ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก

โดรนติดหนวด! โดรนจิ๋วติดตั้ง "หนวดสังเคราะห์" เลียนแบบหนู บินสำรวจที่มืดด้วยการสัมผัส

29 ต.ค. 696 นาที1 ชั่วโมงที่แล้ว

นักวิจัยพัฒนาหนวดสัมผัสเลียนแบบหนู ช่วยให้โดรนขนาดเล็กตรวจจับสิ่งกีดขวางและนำทางในพื้นที่มืดได้โดยไม่ต้องพึ่งกล้อง เทคโนโลยีนี้อาจต่อยอดสู่การสำรวจซากอาคาร ถ้ำ และพื้นที่เสี่ยงภัยที่การมองเห็นมีข้อจำกัดได้

ในภารกิจกู้ภัยหรือการสำรวจพื้นที่ปิดล้อม เช่น ซากตึกถล่ม ถ้ำ หรือท่อระบายน้ำใต้ดิน การใช้โดรนทั่วไปมักประสบปัญหาใหญ่ เนื่องจากแสงสว่างไม่พอ ควันบดบังการมองเห็น และกล้องหรือระบบเรดาร์ LiDAR มักมีน้ำหนักมากเกินไปสำหรับโดรนขนาดเล็ก ทีมนักวิจัยได้คิดค้นเซนเซอร์สัมผัสที่เลียนแบบกลไกการคลำทางของสัตว์จำพวกหนู ช่วยให้โดรนขนาดเล็กพิเศษสามารถ “คลำทาง” บินผ่านอุปสรรคในความมืดได้อย่างคล่องแคล่ว

โดรนไม่ต้องมองเห็น ก็ “คลำ” ทางไปต่อได้

เมื่อพูดถึงโดรนบินสำรวจ หลายคนอาจนึกถึงกล้องที่ช่วยให้ผู้ควบคุมมองเห็นเส้นทางและหลบหลีกสิ่งกีดขวาง แต่หากต้องบินเข้าไปในพื้นที่มืดสนิท มีฝุ่นหนาแน่น หรือมีควันจนกล้องทำงานได้ยาก การนำทางก็กลายเป็นความท้าทายสำคัญ

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟท์ (Delft University of Technology) ประเทศเนเธอร์แลนด์ นำโดย ดร. Salua Hamaza และ Chaoxiang Ye ได้ออกแบบระบบหนวดสัมผัสเลียนแบบหนูและสัตว์ฟันแทะ ซึ่งเป็นระบบประมวลผลอัจฉริยะที่ใช้หน่วยความจำเพียง 34 กิโลไบต์ ซึ่งน้อยมากจนสามารถทำงานบนไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาดจิ๋วบนตัวโดรนได้โดยตรง ระบบนี้จะคัดกรองสัญญาณรบกวนจากใบพัดออก และดึงเฉพาะข้อมูลการสัมผัสจริงมาใช้ในการตัดสินใจบินหลบหลีกได้อย่างรวดเร็ว

โดรนติดหนวด! โดรนจิ๋วติดตั้ง "หนวดสังเคราะห์" เลียนแบบหนู บินสำรวจที่มืดด้วยการสัมผัส

เลียนแบบหนวดหนู เปลี่ยนการสัมผัสเป็นระบบนำทาง

หนวดของหนูไม่ได้มีไว้เพียงรับรู้สิ่งที่อยู่ใกล้ตัว แต่ยังช่วยให้มันประเมินระยะห่างจากผนัง สำรวจช่องแคบ และเคลื่อนที่ในบริเวณที่แทบไม่มีแสงได้ เมื่อนำหลักการนี้มาประยุกต์ใช้กับโดรน นักวิจัยจึงออกแบบหนวดสังเคราะห์ที่สามารถตรวจจับการสัมผัสกับพื้นผิว แล้วเปลี่ยนข้อมูลที่ได้ให้เป็นสัญญาณสำหรับการนำทาง

หนวดสังเคราะห์นี้มีน้ำหนักรวมเพียง 3.2 กรัม และมีความยาวประมาณ 20 เซนติเมตร เมื่อติดตั้งไว้ด้านหน้าของโดรน หนวดจะทำหน้าที่สัมผัสพื้นผิวที่อยู่ใกล้เคียง โดยไม่จำเป็นต้องใช้แขนกลหรืออุปกรณ์กันกระแทกขนาดใหญ่เหมือนระบบสัมผัสบางรูปแบบในอดีต

โดรนติดหนวด! โดรนจิ๋วติดตั้ง "หนวดสังเคราะห์" เลียนแบบหนู บินสำรวจที่มืดด้วยการสัมผัส

เซนเซอร์วัดแรงกด ช่วยระบุตำแหน่งสิ่งกีดขวาง

หนวดแต่ละเส้นมีเซนเซอร์วัดความดันขนาดเล็ก 3 ตัวติดตั้งอยู่บริเวณโคนหนวด เมื่อหนวดสัมผัสและโค้งงอกับพื้นผิว เซนเซอร์จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความดัน ก่อนส่งข้อมูลไปให้ระบบประมวลผลเพื่อกะตำแหน่งและความลึกของจุดสัมผัสในพื้นที่

ระบบสามารถประเมินระยะสัมผัสได้ในระดับมิลลิเมตร และตอบสนองต่อข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว จึงช่วยให้โดรนรับรู้ว่าพื้นผิวอยู่ตรงไหน รวมถึงติดตามแนวผนังและสำรวจพื้นที่ที่ไม่เคยมีข้อมูลมาก่อนได้ นอกจากนี้ นักวิจัยยังได้พัฒนาซอฟต์แวร์ประมวลผลเพื่อแยกข้อมูลการสัมผัสจริงออกจากสัญญาณรบกวนที่เกิดจากตัวโดรนเอง

จุดที่น่าสนใจ คือ ระบบประมวลผลนี้ทำงานบนอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่บนโดรน และใช้หน่วยความจำเพียง 34 กิโลไบต์สำหรับกระบวนการประมวลผลข้อมูลการสัมผัสตามที่ทีมวิจัยรายงาน ช่วยลดข้อจำกัดด้านทรัพยากรที่เป็นปัญหาสำคัญของโดรนขนาดจิ๋ว

โดรนติดหนวด! โดรนจิ๋วติดตั้ง "หนวดสังเคราะห์" เลียนแบบหนู บินสำรวจที่มืดด้วยการสัมผัส

ทดลองบินในความมืด สร้างแผนที่โดยไม่ใช้กล้อง

ในการทดลอง โดรนสามารถบินตามแนวพื้นผิวทั้งแบบแข็งและแบบอ่อน เคลื่อนที่เลียบผนังภายในพื้นที่ปิด และรวบรวมข้อมูลจากการสัมผัสเพื่อสร้างแผนที่ของสภาพแวดล้อมที่ไม่คุ้นเคยได้ แม้อยู่ในความมืดสนิท นอกจากนี้ ยังสามารถใช้ข้อมูลที่เก็บรวบรวมเพื่อค้นหาทางออกจากพื้นที่ทดลองโดยไม่อาศัยข้อมูลจากกล้องหรือระบบระบุตำแหน่งภายนอก

ความสามารถดังกล่าวแตกต่างจากการนำทางด้วยภาพ ซึ่งต้องอาศัยข้อมูลที่กล้องมองเห็นเพื่อระบุตำแหน่งและตรวจจับวัตถุ ระบบสัมผัสจึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีข้อจำกัดด้านการมองเห็น และอาจนำมาใช้เสริมระบบนำทางรูปแบบอื่นได้

โดรนติดหนวด! โดรนจิ๋วติดตั้ง "หนวดสังเคราะห์" เลียนแบบหนู บินสำรวจที่มืดด้วยการสัมผัส

จากภารกิจกู้ภัย สู่การเข้าถึงพื้นที่เข้าถึงยาก

หนึ่งในภารกิจสำคัญของเทคโนโลยีนี้ คือการค้นหาและกู้ภัยในอาคารที่พังถล่มจากแผ่นดินไหว หรือพื้นที่ที่เกิดเพลิงไหม้จนมีควันและฝุ่นบดบังทัศนวิสัย โดรนขนาดเล็กที่ใช้การสัมผัสนำทางอาจช่วยสำรวจช่องว่างระหว่างซากอาคารหรือทางเดินที่แคบเกินกว่าจะส่งเจ้าหน้าที่เข้าไปตรวจสอบได้อย่างปลอดภัย

รวมไปถึงงานการตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน เช่น ท่อระบายน้ำ ช่องระบายอากาศ และอุโมงค์ใต้ดิน ซึ่งบางพื้นที่มีแสงน้อยและมีข้อจำกัดในการเข้าถึง การใช้โดรนที่รับรู้สภาพแวดล้อมผ่านการสัมผัสอาจช่วยเพิ่มทางเลือกในการสำรวจเบื้องต้น โดยลดความจำเป็นในการส่งคนเข้าไปในพื้นที่เสี่ยงตั้งแต่แรก

ในระยะยาว แนวคิดนี้ยังอาจต่อยอดสู่หุ่นยนต์สำรวจสภาพแวดล้อมอื่นที่มีข้อจำกัดด้านการมองเห็น เช่น พื้นที่ใต้ดินหรือบริเวณที่แสงส่องไม่ถึง อย่างไรก็ตาม การนำไปใช้งานจริงยังต้องผ่านการทดสอบเพิ่มเติม เพื่อประเมินความแม่นยำ ความปลอดภัย และความสามารถในการทำงานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย

การพัฒนาโดรนติดหนวดสัมผัสสะท้อนให้เห็นว่า การนำทางของหุ่นยนต์ไม่จำเป็นต้องพึ่งการมองเห็นเพียงอย่างเดียว การเลียนแบบประสาทสัมผัสของสัตว์ช่วยให้นักวิจัยสร้างระบบที่มีน้ำหนักเบา ใช้ทรัพยากรประมวลผลน้อย และทำงานในความมืดได้ แม้ปัจจุบันยังมีข้อจำกัดด้านระยะตรวจจับและพื้นที่ใช้งาน แต่หากพัฒนาต่อจนมีความน่าเชื่อถือเพียงพอ เทคโนโลยีนี้อาจช่วยให้การสำรวจพื้นที่อันตรายและการค้นหาผู้ประสบภัยทำได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคต

ที่มาของข้อมูล: tudelft.nl, techeblog, interestingengineering

ที่มาของภาพ: Delft

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

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

โดรน
เขียนโดย

นักเขียนอิสระ สนใจเทคโนโลยี เชื่อว่าคอนเทนต์และ Storytelling ที่ดี สามารถเชื่อมโยงผู้คนกับข้อมูลได้

บทความที่เกี่ยวข้อง

หุ่นยนต์ไม่ใช้ใบพัด! เลียนแบบเมล็ดเมเปิล แล่นสำรวจทะเลด้วยแรงลมเทคโนโลยี

หุ่นยนต์ไม่ใช้ใบพัด! เลียนแบบเมล็ดเมเปิล แล่นสำรวจทะเลด้วยแรงลม

นักวิจัยพัฒนาหุ่นยนต์เลียนแบบเมล็ดเมเปิลที่หมุนตัวขณะร่วงจากอากาศ ก่อนเปลี่ยนเป็นเรือใบขนาดเล็กเพื่อเคลื่อนที่บนผิวน้ำด้วยแรงลม ต่อยอดงานสำรวจทะเลห่างไกลและเก็บข้อมูลสิ่งแวดล้อมได้

25 ต.ค. 69|4 วันที่แล้ว
อ่านต่อ →
กระโดดเหมือนกบ! หุ่นยนต์จิ๋วดีดตัวแรง ข้ามสิ่งกีดขวาง ลุยได้ทั้งบกและน้ำเทคโนโลยี

กระโดดเหมือนกบ! หุ่นยนต์จิ๋วดีดตัวแรง ข้ามสิ่งกีดขวาง ลุยได้ทั้งบกและน้ำ

นักวิทยาศาสตร์เปิดตัวหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วที่ใช้กลไกการบิดตัวของวัสดุยืดหยุ่นเลียนแบบการกระโดดของกบ ช่วยให้เคลื่อนที่ผ่านพื้นที่ขรุขระและว่ายน้ำได้อย่างคล่องตัวโดยใช้พลังงานต่ำ เตรียมพลิกโฉมภารกิจกู้ภัยและสำรวจในอนาคต

25 ต.ค. 69|4 วันที่แล้ว
อ่านต่อ →
มอเตอร์เส้นด้าย! เลียนแบบกล้ามเนื้อ ต่อยอดหุ่นยนต์และอุปกรณ์ช่วยเคลื่อนไหวเทคโนโลยี

มอเตอร์เส้นด้าย! เลียนแบบกล้ามเนื้อ ต่อยอดหุ่นยนต์และอุปกรณ์ช่วยเคลื่อนไหว

นักวิจัยพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้าเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1–3 มิลลิเมตร ใช้เส้นใยสองชั้นเคลื่อนที่เข้าหากันโดยไม่ต้องพึ่งเฟือง เปิดทางพัฒนาหุ่นยนต์แบบนิ่ม เสื้อผ้าอัจฉริยะ และอุปกรณ์ช่วยเคลื่อนไหวที่ยืดหยุ่นไปกับร่างกาย

21 ต.ค. 69|21 ต.ค. 69
อ่านต่อ →
ใช้สัมผัสแทนสายตา! โดรนลงจอดด้วยการเกาะ แทนการใช้กล้อง ช่วยให้จอดได้แม่นยำในที่มืดเทคโนโลยี

ใช้สัมผัสแทนสายตา! โดรนลงจอดด้วยการเกาะ แทนการใช้กล้อง ช่วยให้จอดได้แม่นยำในที่มืด

นักวิจัยพัฒนาระบบโดรนไร้คนขับที่ใช้ “เซนเซอร์รับสัมผัส” แทนการมองด้วยกล้อง ช่วยให้บินโฉบและจับเกาะกิ่งไม้ได้อย่างแม่นยำแม้อยู่ในมุมอับสายตาหรือมีแสงน้อย ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานในพื้นที่ซับซ้อนได้

07 ต.ค. 69|07 ต.ค. 69
อ่านต่อ →