Friday, June 24Modern Manufacturing
×

กล้ามเนื้อเทียมในหุ่นยนต์ ยืดหยุ่นและทรงพลังในเครื่องเดียว

จะเป็นอย่างไร หากมนุษย์สามารถสร้างโครงสร้างกล้ามเนื้อเทียมที่มีความยืดหยุ่นและความหนาแน่นของพลังงานสูงที่สุดในโลกมาให้เครื่องจักรใช้ในการทำงานได้ ?

หุ่นยนต์สำหรับหยิบจับชิ้นงานแบบ Suction gripper กำลังถูกพัฒนาขึ้นในมหาวิทยาลัย Saarland University สามารถทำการหยิบจับชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนและปรับรูปแบบการทำงานให้เข้ากับชิ้นงานได้อัตโนมัติ

ในงานหลาย ๆ ประเภทเช่น การประกอบรถยนต์นั้น แขนกลต่าง ๆ ในโรงงานจะมีหน้าที่รับชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักมากมาทำการประกอบเข้าด้วยกัน แต่ส่วนที่ใช้หยิบจับของหุ่นยนต์และแขนกลนั้นกลับยังไม่มีความยืดหยุ่นในการทำงานสักเท่าไหร่ ตัวอย่างเช่น หากหุ่นยนต์ตัวหนึ่งที่พึ่งใช้ติดตั้งประตูรถลีมูซีนไป ต้องมาทำการติดตั้งประตูรถประเภทอื่นแทน แขนกลนั้นจะไม่สามารถนำมาใช้กับรถยนต์แบบอื่นได้และต้องมีการติดตั้งแขนกลใหม่เพื่อใช้กับรถยนต์แบบอื่น ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ยุ่งยาก ต้องมีการปรับปรุงและลงโปรแกรมใหม่ ทำให้เสียเวลาและค่าใช้จ่ายสูง ปัญหานี้มักจะเกิดขึ้นกับการประกอบชิ้นส่วนกระจกและแผ่นโลหะ ที่หุ่นยนต์ตัวหนึ่งจะทำได้แค่การประกอบแบบเดียวเท่านั้น ศาสตราจารย์ Stefan Seelecke, Chair for Intelligent Material Systems ที่ Saarland University ให้ข้อมูล

หุ่นยนต์ที่ปรับให้เข้ากับรูปทรงใหม่ได้ในพริบตา

หุ่นยนต์จะสามารถหยิบจับชิ้นส่วนได้อย่างยืดหยุ่นมากขึ้นในอนาคตด้วยการพัฒนาอุปกรณ์จับยึดที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า เปิดตัวโดยทีมวิจัยของศาสตราจารย์ Stefan Seelecke ที่ศูนย์เทคโนโลยีเมคคาทรอนิกส์และระบบอัตโนมัติ Zema (Center for Mechatronics and Automation Technology Zema) กล้ามเนื้อเทียมที่บางพอ ๆ กับเส้นผมนี้ ผลิตด้วยโลหะผสมนิกเกิล-ไททาเนียม จะช่วยให้หุ่นยนต์ขยับ “นิ้ว” ได้ด้วยความเร็วสูง ทำให้แผ่นดูดที่ปลายนิ้วเกาะติดหรือปล่อยชิ้นงานออกมา กระบวนการนี้สามารถช่วยให้หุ่นยนต์ปรับตัวตามชิ้นงานได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย เพราะสามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้อย่างรวดเร็วระหว่างการทำงาน

นอกจากนี้แล้ว ในอนาคตหุ่นยนต์ก็อาจจะสามารถเรียนรู้และพัฒนาตัวเองได้ด้วยการช่วยเหลือของเทคโนโลยี Machine Learning อีกด้วย ระบบหยิบจับและจัดการชิ้นส่วนที่มีความยืดหยุ่นสูงจะนำประโยชน์หลายอย่างมาสู่วงการผลิตอย่างแน่นอน 

กระบวนการของเราไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรหนัก มอเตอร์ไฟฟ้า หรือการอัดอากาศที่มีเสียงดังและใช้พลังงานสูงมาช่วย สิ่งที่คุณต้องมีก็แค่ไฟฟ้าเท่านั้น” Stefan Seelecke กล่าวเน้น

ทีมวิจัยได้นำความคืบหน้าปัจจุบันมาจัดแสดงภายในงาน Hanover Fair 2022 ผลงานนี้เป็นผลจากโครงการวิจัยและวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกจากหลาย ๆ โครงการ และเสริมด้วยการพัฒนาใหม่ ๆ หลายอย่างที่ถูกนำมารวมเข้าด้วยกันในระบบเดียวเป็นครั้งแรก ส่วนหนึ่งของระบบที่นำมาได้แก่หุ่นยนต์หยิบจับที่สามารถขยับนิ้วและปลายนิ้วทั้งสี่ได้ในทุกทิศทางโดยใช้กล้ามเนื้อเทียมคล้ายมือมนุษย์ สามารถปรับให้เข้ากับวัตถุที่มีรูปร่างต่างกัน และหลีกเลี่ยงช่องหรือรูในชิ้นงานได้ หุ่นยนต์นี้จึงไม่ถูกจำกัดการเคลื่อนไหวจากโครงสร้างเหมือนหุ่นยนต์รุ่นเก่าในสมัยก่อน และทำงานได้ดียิ่งกว่ามือของมนุษย์จริง ๆ

ที่มาภาพ : Alexander Jawfox on Unsplash

กล้ามเนื้อประดิษฐ์ที่มีพลังสูงที่สุดในโลก

มัดกล้ามเนื้อเทียมที่ถูกสร้างขึ้นจากลวดนิกเกิล-ไททาเนียมชั้นดี มีฟังก์ชันหน่วยความจำรูปร่าง (Shape Memory) ถูกใช้สำหรับนิ้วมือและปลายนิ้ว รวมถึงถ้วยสุญญากาศด้วย นักวิจัยกล่าวว่า หากมีการส่งกระแสไฟฟ้าเข้าไป มัดกล้ามเนื้อเทียมนี้จะเกิดความร้อนขึ้นและเกิดการเปลี่ยนโครงสร้างตาข่ายโลหะแบบหดตัวลง เมื่อกระแสไฟฟ้าหยุดลง ก็จะเกิดการคลายตัวกลับและเย็นลง เมื่อมีการมัดลวดเส้นบาง ๆ แบบนี้หลาย ๆ เส้น ลวดเหล่านี้จะคายความร้อนได้เร็วขึ้นเนื่องจากขนาดพื้นผิวที่ใหญ่ขึ้น ทำให้เย็นลงเร็วขึ้น ซึ่งเปรียบได้กับกล้ามเนื้อของมนุษย์ที่สามารถหดและคลายตัวได้อย่างรวดเร็ว การขยับของหุ่นยนต์จึงมีความคล่องแคล่วว่องไว ตามที่นักวิจัยกล่าวมานั้น หุ่นยนต์กล้ามเนื้อเทียมใหม่นี้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดของระบบขับเคลื่อนบนโลกในตอนนี้เลยทีเดียว

เรียกได้ว่ากล้ามเนื้อเทียมที่ถูกสร้างขึ้นนี้เพิ่มขีดความสามารถที่หุ่นยนต์สามารถทำได้ในการผลิตขึ้นไปอย่างมาก นอกจากจะลดค่าใช้จ่ายและความยุ่งยากในการทำงานลงแล้วยังมีความยืดหยุ่นและความหนาแน่นของพลังงานที่สูงที่สุดอีกด้วย ในอนาคตกล้ามเนื้อเทียมนี้อาจจะถูกนำไปใส่ในหุ่นยนต์ประเภทอื่นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้ทั้งวงการหุ่นยนต์อุตสาหกรรมก็เป็นได้

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
Jirapat R.
"To see the world, things dangerous to come to, to see behind walls, draw closer, to find each other, and to feel. That is the purpose of life."
- The Secret Life of Walter Mitty
READ MORE
×