แมลงปอโรบอต: นักวิจัยพัฒนาโรบอตบินที่สมบูรณ์แบบในทิศทางทุกด้าน

เป็นครั้งแรกของโลก นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐวอชิงตัน (WSU) ได้ออกแบบแมลงปอโรบอตที่มีชื่อว่า Bee++ ซึ่งสามารถบินได้อย่างมั่นคงในทิศทางทุกด้าน รวมถึงการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อน เช่น การหมุนรอบตัว (yaw) การพัฒนานี้เป็นผลจากการผสมผสานระหว่างการออกแบบที่สร้างสรรค์และอัลกอริธึมการควบคุมที่ซับซ้อน และมีศักยภาพในการใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่การปลูกพืชแบบเทียม การติดตามสิ่งแวดล้อม ไปจนถึงการค้นหาและช่วยเหลือ

ตัวต้นแบบ Bee++ ซึ่งประกอบด้วยปีกคาร์บอนไฟเบอร์และไมลาร์ 4 ชิ้น และแอคชูเอเตอร์ 4 ชิ้น ที่ควบคุมปีกแต่ละชิ้น เป็นตัวอย่างที่สำคัญของความก้าวหน้าในด้านโรบอต ตัวต้นแบบนี้เป็นครั้งแรกที่สามารถเคลื่อนไหวได้ 6 ระดับของการเคลื่อนไหวที่พบในแมลงปอ ทีมวิจัยที่นำโดย Néstor O. Pérez-Arancibia ผู้ช่วยศาสตราจารย์ในโรงเรียนวิศวกรรมเครื่องกลและวัสดุของ WSU ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยใน IEEE Transactions on Robotics และนำเสนอผลงานที่การประชุมสัมมนา IEEE International Conference on Robotics and Automation

“นักวิจัยได้พยายามพัฒนาแมลงปอเทียมมาเกิน 30 ปี” Pérez-Arancibia กล่าว การสร้างโรบอตขนาดเล็กเหล่านี้ต้องการไม่เพียงแต่การออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์ แต่ยังต้องการการควบคุมที่ซับซ้อนอีกด้วย “เป็นการผสมผสานระหว่างการออกแบบโรบอตและการควบคุม” เขาเสริมว่า การสร้าง ‘สมองเทียม’ สำหรับโรบอตเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญ

การเอาชนะข้อจำกัดหลายประการ

ทีมวิจัยของ WSU ได้สร้างแมลงปอโรบอตสองปีกเป็นตัวต้นแบบครั้งแรก แต่มันถูกจำกัดในด้านการเคลื่อนไหว เพื่อเอาชนะข้อจำกัดนี้ Pérez-Arancibia และนักศึกษาระดับ博士ของเขาได้สร้างโรบอตสี่ปีกที่มีน้ำหนักเบาเพียงพอในการบินในปี 2019 โรบอตสามารถทำการบินได้โดยการกระพือปีกในลักษณะต่างๆ

การบูรณาการการควบคุมการหมุนรอบตัว (yaw) เป็นเรื่องที่ท้าทาย “หากคุณไม่สามารถควบคุมการหมุนรอบตัว คุณจะถูกจำกัดมาก” Pérez-Arancibia กล่าว โดยอธิบายว่าหากไม่มีการควบคุมการหมุนรอบตัว โรบอตจะหมุนไม่หยุดและเสียการควบคุม เขาเน้นย้ำว่าการเคลื่อนไหวทั้ง 6 ระดับเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบินหลบหลีกหรือติดตามวัตถุ

โดยการดึง вдохจากแมลงปอ ทีมวิจัยได้แนะนำการออกแบบที่ปีกกระพือในระนาบมุม การเพิ่มความถี่การกระพือปีกจาก 100 ถึง 160 ครั้งต่อวินาที “ส่วนหนึ่งของวิธีแก้ปัญหาเป็นการออกแบบทางกายภาพของโรบอต และเรายังได้คิดค้นการออกแบบใหม่สำหรับเครื่องควบคุม — สมองเทียมที่บอกโรบอตว่าควรทำอะไร” เขาเสริม

ด้วยน้ำหนัก 95 มก. และความกว้างปีก 33 มม. โรบอต Bee++ มีขนาดใหญ่กว่าแมลงปอจริงและสามารถบินได้โดยอัตโนมัติประมาณ 5 นาทีต่อครั้ง แต่ข้อจำกัดเหล่านี้ไม่ได้ทำให้ทีมวิจัยเสียใจ พวกเขากำลังพัฒนาโรบอตแมลงปอประเภทอื่นๆ รวมถึงโรบอตที่สามารถเดินและวิ่งบนผิวน้ำ

การสร้าง Bee++ ซึ่งเป็นตัวอย่างของการนำแนวคิดจากธรรมชาติมาใช้ในการออกแบบและนวัตกรรม ได้รับการสนับสนุนจากองค์กรต่างๆ รวมถึง National Science Foundation, DARPA, มูลนิธิ WSU และ Palouse Club ผ่านโปรแกรม Cougar Cage ของ WSU ด้วยการทำงานเชิงบุกเบิกนี้ อนาคตของโรบอตดูสดใสและมีศักยภาพในการพัฒนาที่ยิ่งใหญ่กว่านี้