นักวิจัยพัฒนาแมลงหุ่นยนต์แบบอ่อนที่มีกล้ามเนื้อเทียม

นักวิจัยที่ โรงเรียนวิศวกรรมของ EPFL ได้พัฒนาแมลงหุ่นยนต์แบบอ่อนที่มีกล้ามเนื้อเทียม และสามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยความเร็ว 3 เซนติเมตรต่อวินาที

ความก้าวหน้าล่าสุดในด้านปัญญาประดิษฐ์ (AI) และหุ่นยนต์ทำให้เราก้าวเข้าใกลโลกที่ไม่เคยคาดคิดมาก่อน ซึ่งเป็นโลกที่มีแมลงหุ่นยนต์เป็นฝูง

ทีมนักวิจัยได้พัฒนาแมลงหุ่นยนต์แบบอ่อนสองรุ่น ซึ่งเรียกว่า DEAnsect รุ่นแรกถูกเชื่อมต่อด้วยสายไฟที่บางมาก และมีความทนทานสูง สามารถพับได้ และยังสามารถเคลื่อนที่ได้หลังจากถูกตีโดยไม้บาสหรือถูกเหยียบโดยรองเท้า

รุ่นที่สองที่พัฒนาโดยนักวิจัยเป็นรุ่นที่ไม่ต้องเชื่อมต่อ และมีน้ำหนักน้อยกว่า 1 กรัม แม้ว่าจะมีแบตเตอรี่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดบนหลัง มีไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นสมองของหุ่นยนต์ และมีโฟโตไดโอดเป็นตา ซึ่งช่วยให้สามารถระบุรูปแบบสีดำและขาว และ DEAnsect สามารถติดตามเส้นที่วาดบนพื้นได้

DEAnsect เป็นผลมาจากงานของทีมที่ห้องปฏิบัติการ Soft Transducers Laboratory (LMTS) ของ EPFL ซึ่งทำงานร่วมกับห้องปฏิบัติการ Integrated Actuators Laboratory (LAI) และเพื่อนร่วมงานจาก มหาวิทยาลัย Cergy-Pontoise ประเทศฝรั่งเศส การวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Science Robotics ล่าสุด

DEAnsect มีแอคชูเอเตอร์แบบดิอิเล็กทริกเอลาสโตเมอร์ (DEAs) ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อเทียมที่มีความหนาเท่ากับสายผมของมนุษย์ และสามารถขับเคลื่อนหุ่นยนต์ไปข้างหน้าโดยใช้การสั่นสะเทือน DEAs ทำให้หุ่นยนต์แบบอ่อนมีน้ำหนักเบาและสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว DEAs ยังช่วยให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ในพื้นที่ต่างๆ รวมถึงพื้นที่ที่มีคลื่น

กล้ามเนื้อเทียมประกอบด้วยเมมเบรนดิอิเล็กทริกเอลาสโตเมอร์ที่วางระหว่างอิเล็กโทรดสองชั้น เมื่อมีการใช้แรงดันไฟฟ้า อิเล็กโทรดจะถูกยึดเข้าด้วยกัน และเมมเบรนจะถูกบีบ เมมเบรนจะกลับสู่รูปทรงเดิมเมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกปิด

แต่ละขาของหุ่นยนต์แบบอ่อนมีกล้ามเนื้อเทียมติดตั้งไว้ การเคลื่อนที่เกิดจากการเปิดและปิดแรงดันไฟฟ้า แต่ต้องทำอย่างรวดเร็ว โดยมีอัตรา 400 ครั้งต่อวินาทีเพื่อขับเคลื่อนหุ่นยนต์

ทีมนักวิจัยใช้เทคนิคการผลิตนาโนเพื่อให้กล้ามเนื้อเทียมทำงานที่แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า โดยเฉพาะการลดความหนาของเมมเบรนดิอิเล็กทริกเอลาสโตเมอร์ พวกเขายังพัฒนาเอลектโทรดที่มีความนำไฟฟ้าสูงและนุ่ม ซึ่งมีความหนาเพียงไม่กี่โมเลกุล ทำให้นักวิจัยสามารถลดขนาดของแหล่งจ่ายไฟได้

Herbert Shea เป็นผู้อำนวยการของ LMTS

“DEAs โดยทั่วไปจะทำงานที่หลายกิโลโวลต์ ซึ่งต้องการหน่วยจ่ายไฟฟ้าที่มีขนาดใหญ่” Shea อธิบาย “การออกแบบของเราทำให้หุ่นยนต์ ซึ่งมีน้ำหนักเพียง 0.2 กรัม สามารถพกพาสิ่งที่ต้องการทั้งหมดบนหลังได้ เทคนิคนี้เปิดโอกาสให้ใช้ DEAs ในหุ่นยนต์อย่างกว้างขวางสำหรับฝูงหุ่นยนต์แมลงอัจฉริยะ สำหรับการตรวจสอบหรือการซ่อมแซมระยะไกล หรือแม้กระทั่งเพื่อให้เข้าใจกลุ่มแมลงได้ดีขึ้นโดยการส่งหุ่นยนต์ไปอยู่กับพวกมัน”

“เรากำลังทำงานในเวอร์ชันที่ไม่ต้องเชื่อมต่อและอ่อนทั้งหมดกับมหาวิทยาลัย Stanford” Shea กล่าว “ในระยะยาว เราได้วางแผนให้หุ่นยนต์แมลงมีเซ็นเซอร์และเครื่องส่งสัญญาณใหม่เพื่อให้พวกมันสามารถสื่อสารกันเองได้”