นักวิทย์พัฒนา “หุ่นยนต์ปมเชือก” ทำหน้าที่กระจายเมล็ดพันธุ์พืชที่สามารถเข้าถึงได้หลายพื้นที่ โดยหุ่นยนต์สามารถบินและกระโดดได้โดยไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ในการขับเคลื่อน

นักวิทยาศาสตร์พัฒนา "หุ่นยนต์ขนาดจิ๋ว" ที่เลียนแบบโครงสร้างปมเชือกและเมล็ดพันธุ์พืช เพื่อช่วยแก้ปัญหาการขาดแคลนพื้นที่สีเขียว หุ่นยนต์นี้ไม่มีการใช้งานแบตเตอรี่แต่สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยการบินและกระโดด เพื่อทำหน้าที่กระจายเมล็ดพันธุ์ในพื้นที่ห่างไกล ช่วยฟื้นฟูระบบนิเวศด้วยการผสานพลังของเทคโนโลยีในโลกดิจิทัล

กลไกที่ได้แรงบันดาลใจจากธรรมชาติ

นักวิจัยจากคณะวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์แห่งมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย (University of Pennsylvania School of Engineering and Applied Science) ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนา “หุ่นยนต์ปมเชือก” ขนาดจิ๋วที่มีโครงสร้างซับซ้อนในรูปแบบ "ปม" (Knots) ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจมาจากกลไกการเคลื่อนที่ของเมล็ดพันธุ์พืชในธรรมชาติ

โดยหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นจากวัสดุพอลิเมอร์ที่ไวต่อการกระตุ้นจากสภาพแวดล้อม ทำให้พวกมันสามารถเปลี่ยนรูปร่างและสะสมพลังงานศักย์เพื่อใช้ในการเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องพึ่งพาวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน หรือแบตเตอรี่ที่มีน้ำหนักมาก ซึ่งนับเป็นก้าวกระโดดครั้งสำคัญของวงการวิศวกรรมหุ่นยนต์ชีวภาพที่เน้นความเรียบง่ายแต่ทรงพลัง

เคลื่อนที่ด้วยการบินและกระโดด

ความสามารถที่โดดเด่นของหุ่นยนต์ปมเชือก คือการเคลื่อนที่แบบผสมผสาน (Multimodal Locomotion) โดยนักวิจัยได้ออกแบบโครงสร้างปมให้มีความยืดหยุ่นสูง เมื่อได้รับแรงกระตุ้นจากภายนอก เช่น การเปลี่ยนแปลงของความชื้นหรืออุณหภูมิ ปมเหล่านี้จะสามารถคลายตัวหรือดีดตัวออก ส่งผลให้หุ่นยนต์สามารถ "กระโดด" ข้ามสิ่งกีดขวางบนพื้นดินได้อย่างคล่องแคล่ว นอกจากนี้ ด้วยโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษและมีการออกแบบรูปทรงให้มีแรงยกคล้ายกับเมล็ดของต้นเมเปิล ทำให้พวกมันสามารถ "บิน" หรือร่อนไปตามกระแสลมได้ในระยะไกล ความสามารถนี้ช่วยให้การกระจายเมล็ดพันธุ์ทำได้ครอบคลุมพื้นที่กว้างกว่าการใช้แรงงานมนุษย์หรือเครื่องจักรขนาดใหญ่หลายเท่าตัว

ภาพจำลองของหุ่นยนต์ตั้งแต่ขั้นตอนแรก จนถึงการคลายตัว

ไร้แบตเตอรี่และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

นอกจากนี้ หุ่นยนต์ปมเชือกยังทำงานแบบ "ไร้แบตเตอรี่" (Battery-free) ซึ่งผลิตโดยสถาบันวิจัยด้านเทคโนโลยีชั้นนำจากประเทศสหรัฐอเมริกาที่เชี่ยวชาญด้านวัสดุอัจฉริยะ การที่หุ่นยนต์ไม่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าทำให้ไม่มีปัญหาเรื่องขยะอิเล็กทรอนิกส์ตกค้างในพื้นที่ป่าไม้ โดยอาศัยพลังงานจากสภาพแวดล้อมหรือพลังงานศักย์ที่สะสมอยู่ในโครงสร้างวัสดุเอง ประโยชน์ที่ได้รับจึงไม่ใช่แค่การปลูกป่า แต่คือการสร้างเครื่องมือที่ไม่ส่งผลกระทบเชิงลบต่อระบบนิเวศในระยะยาว หุ่นยนต์สามารถย่อยสลายได้ตามธรรมชาติเมื่อเสร็จสิ้นภารกิจ ทำให้เป็นมิตรต่อโลกอย่างแท้จริง และลดต้นทุนในการซ่อมบำรุงหรือการเก็บกู้ที่ยุ่งยาก

เปลี่ยนทุกพื้นที่ให้กลับมาเขียวขจี

เทคโนโลยีนี้ถูกออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาการปลูกป่าในพื้นที่เข้าถึงยาก เช่น หน้าผาสูงชัน พื้นที่ป่าลึกที่เสี่ยงอันตราย หรือบริเวณที่ได้รับความเสียหายจากไฟป่าอย่างหนัก โดยหุ่นยนต์ปมเชือกจะทำหน้าที่เป็น "พาหนะนำส่งเมล็ดพันธุ์" (Seed Carrier) ที่มีความแม่นยำสูง เมื่อหุ่นยนต์ร่อนลงสู่พื้นดินหรือกระโดดเข้าสู่จุดที่เหมาะสม กลไกของปมจะทำงานเพื่อฝังเมล็ดพันธุ์ลงในดินในระดับความลึกที่พอเหมาะสำหรับการเจริญเติบโต นวัตกรรมนี้ช่วยเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของต้นกล้า และทำให้การฟื้นฟูป่าไม้ทำได้ในสเกลที่ใหญ่ขึ้นอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ถือเป็นประโยชน์มหาศาลต่อหน่วยงานด้านการอนุรักษ์ธรรมชาติทั่วโลก

ตัวอย่างการทำงานของหุ่นยนต์ที่ช่วยหว่านเมล็ดพืช

หุ่นยนต์จิ๋วกับการตรวจวัดสภาพอากาศ

นอกเหนือจากการปลูกป่า หุ่นยนต์ปมเชือกนี้ยังมีเซนเซอร์ขนาดจิ๋วที่ใช้ในการตรวจวัดสภาพแวดล้อม เช่น ความชื้นในดิน อุณหภูมิ หรือระดับมลพิษในพื้นที่ที่มนุษย์เข้าไม่ถึง ข้อมูลเหล่านี้จะถูกส่งกลับมาเพื่อวิเคราะห์สถานภาพของระบบนิเวศแบบเรียลไทม์ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวางแผนการอนุรักษ์ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น การพัฒนาหุ่นยนต์ให้มีขนาดเล็กระดับมิลลิเมตรแต่มีความสามารถรอบด้านเช่นนี้ แสดงให้เห็นถึงทิศทางของเทคโนโลยีในอนาคตที่มุ่งเน้นการย่อส่วน (Miniaturization) และการทำงานร่วมกับธรรมชาติอย่างกลมกลืน เพื่อสร้างผลลัพธ์ที่ยิ่งใหญ่ในการปกป้องโลกใบนี้

นวัตกรรมหุ่นยนต์ปมเชือกขนาดจิ๋วนับเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของการผสานวิทยาศาสตร์เข้ากับการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม ด้วยความสามารถในการเคลื่อนที่ทั้งบินและกระโดดโดยไม่ใช้แบตเตอรี่ ทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการฟื้นฟูป่าไม้และเข้าถึงพื้นที่ทุรกันดาร ประโยชน์ของเทคโนโลยีนี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มจำนวนต้นไม้ แต่ยังเป็นการนำเสนอแนวทางการใช้เทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อโลกอย่างยั่งยืน

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: upenn, eurekalert, heise, techxplore
ที่มาภาพ: upenn

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

หุ่นยนต์ปมเชือก ขนาดเล็กจิ๋ว ไร้แบตเตอรี่ บิน-กระโดดได้ ตัวช่วยหว่านเมล็ดฟื้นฟูป่า