Saturday, February 4Modern Manufacturing
×

กล้ามเนื้อเทียมในหุ่นยนต์ ยืดหยุ่นและทรงพลังในเครื่องเดียว

จะเป็นอย่างไร หากมนุษย์สามารถสร้างโครงสร้างกล้ามเนื้อเทียมที่มีความยืดหยุ่นและความหนาแน่นของพลังงานสูงที่สุดในโลกมาให้เครื่องจักรใช้ในการทำงานได้ ?

กล้ามเนื้อเทียมในหุ่นยนต์ ยืดหยุ่นและทรงพลังในเครื่องเดียว
กล้ามเนื้อเทียมในหุ่นยนต์ ยืดหยุ่นและทรงพลังในเครื่องเดียว
กล้ามเนื้อเทียมในหุ่นยนต์ ยืดหยุ่นและทรงพลังในเครื่องเดียว

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

กล้ามเนื้อเทียมในหุ่นยนต์ ยืดหยุ่นและทรงพลังในเครื่องเดียว
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
×