Sunday, June 16Modern Manufacturing
×

หุ่นยนต์ช่วยนักวิจัยทดสอบหาโครงสร้างที่สามารถดูดซับแรงได้สูงถึง 75% ด้วยการทดสอบกว่า 25,000 ครั้ง

หุ่นยนต์ช่วยนักวิจัยทดสอบหาโครงสร้างที่สามารถดูดซับแรงได้สูงถึง 75% ด้วยการทดสอบกว่า 25,000 ครั้ง

มหาวิทยาลัย Boston คณะวิศวกรรมศาสตร์ได้พัฒนาแขนกลที่ทำงานร่วมกับ AI และเครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อค้นหารูปทรงที่สามารถดูดซับแรงได้สูง ซึ่งสามารถนำมาต่อยอดในการใช้งานในชีวิตประจำวันและธุรกิจเฉพาะได้ โดยจุดเด่นอยู่ที่การทำงานอย่างต่อเนื่องดดยอัตโนมัติ ที่ทั้งลดเวลาในการทดสอบและลดความผิดพลาดจากมนุษย์ได้ในเวลาเดียวกัน

หุ่นยนต์ช่วยนักวิจัยทดสอบหาโครงสร้างที่สามารถดูดซับแรงได้สูงถึง 75% ด้วยการทดสอบกว่า 25,000 ครั้ง

หุ่นยนต์ช่วยนักวิจัยทดสอบหาโครงสร้างที่สามารถดูดซับแรงได้สูงถึง 75% ด้วยการทดสอบกว่า 25,000 ครั้ง

เพื่อบรรลุเป้าหมาย หุ่นยนต์สร้างโครงสร้างพลาสติกขนาดเล็กด้วยการพิมพ์ 3 มิติ และทำการบันทึกทั้งขนาดและรูปทรง จากนั้นจึงย้ายไปยังพื้นผิวโลหะที่เรียบราบของเครื่องกด ซึ่งจะทำการบีบอัดด้วยแรงที่เทากับม้าอาหรับที่หยืนอยู่ในที่แคบ ๆ จากนั้นหุ่นยนต์จะทำการวัดว่าโครงสร้างนั้นได้มีการดูดซับพลังงานไปเท่าใด และตรวจดูรูปร่างที่เปลี่ยนไปหลังถูกบีบอัดเพื่อบันทึกข้อมูลทุกอย่างลงในฐานข้อมูล จากนั้นจำเป็นการปล่อยวัตถุลงในกล่องและทำความสะอาดแท่นโลหะเตรียมพร้อมการพิมพ์และทดสอบครั้งต่อไป ซึ่งการออกแบบครั้งถัดมาจะแตกต่างจากโครงสร้างเดิมเล็กน้อย การออกแบบและมิติจะถูกปรับปรุงด้วยอัลกอริทึมของหุ่นยนต์ซึ่งมีพื้นฐานจากการทดสอบทั้งหลายก่อนหน้าซึ่งเรียกว่า Bayesian Optimization ทำให้เห็นได้ว่าโครงสร้าง 3 มิติจะยิ่งดีขึ้นเรื่อย ๆ ในการดูดซับแรงจากการบีบอัด

โดยหลังการทดสอบหุ่นยนต์จะปล่อยวัตถุพลาสติกขนาดเล็กลงในกล่องอยู่บนพื้นที่วางไว้อย่างสมบูรณ์แบบเพื่อรองรับการร่วงหล่นที่เกิดขึ้น โดยรูปทรงและน้ำหนักของวัตถุจะแตกต่างกันออกไป เช่น เบาเหมือนขนนก เป็นทรงกระบอก มีขนาดเล็กกว่า 1 นิ้ว เพื่อเติมลงไปในกล่อง บางชิ้นสีแดง สีฟ้า สีม่วง สีเขียวหรือสีดำ วัตถุแต่ละชิ้นแสดงให้เห็นผลการทดลองการทำงานอัตโนมัติแบบอิสระของหุ่นยนต์ เรียนรู้ในการทำงานและหุ่นยนต์จะค้นหาหรือทำอย่างไรที่จะสร้างวัตถุที่มีรูปร่างในการดูดซับพลังงานมากที่สุดที่เคยมีมา

หุ่นยนต์นี้มีชื่อว่า MAMA BEAR ซึ่งย่อมาจาก Mechanics of Additively Manufactured Architectures Bayesian Experimental Autonomous Researcher ซึ่งเป็นผลงานของทีม KABlab ที่พัฒนาต่อเนื่องมาตั้งแต่ปี 2018 และการทดสอบนี้เริ่มมาตั้งแต่ปี 2021 ซึ่งมีชิ้นส่วนที่ถูกพิมพ์ขึ้นมาและทดสอบแล้วมากกว่า 25,000 ชิ้น

สาเหตุที่ต้องทดสอบหลากหลายรูปทรงเพราะว่าเป็นการมองหาสิ่งที่สามารถดูดซับพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งข้อมูลที่ได้เหล่านี้สามารถบันทึกไว้ใน Library หรือฐานข้อมูลเพื่อใช้สร้างกันชน, บรรจุภัณฑ์ หรืออุปกรณ์ใหม่ ๆ ที่มีประสิทธิภาพในการดูดซับแรงที่เกิดขึ้นได้ดียิ่งขึ้น ซึ่งก่อนมีการใช้ MAMA BEAR โครงสร้างที่มีการดูดซับได้มีประสิทธิภาพสูงสุดที่สังเกตได้อยู่ที่ 71% และเมื่อมกราคม 2023 ห้องทดลองได้สังเกตเห็นการดูดซับแรงถึง 75% จากหุ่นยนต์ที่ทำลายสถิติที่เคยมีมาด้วยชิ้นงานหมายเลข #21285 ซึ่งไม่ได้มีรูปทรงใดเป็นไปตามที่ทีมวิจัยคาดการณ์ไว้ ด้วยการมีจุดสัมผัสสี่จุด รูปทรงเหมือนกับดอกไม้บาง ๆ มีลุกษณะสูงและแคบลงมาจากชิ้นงานที่ถูกออกแบบเอาไว้ในช่วงแรก

ปัจจุบันข้อมูลเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในแอปพลิเคชันในชีวิตประจำวันแล้ว เช่น การมีส่วนในการออกแบบแผ่นซับแรงในหมวกกันกระสุนของทหารสหรัฐอเมริกาเป็นต้น

ที่มา:
bu.edu

Thos
"Judge a man by his questions rather than his answers"
Voltaire
READ MORE
×