นักวิจัยพัฒนามือจับหุ่นยนต์แบบนิ่มที่เลียนแบบการสัมผัสของงวงช้าง พร้อมเซนเซอร์รับแรงกดหลายทิศทาง ช่วยให้หุ่นยนต์หยิบจับวัตถุได้อย่างนุ่มนวล ลดความเสียหาย และสัมผัสใกล้เคียงความสามารถของมือมนุษย์
การทำให้หุ่นยนต์จับสิ่งของได้เหมือนมนุษย์ยังเป็นความท้าทายสำคัญของวงการหุ่นยนต์ เพราะนอกจากต้องรู้ตำแหน่งของวัตถุแล้ว ยังต้องรับรู้ "แรงสัมผัส" เพื่อไม่ให้บีบแรงเกินไปหรือทำของหลุดมือ ทีมนักวิจัยญี่ปุ่นได้พัฒนามือจับหุ่นยนต์แบบนิ่มที่ได้รับแรงบันดาลใจจากงวงช้าง ซึ่งสามารถรับรู้แรงกดจากหลายทิศทางพร้อมกับปรับแรงจับได้อย่างต่อเนื่อง ช่วยให้หุ่นยนต์จัดการวัตถุที่บอบบางได้อย่างปลอดภัย
เลียนแบบ "งวงช้าง" และการสัมผัสของมนุษย์
งวงช้างถือเป็นอวัยวะที่มีความสามารถพิเศษ ทั้งแข็งแรงพอจะยกของหนัก และละเอียดอ่อนพอจะหยิบวัตถุขนาดเล็กได้ นักวิจัยจึงนำแนวคิดนี้มาพัฒนาเป็นมือจับหุ่นยนต์แบบนิ่มที่สามารถโค้งงอและปรับรูปร่างตามวัตถุได้
จุดเด่นสำคัญอยู่ที่การติดตั้งเซนเซอร์รับแรงสัมผัสชนิดใหม่ไว้ภายในปลายมือจับ ทำให้หุ่นยนต์ไม่เพียงรับรู้ว่ากำลังสัมผัสวัตถุเท่านั้น แต่ยังทราบทิศทางและระดับของแรงกดที่เกิดขึ้นแบบเรียลไทม์ เมื่อเซนเซอร์ตรวจพบว่าแรงกดมากหรือน้อยเกินไป ระบบจะปรับแรงจับทันที ช่วยลดโอกาสที่วัตถุจะเสียหายหรือหลุดจากมือจับ
แนวคิดนี้ทำให้หุ่นยนต์ไม่ต้องอาศัยการมองเห็นเพียงอย่างเดียว แต่สามารถ "รับรู้ผ่านการสัมผัส" คล้ายกับที่มนุษย์ใช้ปลายนิ้วประเมินความแข็ง ความลื่น หรือรูปร่างของวัตถุระหว่างการหยิบจับ
ระบบสัมผัสที่ตอบสนองได้หลายทิศทาง
งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ จาก สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงแห่งญี่ปุ่น (Japan Advanced Institute of Science and Technology: JAIST) ได้พัฒนาระบบที่เรียกว่า EleTac ซึ่งเป็นเซนเซอร์สัมผัสสำหรับหุ่นยนต์แบบอ่อนนุ่ม
ความแตกต่างของระบบนี้คือ เซนเซอร์สามารถตรวจจับแรงได้หลายแกนพร้อมกัน ทั้งแรงกด แรงเฉือน และทิศทางของการสัมผัส ต่างจากเซนเซอร์ทั่วไปที่มักวัดได้เพียงแรงกดในแนวดิ่ง ส่งผลให้หุ่นยนต์สามารถรับรู้ได้ว่าวัตถุกำลังลื่น กำลังถูกดัน หรือกำลังเปลี่ยนตำแหน่งระหว่างการจับ
ทีมวิจัยยังออกแบบให้เซนเซอร์สามารถทำงานร่วมกับโครงสร้างอ่อนนุ่มของมือจับได้โดยไม่สูญเสียความยืดหยุ่น ซึ่งเป็นข้อจำกัดสำคัญของหุ่นยนต์แบบ Soft Robotics
ช่วยให้หุ่นยนต์หยิบของได้อ่อนโยนขึ้น
ความสามารถในการรับรู้แรงสัมผัสอย่างละเอียดทำให้มือจับชนิดนี้สามารถจัดการวัตถุที่มีรูปร่างและความแข็งแตกต่างกันได้ดีขึ้น ไม่ว่าจะเป็นผลไม้ แก้ว ภาชนะพลาสติก หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก โดยไม่ต้องตั้งค่าแรงจับล่วงหน้าสำหรับวัตถุแต่ละประเภท
นอกจากนี้ ระบบยังช่วยให้หุ่นยนต์ปรับการจับได้ทันทีเมื่อวัตถุเริ่มลื่น ลดความจำเป็นในการใช้แรงบีบมากเกินไป ซึ่งนอกจากจะช่วยลดความเสียหายของสินค้าแล้ว ยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานในสายการผลิต คลังสินค้า และศูนย์กระจายสินค้า ที่ต้องหยิบจับสินค้าหลากหลายประเภทอย่างต่อเนื่อง
นักวิจัยมองว่าการรับรู้ผ่านการสัมผัสจะมีบทบาทสำคัญไม่แพ้ระบบกล้องและปัญญาประดิษฐ์ เพราะในหลายสถานการณ์ เช่น วัตถุถูกบัง หรือสภาพแสงไม่เหมาะสม การใช้ข้อมูลจากแรงสัมผัสจะช่วยให้หุ่นยนต์ตัดสินใจได้แม่นยำขึ้น
ก้าวสำคัญสู่หุ่นยนต์ที่ทำงานร่วมกับมนุษย์
อีกหนึ่งเป้าหมายของเทคโนโลยีนี้คือการทำให้หุ่นยนต์สามารถทำงานร่วมกับมนุษย์ได้อย่างปลอดภัยมากขึ้น เนื่องจากมือจับแบบอ่อนนุ่มสามารถดูดซับแรงกระแทกและลดความเสี่ยงจากการสัมผัสโดยตรง
ในอนาคต เทคโนโลยีลักษณะนี้อาจถูกนำไปประยุกต์ใช้กับหุ่นยนต์ดูแลผู้สูงอายุ หุ่นยนต์ช่วยงานในโรงพยาบาล หุ่นยนต์เก็บเกี่ยวผลผลิตทางการเกษตร รวมถึงแขนกลในโรงงานที่ต้องจัดการสินค้าบอบบาง ซึ่งล้วนต้องอาศัยทั้งความแม่นยำและความนุ่มนวลในการหยิบจับ
นักวิจัยยังมองว่าการผสานข้อมูลจากการมองเห็น การสัมผัส และระบบปัญญาประดิษฐ์ จะช่วยให้หุ่นยนต์สามารถเรียนรู้วิธีจับวัตถุใหม่ ๆ ได้ด้วยตนเอง และปรับตัวกับสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนได้ดีขึ้น
การพัฒนามือจับหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากงวงช้างสะท้อนให้เห็นว่า "การสัมผัส" กำลังกลายเป็นความสามารถสำคัญของหุ่นยนต์ยุคใหม่ ไม่ใช่เพียงการหยิบจับวัตถุให้สำเร็จ แต่ต้องทำได้อย่างนุ่มนวล ปลอดภัย และปรับตัวตามสถานการณ์จริง หากเทคโนโลยีนี้ได้รับการต่อยอดอย่างต่อเนื่อง ก็อาจเป็นอีกก้าวสำคัญที่ทำให้หุ่นยนต์สามารถทำงานร่วมกับมนุษย์ในชีวิตประจำวันและภาคอุตสาหกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร
ที่มาข้อมูล: jaist, techxplore, eurekalert, newatlas
ที่มาภาพ: jaist
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
