพิ่มความน่าเชื่อถือ
  • ความสามารถในการรับแรงบิดสูง: เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการแรงบิดสูง

ข้อเสีย:

  • ความซับซ้อนในการออกแบบและผลิต: ทำให้มีราคาสูงกว่าเกียร์ชนิดอื่นๆ
  • ความซับซ้อนในการบำรุงรักษา: ต้องการความเชี่ยวชาญในการบำรุงรักษา

เกียร์วอร์ม

ข้อดี:

  • อัตราทดสูง: สามารถให้อัตราทดสูงในขนาดที่ค่อนข้างเล็ก
  • การติดตั้งที่หลากหลาย: สามารถติดตั้งในหลายทิศทาง
  • การล็อคตัวเอง: สามารถป้องกันการหมุนย้อนกลับได้

ข้อเสีย:

  • การสูญเสียพลังงาน: มีการสูญเสียพลังงานจากแรงเสียดทานสูง
  • ความร้อนที่เกิดขึ้น: อาจต้องการระบบระบายความร้อน

แต่ละประเภทของเกียร์มีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกัน การเลือกใช้เกียร์จึงควรพิจารณาจากความต้องการของการใช้งาน ความจำเป็นในเรื่องของความแม่นยำ, อัตราทด, การรับแรงบิด, ค่าใช้จ่าย และความเรียบง่ายในการบำรุงรักษา

 

การเปรียบเทียบระหว่างเกียร์ฮาร์มอนิก (Harmonic Gear) กับเกียร์ไซคลอยด์ (Cycloidal Gear) เป็นการเปรียบเทียบระหว่างสองเทคโนโลยีในการส่งกำลังที่มีความแม่นยำและอัตราทดสูง ทั้งสองประเภทของเกียร์นี้มีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันและมีความเหมาะสมกับการใช้งานในแอปพลิเคชั่นที่แตกต่างกันเช่นกัน:

เกียร์ฮาร์มอนิก

ข้อดี:

  • ความแม่นยำสูง: ให้ความแม่นยำในการส่งกำลังสูงมาก เหมาะกับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำและการตอบสนองที่ดี
  • อัตราทดสูง: สามารถให้อัตราทดที่สูงในขนาดที่เล็กกระทัดรัด
  • น้ำหนักเบาและขนาดเล็ก: เหมาะสำหรับการใช้งานในพื้นที่จำกัด
  • การสึกหรอต่ำ: มีจุดสัมผัสฟันเกียร์น้อย ลดการสึกหรอ

ข้อเสีย:

  • ราคาสูง: เนื่องจากความซับซ้อนในการผลิต
  • ความร้อนในการทำงาน: อาจต้องการระบบระบายความร้อนเพิ่มเติม
  • ความซับซ้อนในการติดตั้งและบำรุงรักษา

เกียร์ไซคลอยด์

ข้อดี:

  • ความทนทาน: มีความทนทานต่อแรงกระแทกและการสึกหรอ ทำให้เหมาะกับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่หนักหน่วง
  • ความสามารถในการรับแรงบิดสูง: สามารถรับแรงบิดได้สูงเนื่องจากมีพื้นที่สัมผัสฟันเกียร์มากกว่า
  • การลดความเร็วและเพิ่มแรงบิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ: มีอัตราทดที่สูงและการกระจายแรงบิดที่ดี
  • ราคาต่ำกว่าเกียร์ฮาร์มอนิก: สามารถผลิตได้ในราคาที่ต่ำกว่า

ข้อเสีย:

  • ขนาดและน้ำหนัก: อาจมีขนาดและน้ำหนักมากกว่าเกียร์ฮาร์มอนิกเมื่อเทียบกันที่อัตราทดเท่ากัน
  • ความซับซ้อนในการผลิต: การออกแบบและผลิตเกียร์ไซคลอยด์อาจซับซ้อนกว่า
  • ความแม่นยำ: แม้จะมีความแม่นยำในระดับสูง แต่อาจไม่เทียบเท่าเกียร์ฮาร์มอนิกในบางการใช้งาน

ในการเลือกใช้เกียร์ฮาร์มอนิกหรือเกียร์ไซคลอยด์ ควรพิจารณาจากความต้องการของแอปพลิเคชัน เช่น ความต้องการความแม่นยำ, ความทนทานต่อแรงกระแทก, การรับแรงบิด, ข้อจำกัดเรื่องพื้นที่, และงบประมาณ การเลือกใช้เกียร์ชนิดใดชนิดหนึ่งจึงควรอิงตามข้อกำหนดเหล่านี้เพื่อให้ได้ประสิทธิผลที่ดีที่สุดในการใช้งาน.

 

 สำหรับท่านผู้ที่สนใจสามารถกดลิงค์เพื่อสั่งซื้อสินค้าของเราได้ตามลิงค์นี้

 

 

วัตถุประสงค์ของบทความนี้

ในบทความนี้ เราจะควบคุม XY Robot โดยใช้บอร์ด ESP32 และ สมาร์ทโฟน ผ่าน Bluetooth " แบบง่าย ๆ เพื่อให้เข้าใจการควบคุมการเคลื่อนที่เบื้องต้น " เพื่อเรียนรู้การควบคุมขั้นสูงต่อไป

 

อุปกรณ์ที่จำเป็น

บอร์ด ESP32

บอร์ด CNC Shield

A4988 Motor Controller Module

Smartphone

lm2596 Dc-Dc Stepdown

Auto XY ท่านสามารถซื้อได้ตาม Link นี้ 

 

 

วงจร

 

 

 

Microcontroller Program Code 

ส่วนโปรแกรมที่ช่วยให้เชื่อมต่อบอร์ด ESP32 กับ สมาร์ทโฟนและรับข้อความที่มีคำสั่งของรถ โดยใช้ Arduino IDE

#include <BluetoothSerial.h>
BluetoothSerial SerialBT;


String state; 
const int Pulse = 12;
const int Direction = 26;
const int Pulse2 = 14;
const int Direction2 = 25;

 

void setup() {
Serial.begin(115200);
SerialBT.begin("ESP32");
pinMode(Pulse, OUTPUT);
pinMode(Direction, OUTPUT);
pinMode(Pulse2, OUTPUT);
pinMode(Direction2, OUTPUT);
}

void loop() {
if (SerialBT.available()) { 
state = SerialBT.readString();
}

Serial.println(state);

if (state == "left") {
digitalWrite(Pulse, HIGH);
digitalWrite(Direction, HIGH);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(Pulse, LOW);
delayMicroseconds(10);
} else if (state == "right") {
digitalWrite(Pulse, HIGH);
digitalWrite(Direction, LOW);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(Pulse, LOW);
delayMicroseconds(10);
} else if (state == "forward") {
digitalWrite(Pulse2, HIGH);
digitalWrite(Direction2, HIGH);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(Pulse2, LOW);
delayMicroseconds(10);
} else if (state == "backward") {
digitalWrite(Pulse2, HIGH);
digitalWrite(Direction2, LOW);
delayMicroseconds(1);
digitalWrite(Pulse2, LOW);
delayMicroseconds(10);
} else if (state == "stop") {
digitalWrite(Pulse, LOW);
digitalWrite(Direction, LOW);
digitalWrite(Pulse, LOW);
digitalWrite(Pulse2, LOW);
digitalWrite(Direction2, LOW);
digitalWrite(Pulse2, LOW);
}
}

 

Application with App Inventor

เราจะสร้างแอปพลิเคชันมือถือด้วย App Inventor ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุม Auto XY ด้วยสมาร์ทโฟนได้ เราออกแบบแอปพลิเคชันด้วยภาพต่อไปนี้ :

 ภาพตัวอย่าง

 

Programming with App Inventor

ในการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชัน App Inventor จะใช้ภาษา Blocks ซึ่งช่วยให้คุณสามารถสร้างโปรแกรมในรูปแบบของบล็อกไดอะแกรม ใช้งานง่ายมาก แต่ต้องใช้ตรรกะในการเขียนโปรแกรมเล็กน้อย

นี่คือโปรแกรมของแอปพลิเคชันที่สร้างขึ้นใน App Inventor (click บนรูปเพื่อดูขนาดจริง)

 

 

 

 

VDO

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

  เรื่องของ Robot ซึ่งเป็นความฝันที่ทุกคนอยากจะเป็น และอยากจะมีความรู้ อยากจะเล่นกับมันการควบคุมแขนกลหรือรูปแบบของโรบอทแบบอื่น แต่ไม่ทราบหรือไม่มีแนวทางว่าจะเริ่มต้นอย่างไร 

Service Robot สำหรับการให้บริการช่วยเหลือขั้นพื้นฐาน ทางการแพทย์

ปัจจัยหลักๆที่ต้องทำ คือ จะต้องทำงานแทนคน หรือ ผู้ให้บริการทางการแพทย์ หรือ พยาบาล โดยที่ ควรจะเป็นระบบอัตโนมัติทั้งหมด ตั้งแต่ เริ่มต้นการทำงาน การแก้ไขปัญหาจนกระทั่งจบการทำงาน ยกตัวอย่างโจทย์ที่เราได้มาคือช่วงที่เกิดโควิด สำหรับโรงพยาบาลสนามสิ่งที่ลำบากและยากคือการบริการผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงสูง Robot ก็ควรที่จะทำงานแทนบุคลากรทางการแพทย์ โดยที่ไม่ต้องมีการควบคุมจากมนุษย์ เพราะ การควบคุมจากมนุษย์มันจะต้องมีการฝึกฝนฝึกทักษะอีกมากมายหน้าที่ของ โรบอทเบื้องต้น คือ ทำงานประจำ เช่น ตรวจวัดค่าออกซิเจน วัดอุณหภูมิ และ ส่งรายงานผลไปยังเซิร์ฟเวอร์เพื่อประมวลผลหรือทำงานอื่นต่อไป และนี่คือ จุดเริ่มต้นของ Project นี้

 เรื่องของ Robot ซึ่งเป็นความฝันที่ทุกคนอยากจะเป็น และอยากจะมีความรู้ อยากจะเล่นกับมันการควบคุมแขนกลหรือรูปแบบของโรบอทแบบอื่น แต่ไม่ทราบหรือไม่มีแนวทางว่าจะเริ่มต้นอย่างไร