มือเบากว่าคน! มือหุ่นยนต์เก็บผลไม้ มีเซนเซอร์เช็กความสุก เก็บได้ไม่ช้ำ

“มือหุ่นยนต์เก็บผลไม้” ใช้เทคโนโลยีหุ่นยนต์แบบนิ่ม (Soft Robotics) ที่ผสานวัสดุซิลิโคนยืดหยุ่นเข้ากับเซนเซอร์ตรวจจับความดันและแสง ช่วยให้หุ่นยนต์สามารถเช็กความสุกและเก็บเกี่ยวผลไม้ผิวบางอย่างสตรอว์เบอร์รีได้โดยไม่ช้ำ

นักวิทย์พัฒนาเทคโนโลยี “มือหุ่นยนต์แบบนิ่ม” ที่ออกแบบมาให้มีกลไกหยิบจับอันนุ่มนวลและติดตั้งระบบเซนเซอร์ตรวจสอบความสุกงอมก่อนลงมือเด็ด นวัตกรรมนี้ไม่เพียงช่วยลดความเสียหายของผลผลิต แต่ยังช่วยแก้ปัญหาขาดแคลนแรงงานในภาคเกษตรกรรมได้ด้วย

ระบบสัมผัสเลียนแบบมือมนุษย์

ที่ผ่านมา หุ่นยนต์ในอุตสาหกรรมมักทำจากโลหะหรือพลาสติกแข็ง ซึ่งแม้จะมีความแม่นยำสูง แต่ไม่สามารถนำมาใช้เก็บเกี่ยวผลไม้เปลือกบางอย่างสตรอว์เบอร์รี บลูเบอร์รี หรือมะเขือเทศได้ เพราะแรงกดที่มากเกินไปจะทำให้ผลผลิตช้ำและเสียหาย

ทีมนักวิจัยจึงได้เปลี่ยนแนวคิดมาใช้เทคโนโลยี "ซอฟต์โรบอติกส์" (Soft Robotics) หรือหุ่นยนต์แบบนิ่ม โดยตัวนิ้วกลของหุ่นยนต์ทำจากวัสดุประเภทซิลิโคนที่มีความยืดหยุ่นสูง มีโครงสร้างภายในเป็นช่องว่างที่ควบคุมการเคลื่อนไหวด้วยแรงดันลม (Pneumatic Actuators) ทำให้กลไกการงอนิ้วหยิบจับมีความนุ่มนวลและยืดหยุ่นตามรูปทรงของผลไม้ เลียนแบบการเคลื่อนไหวและการลงน้ำหนักมือของมนุษย์ได้อย่างไร้รอยต่อ

ภาพการทดสอบใช้ แขนกลหุ่นยนต์เก็บผลไม้ ในห้องแล็บ

“เซนเซอร์อัจฉริยะ” วัดความสุกก่อนเด็ด

นวัตกรรมนี้ไม่ได้มีดีแค่ความนุ่มนวล แต่ยังติดตั้งระบบประสาทสัมผัสจำลอง โดยมี Anand Mishra นักวิจัยและวิศวกรผู้เชี่ยวชาญ เป็นกำลังสำคัญในงานวิจัยนี้ ร่วมกับทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเวสต์เวอร์จิเนีย (West Virginia University) ประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งงานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications

ทีมวิจัยได้บูรณาการเซนเซอร์สองรูปแบบไว้ที่บริเวณปลายนิ้วหุ่นยนต์ ได้แก่ เซนเซอร์ตรวจจับความดัน (Pressure Sensor) เพื่อควบคุมไม่ให้หุ่นยนต์ออกแรงบีบผลไม้แรงเกินไป และเซนเซอร์ตรวจจับแสงหรือสี (Optical Sensor) ทำหน้าที่สแกนสภาพผิวภายนอกและประเมินระดับความสุกงอมของผลไม้ได้แบบเรียลไทม์ ทำให้ระบบคอมพิวเตอร์สามารถตัดสินใจได้ทันทีว่า ผลไม้ลูกไหนพร้อมเก็บเกี่ยว หรือลูกไหนควรปล่อยทิ้งไว้ให้สุกกว่านี้ ซึ่งถือเป็นการทลายข้อจำกัดเดิม ๆ ของหุ่นยนต์รุ่นเก่าที่แยกแยะความพร้อมของผลผลิตไม่ได้

เซนเซอร์ปลายนิ้วมือ ช่วยเก็บได้แม่นยำขึ้น

ความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างเทคโนโลยีใหม่นี้กับระบบอัตโนมัติในอดีต คือ “ความสามารถในการปรับตัว” หุ่นยนต์เก็บเกี่ยวทั่วไปมักใช้ระบบกล้องสองมิติหรือสามมิติตรวจสอบจากระยะไกล ซึ่งมักเจอปัญหาใบไม้บดบังผลไม้ หรือแสงแดดที่ทำให้การประมวลผลสีผิดเพี้ยน

แต่การฝังเซนเซอร์ไว้ที่ปลายนิ้วกลโดยตรง ช่วยให้หุ่นยนต์สามารถรับรู้ข้อมูลทางกายภาพได้ทันทีที่สัมผัสผิวผลไม้ นอกจากนี้ ตัววัสดุซิลิโคนยังมีความทนทานต่อสภาพอากาศ ล้างทำความสะอาดง่ายเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของเชื้อโรคระหว่างต้นไม้

ช่วยลดต้นทุนและแก้ปัญหาขาดแคลนแรงงาน

การเข้ามาของเทคโนโลยีนี้ส่งผลดีต่อห่วงโซ่อาหารในหลายมิติ โดยเฉพาะกลุ่มเกษตรกรและผู้ประกอบการฟาร์มในแง่ของการลดต้นทุนและแก้ปัญหาการขาดแคลนแรงงานได้ ทั้งยังช่วยลดอัตราการสูญเสียผลผลิตระหว่างเก็บเกี่ยว (Food Loss) ให้เป็นศูนย์ ส่งผลให้เกษตรกรมีรายได้การผลิตแบบเต็มเม็ดเต็มหน่วยมากขึ้น

ในขณะเดียวกัน ผู้บริโภคเองก็จะได้รับประทานผลไม้ที่สดใหม่ สภาพสมบูรณ์ 100% ไม่มีรอยช้ำเน่าเสีย แฝงไปด้วยคุณค่าทางสารอาหารที่ครบถ้วน เนื่องจากผลไม้ถูกเด็ดในระยะเวลาที่สุกงอมพอดีที่สุด ไม่ต้องรีบเก็บก่อนสุกเพื่อหนีปัญหาการช้ำเสียระหว่างขนส่ง

เทคโนโลยีมือหุ่นยนต์แบบนิ่มพร้อมเซนเซอร์เช็กความสุกนี้ แสดงให้เห็นว่าหุ่นยนต์ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในโรงงานอุตสาหกรรมหนักอีกต่อไป แต่สามารถพัฒนาให้มีความอ่อนโยนและชาญฉลาดจนเข้ามาทำงานร่วมกับธรรมชาติได้อย่างยอดเยี่ยม ในอนาคตอันใกล้ เราอาจได้เห็นการนำระบบนี้ไปประยุกต์ใช้กับการเก็บเกี่ยวพืชผลการเกษตรประเภทอื่น ๆ หรือแม้กระทั่งในอุตสาหกรรมการแพทย์และโลจิสติกส์ ซึ่งจะช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตของมนุษย์ และขับเคลื่อนระบบความมั่นคงทางอาหารของโลกให้ยั่งยืนต่อไป

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: wvutoday, interestingengineering, newatlas, nature
ที่มาภาพ: wvutoday, nature

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech