Virginia Tech พัฒนาเทคโนโลยีแขนกลสำหรับผู้พิการ ผสานความแข็งแกร่งและความนุ่มนวล หยิบจับได้ทุกสิ่ง

การหั่นผัก เปิดขวดโหล หรือแม้แต่การทำอาหาร อาจเป็นเรื่องง่ายสำหรับใครหลายคน แต่สำหรับผู้ที่มีข้อจำกัดด้านการเคลื่อนไหว กิจกรรมเหล่านี้อาจกลายเป็นความท้าทายที่ซับซ้อนและเหนื่อยล้า แต่ล่าสุด ทีมนักวิศวกรจาก Virginia Tech กำลังจะเปลี่ยนภาพนั้นไปตลอดกาล ด้วยการพัฒนาระบบหุ่นยนต์ที่สามารถทำภารกิจสุดซับซ้อนอย่าง "การทำพิซซ่า" ได้สำเร็จ

งานวิจัยชิ้นใหม่ที่ได้รับการสนับสนุนทุนกว่า $600,000 จากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ (NSF) ได้เผยโฉมแขนหุ่นยนต์อัจฉริยะ ที่มาพร้อมกริปเปอร์หรือ "มือจับ" ที่สามารถปรับตัวให้เข้ากับวัตถุได้ทุกขนาดและพื้นผิว ตั้งแต่การยกเหยือกน้ำหนักมาก ไปจนถึงการหยิบวัตถุดิบที่บอบบางที่สุด

“ปรัชญาของเราคือหุ่นยนต์ต้องทำงานเชื่อมโยงกับวิธีที่มนุษย์ทำ” Dylan Losey รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและหนึ่งในหัวหน้าโครงการกล่าว "สิ่งนี้ทำให้การกระทำของหุ่นยนต์เป็นเหมือนส่วนขยายของการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติของมนุษย์ ไม่ใช่เครื่องจักรแปลกแยก"

เมื่อความนุ่มนวลพบกับความแข็งแกร่ง

ความท้าทายสำคัญของหุ่นยนต์ในปัจจุบันคือความยืดหยุ่น หุ่นยนต์ที่ถูกออกแบบมาเพื่อ "หนีบ" ขวดซอสที่แข็งแรง ไม่สามารถหยิบชีสขูดหรือเกล็ดน้ำตาลที่บอบบางและมีรูปทรงไม่แน่นอนได้ ซึ่งเป็นปัญหาที่ทีมเคยเจอมาแล้วเมื่อพยายามให้หุ่นยนต์ทำไอศกรีมซันเดย์ แต่ก็ล้มเหลว

เพื่อก้าวข้ามขีดจำกัดนี้ ทีมวิจัยได้คิดค้นนวัตกรรมที่ผสานโครงสร้างแข็งแรงของแขนกลเข้ากับปลายนิ้วที่ทำจากวัสดุอ่อนนุ่มพิเศษที่เรียกว่า "กาวสลับสถานะ" (Switchable Adhesives) หลักการทำงานของมันคือ เมื่อดูดอากาศออกจากปลายนิ้วเล็กน้อย มันจะสร้างแรงยึดเกาะที่ทรงพลังเพื่อหยิบวัตถุขึ้นมา และเมื่อเป่าลมกลับเข้าไป มันก็จะคลายการยึดเกาะและปล่อยวัตถุอย่างนุ่มนวล

"มันสามารถแข็งแรงและยึดติดเพื่อหยิบของ แต่ก็ปิดการทำงานได้อย่างรวดเร็วเพื่อปล่อยวัตถุ" Michael Bartlett ผู้ร่วมนำโครงการอธิบาย การออกแบบใหม่นี้ทำให้หุ่นยนต์สามารถจัดการกับเกล็ดน้ำตาลและมาร์ชเมลโลว์ได้อย่างแม่นยำ

สอนให้หุ่นยนต์ "รู้สึก" และทำงานร่วมกับมนุษย์

หลังจากพิชิตของหวานได้ ทีมงานก็ยกระดับความท้าทายไปสู่การทำพิซซ่า ซึ่งซับซ้อนกว่าในทุกมิติ ตั้งแต่การยกถาดโลหะร้อนๆ การแผ่แป้งพิซซ่าที่นุ่มและยืดหยุ่น การราดซอส ไปจนถึงการวางท็อปปิ้งที่หลากหลายอย่างเปปเปอโรนีและมะกอก ซึ่งแต่ละอย่างมีเนื้อสัมผัส รูปร่าง และขนาดต่างกันสิ้นเชิง

"การให้หุ่นยนต์ทำงานร่วมกับคนเพื่อทำพิซซ่า ถือเป็นการท้าทายระบบของเราในทุกด้าน" Bartlett กล่าว

ทางออกของพวกเขาคือการพัฒนาระบบควบคุมผ่านจอยสติ๊ก ให้ผู้ใช้งานสามารถควบคุมการทำงานได้เหมือนเล่นเกม โดยมี AI เป็นผู้ช่วยอัจฉริยะคอยตีความคำสั่งและเติมเต็มการเคลื่อนไหวที่เหลือให้สมบูรณ์และเป็นธรรมชาติ ผลลัพธ์คือ หุ่นยนต์สามารถทำงานร่วมกับมนุษย์เพื่อสร้างพิซซ่าตั้งแต่ต้นจนจบได้อย่างราบรื่น

"เป้าหมายสูงสุดของเราคือการสร้างหุ่นยนต์ที่หยิบจับอะไรก็ได้ ถ้าคุณต้องการหุ่นยนต์มาช่วยงานในชีวิตประจำวัน คงจะดีไม่น้อยถ้ามันสามารถช่วยคุณทำมื้อกลางวัน หรือทำไอศกรีมซันเดย์ที่คุณอยากกินได้จริงๆ"

ความสำเร็จครั้งนี้ไม่เพียงแต่เป็นก้าวสำคัญในวงการ Soft Robotics ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารชื่อดัง แต่ยังเป็นแสงสว่างแห่งความหวังที่จะมอบความเป็นอิสระและคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้นให้กับผู้คนนับล้านทั่วโลก

ที่มา: Interesting Engineering