วิศวกรสร้างหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนไหวได้เหมือนหนอน

นักวิจัยด้านวิศวกรรมจาก มหาวิทยาลัยโตรอนโต ได้พัฒนาหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถเคลื่อนไหวได้เหมือนหนอน นี่เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นใหม่ซึ่งสามารถส่งผลกระทบต่ออุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการบินและเทคโนโลยีสมาร์ท

การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Scientific Reports

กลุ่มนักวิจัยด้านวิศวกรรมประกอบด้วย Professor Hani Naguib กลุ่มนี้มุ่งเน้นไปที่วัสดุสมาร์ท โดยเฉพาะอย่างยิ่ง electrothermal actuators (ETAs) ETAs เป็นอุปกรณ์ที่ทำจากพอลิเมอร์บางชนิดที่สามารถถูกตั้งโปรแกรมให้ทำการตอบสนองทางกายภาพต่อการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าหรือความร้อนได้ สามารถตั้งโปรแกรมให้เลียนแบบการยืดตัวของกล้ามเนื้อ และสามารถตอบสนองทางกายภาพต่ออุณหภูมิได้โดยการหดตัวเมื่อเย็นและคลายตัวเมื่ออุ่น

Professor Naguib และทีมนักวิจัยด้านวิศวกรรมกำลังใช้เทคโนโลยีนี้ในด้านหุ่นยนต์ และกำลังพัฒนาหุ่นยนต์แบบนุ่มที่สามารถคลานและงอเหมือนหนอน อีกหนึ่งพื้นที่ที่จะสำคัญคือในอุตสาหกรรมการผลิต หุ่นยนต์แบบนุ่มเหล่านี้สามารถแทนที่หุ่นยนต์แบบโลหะที่มีอยู่ในปัจจุบัน

“ปัจจุบัน หุ่นยนต์ที่คุณพบในอุตสาหกรรมมักจะหนัก มีความแข็ง และถูกปิดล้อมจากคนงานในพื้นที่โรงงาน เนื่องจากมีความเสี่ยงต่อความปลอดภัย” Naguib อธิบาย

“แต่อุตสาหกรรมการผลิตกำลังจะพัฒนาเพื่อตอบสนองความต้องการ มีการเน้นย้ำถึงการบูรณาการระหว่างมนุษย์และหุ่นยนต์” เขากล่าว “หุ่นยนต์แบบนุ่มและสามารถปรับเปลี่ยนได้สามารถใช้ประโยชน์จากความร่วมมือนี้”

การวิจัยเกี่ยวกับวัสดุที่สามารถตอบสนองได้ đã มีมาเป็นเวลานาน แต่กลุ่มนักวิจัยได้ค้นพบวิธีการใหม่ในการตั้งโปรแกรมให้เคลื่อนไหวเหมือนหนอน

ตามที่นักศึกษาระดับ博士และผู้เขียนหลักของเอกสาร Yu-Chen (Gary) Sun “การวิจัยที่มีอยู่ได้บันทึกการเขียนโปรแกรม ETAs จากสถานะพักผ่อนแบบแบน Existing research documents the programming of ETAs from a flat resting state การเขียนโปรแกรมรูปร่างของโครงสร้างสองมิติเป็นแบบจำกัด ดังนั้นการตอบสนองจึงเป็นเพียงการงอเท่านั้น”

ทีมงานใช้วิธีการที่เกิดจากความร้อน การคลายความเครียด และการรักษาเพื่อสร้าง ETA ที่มีสถานะพักผ่อนแบบสามมิติ ซึ่งนำไปสู่ชุดรูปร่างและเคลื่อนไหวใหม่ๆ

“สิ่งที่ใหม่คือพลังที่ต้องการในการทำให้เกิดการเคลื่อนไหวเหมือนหนอน ของเรามีประสิทธิภาพมากกว่าที่มีอยู่ในเอกสารวิจัยที่ผ่านมา” Sun กล่าว

ตามที่ Professor Naguib ระบุว่า สาขานี้ของหุ่นยนต์สามารถปฏิวัติอุตสาหกรรมต่างๆ ได้อย่างสมบูรณ์ รวมถึงด้านความปลอดภัย การบิน การผ่าตัด และอิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่

ในสถานการณ์ที่มนุษย์อาจตกอยู่ในอันตราย เช่น การรั่วไหลของก๊าซหรือไฟ เราสามารถติดตั้งหุ่นยนต์แบบคลานพร้อมเซ็นเซอร์เพื่อวัดสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย” Naguib อธิบาย “ในด้านการบิน เราสามารถเห็นได้ว่าวัสดุสมาร์ทเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาเครื่องบินรุ่นต่อไปที่มีปีกที่สามารถเปลี่ยนรูปได้”

การประยุกต์ใช้ครั้งแรกมีแนวโน้มว่าจะอยู่ในด้านเทคโนโลยีที่สวมใส่

“เรากำลังทำงานเพื่อใช้วัสดุนี้กับเสื้อผ้า เสื้อผ้าเหล่านี้จะบีบหรือปล่อยออกตามอุณหภูมของร่างกาย ซึ่งอาจเป็นประโยชน์สำหรับนักกีฬา” Naguib กล่าว ทีมงานกำลังศึกษาว่าวัสดุสมาร์ทสามารถมีประโยชน์สำหรับผู้ที่ได้รับบาดเจ็บที่กระดูกสันหลังหรือไม่

ทีมนักวิจัยจะหันไปพัฒนาให้การเคลื่อนไหวแบบคลานของหุ่นยนต์เร็วขึ้น และจะเน้นไปที่การกำหนดค่าใหม่ๆ

“ในกรณีนี้ เราได้ฝึกให้เคลื่อนไหวเหมือนหนอน” เขากล่าว “แต่วิธีการใหม่ของเราหมายความว่าเราสามารถฝึกหุ่นยนต์ให้เลียนแบบการเคลื่อนไหวหลายอย่าง เช่น ปีกของตัวผีเสื้อ”