อึ้ง!! หุ่นยนต์อัตโนมัติแบบนิ่มตัวแรกของโลก
ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดนำเสนอหุ่นยนต์ที่เรียกว่า “หุ่นยนต์นิ่ม” อย่างแท้จริงตัวแรก โดยจุดเด่นอยู่ที่การทำงานอัตโนมัติ ไร้สายควบคุม แถมยังไร้วงจรอิเล็กทรอนิกส์อีกด้วย
หุ่นยนต์ตัวนี้มีชื่อว่า “ออกโตบอต” (octobot) ถือว่าเป็นหุ่นยนต์อัตโนมัติรุ่นใหม่ที่เกิดจากผลงานการสร้างสรรค์ของนักวิจัยผู้เชี่ยวชาญด้านเครื่องพิมพ์สามมิติ วิศวกรรมเครื่องกลและระบบของไหลระดับไมโคร โดยงานวิจัยได้รับการเผยแพร่ในวารสารวิชาการ Nature แล้ว
“หุ่นยนต์นิ่ม” ถือว่าเป็นแนวคิดการสร้างหุ่นยนต์รูปแบบใหม่ให้ได้หุ่นยนต์ที่อ่อน แนวคิดนี้อาจจะเข้ามาเปลี่ยนวิธีการติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรได้ แต่ที่ผ่านมา นักวิจัยยังไม่สามารถสร้างหุ่นยนต์ที่เป็น “หุ่นยนต์นิ่ม” ได้จริงๆ เพราะยังถือว่าวงจรไฟฟ้าและวงจรควบคุม เช่น แบตเตอรี่ แผงวงจร ติดอยู่ ซึ่งถือว่าเป็นของแข็ง หรือแม้แต่หุ่นยนต์แบบอ่อนที่มีออกมาก็มักจะมีสายโยงเชื่อมเข้ากับวงจรไฟฟ้าที่แข็งส่วนอื่น ๆ
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด นำโดย โรเบิร์ต วู้ด จึงได้รวบรวมนักวิจัยที่มีความเชี่ยวชาญด้านระบบวิศวกรรมที่ออกแบบมาจากชีววิทยา มาเพื่อสร้างหุ่นยนต์แบบใหม่นี้
“วิสัยทัศน์ระยะยาวของงานวิจัยสาขาหุ่นยนต์นิ่มนี้คือการสร้างหุ่นยนต์ที่อ่อนทั้งตัว แต่ว่าการที่จะแทนที่ส่วนประกอบที่แข็งอย่างเช่นแบตเตอรี่และวงจรอิเล็กทรอนิกนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายเลย การรวมทุกอย่างเข้าด้วยกันยิ่งเป็นเรื่องยาก” วู้ดอธิบาย
“งานวิจัยของเราบอกว่า เราสามารถผลิตองค์ประกอบพื้นฐานออกมาได้อย่างง่าย จากนั้นก็ประกอบขึ้นมาเป็นหุ่นยนต์นิ่มได้ ซึ่งหุ่นยนต์แบบนี้จะกลายเป็นรากฐานในการสร้างระบบที่ซับซ้อนต่อไปได้”
“เราใช้วิธีการประกอบแบบไฮบริด เริ่มจากการพิมพ์ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นขึ้นมาจากเครื่องพิมพ์สามมิติ เพื่อสร้างขึ้นมาเป็นร่างกาย เป็นที่เก็บของเหลว เก็บพลังงานของหุ่นยนต์ ออกโตบอทเป็นหุ่นยนต์เราทำออกมาให้เป็นรูปเป็นร่าง เพื่อบ่งบอกว่าวิธีการออกแบบ การประกอบของเราเพื่อใส่ความอัตโนมัติเข้าไปนั้น เป็นไปได้จริง”
ทั้งนี้ ตัวหมึกนั้นเป็นแรงบันดาลใจสำหรับงานวิจัยออกแบบซอฟต์โรบอทมานานแล้ว โดยสิ่งมีชีวิตชนิดนี้มีทั้งความแข็งแรงและความคล่องแคล่ว ทั้ง ๆ ที่ไม่มีโครงสร้างกระดูกอยู่ภายในเลย
ส่วนออกโตบอทของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดนี้ใช้กำลังอัดของอากาศเป็นหลัก โดยได้รับพลังงานจากแก๊สที่มีความดัน ปฏิกิริยาภายในหุ่นยนต์จะเปลี่ยนของเหลว (hydrogen peroxide) ไปเป็นแก๊สที่มีปริมาณมากขึ้น และแก๊สก็จะไหลไปที่แขนของออกโตบอท ทำให้พองคล้ายกับหุ่นยนต์
“แหล่งพลังงานของซอฟต์โรบอทส่วนใหญ่มักทำมาจากส่วนประกอบที่แข็ง แต่สิ่งที่น่าทึ่งสำหรับ hydrogen peroxide นั้นคือว่า ปฏิกิริยาง่ายๆระหว่างสารเคมีกับตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งก็คือ แพลตินัม ทำให้เราแทนที่แหล่งพลังงานที่เป็นของแข็งได้ในที่สุด”
ในการควบคุมปฏิกิริยานั้น ทีมวิจัยใช้วงจรตรรกะที่ทำจากการไหลของของเหลวระดับไมโคร วงจรนี้จะควบคุมว่าเมื่อไหร่ hydrogen peroxide จะย่อยสลายไปเป็นแก๊สในออกโตบอท
“ระบบทั้งหมดจึงถือว่าประกอบง่ายมาก ใช้วิธีการประกอบแบบ การพิมพ์หิน การปั้น และการพิมพ์แบบสามมิติ ซึ่งเราสามารถประกอบได้อย่างรวดเร็ว” ไรอัน ทรูบี้ นักวิจัยร่วมเผย
ซึ่งความง่ายในขั้นแรกนี้จะช่วยปูทางไปสู่การออกแบบระบบที่ซับซ้อนในขั้นต่อไป และทีมวิจัยที่ฮาร์วาร์ดก็หวังว่าต่อไป ออกโตบอทจะสามารถคลาน ว่ายน้ำ และมีอันตรกิริยากับสิ่งแวดล้อมได้
“งานวิจัยนี้เป็นการพิสูจน์แนวคิด เราหวังว่าวิธีการสร้างเป็นซอฟต์โรบอทของเราจะช่วยจุดประกายนักวิจัยหุ่นยนต์ นักวิทยาศาสตร์วัสดุ และนักวิจัยระดับแนวหน้าได้”
ที่มา – vcharkarn , Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. (2016, August 24). The first autonomous, entirely soft robot: Powered by a chemical reaction controlled by microfluidics, 3-D-printed ‘octobot’ has no electronics. ScienceDaily. Retrieved August 31, 2016 from www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160824135032.htm
งานวิจัย – Michael Wehner, Ryan L. Truby, Daniel J. Fitzgerald, Bobak Mosadegh, George M. Whitesides, Jennifer A. Lewis, Robert J. Wood. An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots.Nature, 2016; 536 (7617): 451 DOI: 10.1038/nature19100
