ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก
หุ่นยนต์จิ๋วพลังแสง! รูปทรงหยดน้ำ กระโดดสูง 80 เท่า ต่อยอดสำรวจพื้นที่เข้าถึงยาก
เทคโนโลยี

หุ่นยนต์จิ๋วพลังแสง! รูปทรงหยดน้ำ กระโดดสูง 80 เท่า ต่อยอดสำรวจพื้นที่เข้าถึงยาก

ขนิษฐา จันทร์ทร 01 ก.ย. 695 นาที3 ชั่วโมงที่แล้ว

นักวิจัยพัฒนา "หุ่นยนต์นิ่มทรงหยดน้ำ" ขับเคลื่อนด้วยแสงอินฟราเรด กระโดดต่อเนื่องได้สูงกว่าขนาดตัวถึง 80 เท่า โดยไม่ต้องพึ่งพากลไกซับซ้อน หวังต่อยอดสำรวจพื้นภัยพิบัติและเข้าถึงยาก

ขนาดตัวอักษร

นักวิจัยพัฒนา "หุ่นยนต์นิ่มทรงหยดน้ำ" ขับเคลื่อนด้วยแสงอินฟราเรด กระโดดต่อเนื่องได้สูงกว่าขนาดตัวถึง 80 เท่า โดยไม่ต้องพึ่งพากลไกซับซ้อน หวังต่อยอดสำรวจพื้นภัยพิบัติและเข้าถึงยาก

นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการสร้างหุ่นยนต์แบบนิ่ม (Soft Robotics) ขนาดจิ๋วที่สามารถ "กระโดดได้ต่อเนื่องไม่สิ้นสุด" ตราบใดที่ได้รับการกระตุ้นจากแสง นวัตกรรมนี้ถือเป็นการปลดล็อกข้อจำกัดทางวิศวกรรมแบบเดิมที่ต้องใช้ระบบกลไกหรือคำสั่งอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนในการรีเซตตัวเองก่อนการกระโดดแต่ละครั้ง

เปลี่ยนพลังงานแสงสู่แรงดีดตัว

โดยทั่วไป หุ่นยนต์ขนาดเล็กมักถูกจำกัดด้วยน้ำหนักของแบตเตอรี่และระบบมอเตอร์ขนาดใหญ่ ทำให้การเคลื่อนที่ในพื้นที่ขรุขระเป็นไปได้ยาก แต่หุ่นยนต์แบบนิ่มรุ่นนี้ใช้แนวคิดทางวัสดุศาสตร์เข้ามาแก้ปัญหา ตัวหุ่นประกอบขึ้นจากเส้นริบบิ้นยางสังเคราะห์ชนิดพิเศษที่ตอบสนองต่อความร้อนจากแสง (Liquid Crystal Elastomer) ขมวดเป็นห่วงทรงหยดน้ำ โดยมีหลอดอะลูมิเนียมรูปตัววี (V-shape) ติดตั้งไว้ที่ปลายด้านหนึ่ง

เมื่อฉายแสงอินฟราเรดลงบนตัวหุ่นยนต์ ความร้อนจะทำให้ผิวสัมผัสของยางบิดตัวและพยายามหมุนรอบตัวเอง ทว่าโครงเหล็กตัววีที่ติดอยู่ตรงปลายจะทำหน้าที่ยึดเหนี่ยวกับพื้นดินไม่ให้ตัวหุ่นหมุนได้อย่างอิสระ ส่งผลให้เกิดความตึงเครียดของแรงบิด (Torsion) ที่สะสมพลังงานยืดหยุ่นไว้มากขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งถึงจุดวิกฤติ โครงสร้างปลายตัววีจะเกิดการดีดกระแทกพื้นอย่างรุนแรง ส่งผลให้ตัวหุ่นยนต์ลอยตัวพุ่งทะยานขึ้นสู่อากาศ และเมื่อลอยอยู่กลางอากาศ หุ่นยนต์จะคืนรูปกลับสู่สภาพเดิมโดยอัตโนมัติ ทำให้พร้อมสำหรับการบิดสะสมพลังงานและกระโดดในรอบถัดไปทันทีโดยไม่ต้องพัก

การทดสอบการกระโดดของหุ่นยนต์หยดน้ำ

ปรับองศาเปลี่ยนรูปแบบการเคลื่อนที่

งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ทแคโรไลนา (North Carolina State University) ประเทศสหรัฐอเมริกา นำโดยทีมนักวิจัยที่นำโดย รศ.ดร. Jie Yin และ ดร. Fangjie Qi ได้ค้นพบว่า การปรับเปลี่ยนทางเรขาคณิตเพียงเล็กน้อยสามารถเปลี่ยนพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ได้อย่างสิ้นเชิง

ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่า หากกำหนดมุมของปลายรูปตัววีไว้ที่ 120 องศา หุ่นยนต์จะเคลื่อนที่ด้วยการคืบคลานไปข้างหน้า หากลดมุมลงเหลือ 90 องศา หุ่นยนต์จะเปลี่ยนเป็นการกระโดดพุ่งไปข้างหน้า และหากบีบมุมให้แคบลงเหลือ 50 องศา หุ่นยนต์จะกระโดดลอยตัวขึ้นในแนวดิ่ง ซึ่งในโครงสร้างที่ออกแบบไว้สมบูรณ์ที่สุด หุ่นยนต์ตัวจิ๋วนี้สามารถกระโดดสูงในแนวดิ่งได้มากกว่าความสูงของตัวมันเองถึง 80 เท่า และกระโดดไกลไปข้างหน้าได้มากกว่าความยาวลำตัวถึง 3 เท่า นอกจากนี้ การถ่วงน้ำหนักเล็กน้อยที่ส่วนโค้งยังช่วยปรับศูนย์ถ่วงให้กระโดดได้เสถียรยิ่งขึ้น เหมือนนักว่ายน้ำที่เอียงตัวก่อนกระโดดออกจากแท่น

ก้าวข้ามขีดจำกัดมอเตอร์และชิปประมวลผล

เทคโนโลยีหุ่นยนต์แบบเดิมมักพึ่งพาชิปประมวลผล เซนเซอร์ตรวจจับ และมอเตอร์ไฟฟ้าในการควบคุมท่วงท่าการเคลื่อนที่ ซึ่งทำให้หุ่นยนต์มีน้ำหนักมาก สุ่มเสี่ยงต่อการชำรุดเมื่อเกิดแรงกระแทก และใช้พลังงานสูง การพัฒนาหุ่นยนต์แบบนิ่มไร้สายวงจรนี้จึงถือเป็นการเปลี่ยนผ่านสำคัญสู่เทคโนโลยี "Physical Intelligence" หรือการออกแบบให้โครงสร้างและวัสดุทำงานได้ด้วยตนเองตามกฎทางฟิสิกส์

ภาพขยายหุ่นยนต์หยดน้ำในห้องทดลอง

ข้อดีคือ หุ่นยนต์ชนิดนี้ไม่มีชิ้นส่วนเฟืองหรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่เปราะบาง ทำให้สามารถลุยไปในพื้นที่เสี่ยงภัยพิบัติหรือสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายได้ดี การทดสอบในห้องปฏิบัติการยืนยันว่า หุ่นยนต์หยดน้ำสามารถกระโดดข้ามสิ่งกีดขวาง ข้ามเนินลาด และเดินทางผ่านพื้นผิวธรรมชาติที่หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นกรวด ทราย พื้นหญ้า เศษไม้ หรือแม้แต่การเคลื่อนที่บนผิวน้ำได้อย่างไร้ปัญหา

ต่อยอดหุ่นยนต์จิ๋วเพื่อกู้ภัยและสิ่งแวดล้อม

แม้นวัตกรรมนี้จะยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาขั้นพื้นฐานในห้องทดสอบ แต่นักวิจัยมองเห็นศักยภาพในการนำไปต่อยอดใช้จริงในอนาคต โดยเฉพาะการประยุกต์ใช้ในภารกิจหุ่นยนต์กลุ่มก้อน (Swarm Robotics) ที่ปล่อยหุ่นยนต์นิ่มขนาดเล็กจำนวนมากพร้อมกัน เพื่อกระจายกำลังสำรวจพื้นที่ภัยพิบัติที่ซากอาคารพังทลาย ซึ่งหุ่นยนต์ขนาดใหญ่หรือมนุษย์ไม่สามารถแทรกตัวเข้าไปได้

นอกจากนี้ ยังสามารถนำไปใช้ในการตรวจวัดสภาพแวดล้อม การติดตามมลพิษในพื้นที่เข้าถึงยาก หรือการส่งหุ่นยนต์จิ๋วเข้าไปสำรวจภูมิประเทศขรุขระบนดาวดวงอื่น โดยพึ่งพาเพียงแสงอาทิตย์หรือแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดจากระยะไกลในการขับเคลื่อน โดยไม่ต้องกังวลเรื่องแบตเตอรี่หมดหรือกลไกติดขัด

การพัฒนาหุ่นยนต์แบบนิ่มพลังแสงที่กระโดดและรีเซตตัวเองได้ต่อเนื่อง ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญของวงการวัสดุศาสตร์และหุ่นยนต์ศาสตร์ การตัดชิปประมวลผลและแบตเตอรี่ออก แล้วแทนที่ด้วยกลไกเรขาคณิตอันชาญฉลาด ไม่เพียงแต่ลดต้นทุนและน้ำหนัก แต่ยังเปิดโอกาสใหม่ ๆ ในการสร้างนวัตกรรมสำรวจพื้นที่เปราะบาง ในอนาคตเราอาจได้เห็นหุ่นยนต์นิ่มขนาดจิ๋วเหล่านี้ทำงานร่วมกันเป็นกลุ่มเพื่อช่วยกู้ชีวิตผู้ประสบภัย หรือปฏิบัติการกู้โลกในพื้นที่วิบากได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: ncsu, robotics, techxplore, nanowerk 
ที่มาภาพ: ncsu

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

บทความที่เกี่ยวข้อง

Data Center ผุดกลางเมือง จากพระราม 9 ถึงรามคำแหง 28 กับช่องโหว่กฎหมาย ใครกำกับดูแล ?เทคโนโลยี

Data Center ผุดกลางเมือง จากพระราม 9 ถึงรามคำแหง 28 กับช่องโหว่กฎหมาย ใครกำกับดูแล ?

ชวนอ่านปรากฏการณ์ Data Center ศูนย์ข้อมูลใหญ่ ที่ตั้งอยู่ใจกลางกรุง ท่ามกลางการตั้งคำถามของสังคม เรื่องผลกระทบสิ่งแวดล้อมและช่องโหว่กฎหมาย

01 ก.ย. 69|3 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
แปะกันโอเวอร์โดส! แผ่นแปะจิ๋วตรวจวัดยาแก้ปวด ป้องกันใช้ยาเกินขนาดอัตโนมัติเทคโนโลยี

แปะกันโอเวอร์โดส! แผ่นแปะจิ๋วตรวจวัดยาแก้ปวด ป้องกันใช้ยาเกินขนาดอัตโนมัติ

นักวิจัยพัฒนาแผ่นแปะอัจฉริยะที่สามารถตรวจจับระดับยาแก้ปวดในร่างกาย และปล่อยยาต้านฤทธิ์โดยอัตโนมัติเมื่อพบความเสี่ยง หวังเป็นตัวช่วยฉุกเฉินให้ผู้ที่อาจรับยาเกินขนาด

01 ก.ย. 69|3 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
Data Center โตตาม AI! โจทย์ท้าทาย..สร้างอย่างไร? ให้ยั่งยืนเทคโนโลยี

Data Center โตตาม AI! โจทย์ท้าทาย..สร้างอย่างไร? ให้ยั่งยืน

ยุคนี้ใคร ๆ ก็ใช้ AI (ปัญญาประดิษฐ์) ทั้งองค์กร-ผู้คนทั่วไปอย่างรวดเร็ว สิ่งที่ตามมาก็คือ การเติบโตของ Data Center ซึ่งเป็นศูนย์ข้อมูลที่มีโครงสร้างขนาดใหญ่ซึ่งใช้พลังการประมวลผลที่จำเป็น

01 ก.ย. 69|3 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →