Soft Robots

Next Generations of Robots: หุ่นยนต์ที่ ‘รู้สึกเจ็บปวด’ และซ่อมแซมตัวเองได้

เมื่อต้องทำงานกับหุ่นยนต์ ทุกคนต่างคิดตรงกันว่า ความปลอดภัยคือสิ่งสำคัญสูงสุด เพื่อการนี้วัสดุที่มีความยืดหยุ่นสูงจึงมีความจำเป็น เพื่อที่มนุษย์จะรู้สึกปลอดภัยและมั่นใจว่าจะไม่มีการบาดเจ็บเกิดขึ้น และเพราะว่าการบำรุงรักษาหุ่นยนต์นั้นมีค่าใช้จ่ายสูง Self-healing robots หรือ หุ่นยนต์ที่ซ่อมแซมตัวเองได้กำลังจะเข้ามาเปลี่ยนแปลงสิ่งเหล่านี้

ในอีกสามปีข้างหน้านักวิจัยจาก Vrije Universiteit Brussel, มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์, ESPCI-Paris และ Empa จะร่วมมือกับ Suprapolix ผู้ผลิตพอลิเมอร์สัญชาติดัตช์ในการผลิตหุ่นยนต์ยุคต่อไป (Next Generations of Robots) ที่มีความอ่อนนุ่ม  “รู้สึกเจ็บปวด” และซ่อมแซม-รักษาตัวเองได้ ไม่เพียงแค่นั้น งานนี้คณะกรรมาธิการยุโรปยังร่วมออกเงินสนับสนุนกลุ่มพันธมิตรผู้ร่วมกันวิจัยเป็นเงินถึงสามล้านยูโรด้วย

soft robots
A 3D-printed self-healing gripper holding a strawberry. (Source: Vrije Universiteit Brussel)

อีกไม่นาน เราจะพบหุ่นยนต์ได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน หุ่นยนต์จะไม่ได้อยู่แต่ในโรงงานหรือห้องแล็ปปฏิบัติการเท่านั้น แต่จะคอยเป็นผู้ช่วยเราทำงานบ้าน ลดภาระงานต่างๆ และทำให้ชีวิตเราปลอดภัยยิ่งขึ้น หุ่นยนต์จะทำงานร่วมกับเราแบบเคียงบ่าเคียงไหล่โดยมีความปลอดภัยเป็นที่ตั้ง ทั้งนี้ เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถจัดการกับวัตถุที่เปราะบางได้อย่างคล่องแคล่วและเพื่อรับรองความปลอดภัยของผู้คน หุ่นยนต์ยุคใหม่จำนวนมากจะถูกสร้างขึ้นจากวัสดุที่มีความยืดหยุ่น หรือมีความอ่อนนุ่ม ไม่สามารถทำให้มนุษย์เจ็บปวดหรือทำร้ายมนุษย์ได้ แต่ในเวลาเดียวกันก็หมายความว่า ‘หุ่นยนต์นิ่ม’ หรือ ‘soft robots’ เหล่านี้มีความเสี่ยงต่อความเสียหายที่อาจเกิดจากวัตถุมีคมซึ่งมีอยู่รอบตัวเรา และการซ่อมแซมเพื่อทำให้หุ่นยนต์เหล่านี้กลับมาทำงานได้ก็มักต้องใช้เวลาจึงทำให้ค่าซ่อมมีราคาแพงมาก

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาเทคโนโลยีในโครงการใหม่ที่เรียกว่า Shero project ที่ทำให้หุ่นยนต์นิ่ม หรือ soft robots สามารถซ่อมแซมความเสียหายได้ด้วยตัวเอง และเนื่องจากกระบวนการซ่อมแซมตัวเองที่ว่านี้ไม่ควรเกี่ยวข้องกับมนุษย์ นักวิจัยจึงมองหาวัสดุในแบบที่เรียกว่า self-healing materials เพื่อจะสร้างหุ่นยนต์อ่อนนุ่มแบบที่ว่า ด้วยพลาสติกที่มีความยืดหยุ่นสูงซึ่งสามารถคืนตัว (heal) ได้อย่างสมบูรณ์เมื่อเกิดความเสียหาย ทั้งนี้ Imbedded functional material หรือ วัสดุที่ฝังอยู่ภายในจะช่วยในการรับรู้ (sense) และกระตุ้นให้เกิดกระบวนการซ่อมแซมตัวเอง

กล่าวอย่างรวบรัด จุดมุ่งหมายอันแรงกล้าของโครงการนี้ในยุโรปก็คือ การสร้างหุ่นยนต์อ่อนนุ่มที่ทำจากวัสดุที่สามารถคืนตัวได้ (self-healing material) โดยสามารถตรวจจับความเสียหาย ดำเนินการตามขั้นตอนที่จำเป็นเพื่อรักษาตัวเอง (แบบชั่วคราว) จากความเสียหายได้

robotic hand
A robotic hand made from self-healing material. (Source: Vrije Universiteit Brussel)

Partners contribute their special know-how to the project

โครงการอันทรงเกียรตินี้นำโดยมหาวิทยาลัยบรัสเซลส์ (VUB) พร้อมทีมนักวิทยาศาสตร์จากศูนย์วิจัยหุ่นยนต์ Brubotics และห้องปฏิบัติการวิจัยพอลิเมอร์ FYSC ศาสตราจารย์ Vanderborght ผู้บริหารโครงการนี้อธิบายว่า “เรารู้สึกยินดีมากที่ได้ทำงานกับหุ่นยนต์รุ่นต่อไป ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเราได้ดำเนินการขั้นตอนแรกในการสร้างวัสดุที่คืนตัวได้สำหรับหุ่นยนต์ ด้วยการวิจัยนี้ เหนือสิ่งอื่นใดเราต้องการความแน่ใจว่าหุ่นยนต์ที่ถูกใช้งานในสภาพแวดล้อมการทำงานของเรานั้นมีความปลอดภัยมากยิ่งขึ้น แต่ในขณะเดียวก็ยังมีความยั่งยืนมากกว่า ต้องขอบคุณกลไกการซ่อมแซมตัวเองของหุ่นยนต์ชนิดใหม่นี้ ที่จะทำให้การซ่อมแซมที่ทั้งซับซ้อนและมีราคาแพงกลายเป็นอดีตในอีกไม่ช้านานนี้”

Thomas George Thuruthel ผู้ร่วมงานวิจัยในเรื่อง Soft Robotics Sensing และ Self-Healing ที่ภาควิชาวิศวกรรมมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์กล่าวเสริมว่า “เราจะใช้การเรียนรู้ของเครื่องจักร (machine learning) ในการสร้างแบบจำลองและบูรณาการวัสดุที่คืนตัวเองได้เหล่านี้ไว้ด้วยกัน เพื่อรวม self-healing actuators และ sensors ต่างๆ รวมทั้งการตรวจจับความเสียหาย การปรับตัว (localization) และ controlled healing ไว้ด้วยกัน”

เป้าหมายสุดท้ายก็คือการรวม self-healing sensors และ actuators เข้ากับแพลตฟอร์มสาธิตเพื่อทำงานเฉพาะด้าน”

 

อ้างอิง:

https://www.etmm-online.com/self-healing-and-sustainable-robots-that-feel-pain-a-873877/?cmp=nl-229&uuid=948CDF7E-553D-4000-8CC5-6668269A6208

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •