Friday, May 17MM Thailand

Blue หุ่นยนต์ต้นทุนต่ำรุ่นใหม่จาก UC Berkeley

[yuzo_views] Views

เมื่อเราพูดถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรม หรือแขนกลที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมไม่ว่าจะแขนคู่หรือแขนเดี่ยว เราต่างก็จินตนาการถึงการทำงานที่รวดเร็ว ว่องไว แม่นยำ และที่สำคัญ คือ การเขียนโปรแกรมคำสั่งที่สลับซับซ้อน แต่ถ้าให้นึกภาพการใช้งานแขนกลในครัวเรือนหรือชีวิตประจำวันหลายคนอาจนึกถึงเรื่องสนุกอย่างให้แขนกลเสิร์ฟเบียร์พลางดูทีวีพลาง ถ้าจะจริงจังหน่อยก็คงต้องบอกว่า “บ้า โคตรเปลืองเลยหุ่นตัวละกี่ล้าน ไหนจะไฟ ไหนจะโปรแกรม” เอาเป็นว่าตอนนี้มีคนบ้าทำหุ่นแขนกลขึ้นมาให้ใช้งานกันในบ้านภายใต้ชื่อ Blue ก็แล้วกัน

ลองจินตนาการภาพในห้องครัวของคุณที่ตื่นเช้ามามีหุ่นยนต์คอยปลุกคุณด้วยกลิ่นกาแฟและขนมปังปิ้งหอม ๆ ดูสิ… (เอาจริง ๆ ถ้ามีแฟนเขายังขี้เกียจลุกมาทำให้ตั้งแต่เช้าเลย บางวันโดนใช้กลับด้วยซ้ำ) มันคงจะเป็นเช้าที่แสนวิเศษที่ไม่ต้องวิ่งวุ่นทำนู่นนี่ในขณะที่เรามีผู้ช่วยคอยสนับสนุน ปัด กวาด เช็ด ถู มันจะดีสักแค่ไหนถ้ามีระบบอัตโนมัติในบ้าน

รู้จัก Blue แขนกลรับใช้ในบ้านของคุณ

อาจดูเหมือนเรื่องเพ้อฝันหรือรายการฝันที่เป็นจริง แต่ทว่า Learning Lab แห่ง UC Berkeley ได้พัฒนา Project Blue ซึ่งเป็นการต่อยอดศักยภาพความสำเร็จจากคำถามตั้งต้น

Blue Robot
Source: UC Berkeley

“AI สามารถยกระดับความสามารถของหุ่นยนต์ที่มีอยู่เดิมได้อย่างไร”

และ

“AI สามารถเปลี่ยนกรอบความคิดสำหรับการออกแบบหุ่นยนต์ได้อย่างไร


จึงทำให้เกิดโครงการพัฒนาหุ่นยนต์ทดสอบที่ใช้ภายใต้สภาพแวดล้อมที่ไร้โครงสร้าง (Unstructured Environment) ที่ชื่อ Blue ขึ้นมา ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ต้นทุนต่ำที่สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมของที่พักอาศัยหรือการทำงานของมนุษย์ได้ โดยมีรายละเอียดหุ่นยนต์คร่าว ๆ ดังนี้

Degrees of freedom: 7
น้ำหนัก: 8.7 kg
ระยะขอบเขตการทำงาน (เมื่อยืดสุด): 0.7 เมตร
น้ำหนักที่รองรับได้ต่อเนื่อง: 2 กิโลกรัม
Peak Velocity: 2.1 เมตร/วินาที
ความแม่นยำ: 3.7 มิลลิเมตร
Position Bandwidth: 7.5 เฮิร์ทซ
พลังงานที่ใช้: 100 วัตต์

แต่เดี๋ยวก่อน เจ้าหุ่นที่รูปร่างเหมือนแขนกลในโรงงานอุตสาหกรรม รูปแบบการทำงานไม่ต่างกันมากแต่อาจจะมีเรื่องความเร็วและการตอบสนองอื่น ๆ เล็กน้อย ขนาดหุ่นเปล่า ๆ ตามท้องตลาดยังหลักล้านถึงหลายล้านเลย คิดว่าจะราคาเท่าไหร่กัน? ผมตอบให้เลยก็ได้ว่าน้อยกว่า 5,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ หรือไม่เกิน 175,000 บาทไทย หากผลิต (ตีอัตราแลกเปลี่ยนไว้ที่ 35 บาท: 1 ดอลลาร์สหรัฐฯ) แน่นอนว่าถูกกว่า Cobot หลายตัวด้วยซ้ำไป ถ้าหากอยากได้ถูกกว่านี้แล้วล่ะก็ คงต้องไปหาซื้อชุดการเรียนรู้แขนกลราคาถูก (ประมาณ 1,000 บาท) มาประกอบเล่นในบ้านแล้วล่ะ

ในวิดีโอสาธิตการทำงานเบื้องต้นจะพบว่า Blue สามารถทำงานพื้นฐาน เช่น การพับผ้าหรือการรินกาแฟได้ แม้ว่าจะยังไม่เป๊ะเวอร์แบบรุ่นพี่ที่เป็นหุ่นโรงงานก็เถอะ แต่จุดเด่นจริง ๆ เลย คือ ปฎิกริยาเวลาถูกกระแทกหรือจับเปลี่ยนอิริยาบทแล้วยังสามารกลับมาทำงานได้ตามเดิม ซึ่งเป็นจุดที่แตกต่างจาก Cobot ที่หยุดแล้วหยุดเลย หรือมีลักษณะการปะทะที่คล้ายคลึงกับหุ่นยนต์ในสายการผลิตแต่แตกต่างกันในเรื่องวัสดุและผลกระทบจากอุตบัติเหตุที่ไม่ร้ายแรง ในขณะที่ Blue การเดินชนหรือปะทะอาจไม่แตกต่างจากการเดินชนไหล่เพื่อนเท่านั้นเอง

แตกต่างและโดดเด่นด้วย QDD

หลายคนอาจเคยถามและสงสัยว่าทำไมหุ่นยนต์เหล่านี้ถึงไม่ไดใช้งานในบ้านเรือนของเราสักที ทั้งที่หุ่นยนต์ก็ดูไม่ซับซ้อน และยิ่งสมัยนี้การเขียนโปแกรมก็มีความสะดวกสบายมากกว่าในยุคก่อน ๆ

‘ราคา’ คำตอบสุดคลาสสิคสำหรับการตัดสินใจใช้จ่ายใด ๆ ก็ตามยังคงเป็นปัจจัยสำคัญ การที่ Blue สามารถลดราคาค่าตัวลงมาต่ำกว่า 175,000 บาทได้ เป็นผลจากเทคโนโลยีที่ชื่อว่า Quasi-Direct Drive (QDD) ซึ่งมีขอบเขตของ Backdrivability สำหรับระบบส่งกำลังครอบคลุมกว้างขวาง เช่น เกียร์ สายพาน สายเคเบิล รวมถึงมีแรงบิดที่เหมาะสม มีการใช้งานสายพานไทม์มิงที่สะดวกต่อการประกอบ มีความทนทาน ซึ่งเหมาะสมกับการทำงานอย่างต่อเนื่อง มี Backlash ต่ำ ในขณะที่มี Backdrivability สูง วัสดุทำจากไฟเยอร์กลาสจึงทำให้มีความแข็งแรง ซึ่งจุดเด่นของสายพานไทม์มิง คือ การส่งกำลังที่มีระยะทางไกลกว่าสายพานแบบอื่น

QDD
Source: UC Berkeley

ด้วยการออกแบบในลักษณะของ Modular ที่คำนึงถึงความปลอดภัยสำหรับสภาพแวดล้อมของชีวิตประจำวันมนุษย์ โดยใช้แม่พิมพ์การผลิตสำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนที่มีจำนวนน้อย เช่น ชิ้นส่วนที่เป็นโครงสร้าง สำหรับในส่วนของ Jaw Gripper หรือมือหยิบจับชิ้นส่วนแบบคีบให้มีราคาที่ต่ำและใช้มอเตอร์เซอร์โวในการทำงาน สำหรับการเดินสายนั้นมีความเรียบง่ายเมื่อเปรียบเทียบกับหุ่นยนต์ทั่วไปโดยเน้นการใช้เซนเซอร์เพื่อลดความยุ่งยากของการเดินสาย โดยตัวขับเคลื่อนมอเตอร์นั้นมีการพัฒนาขึ้นมาพิเศษเพื่อ Blue โดยเฉพาะ ในขณะที่หุ่นยนต์ถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะขนาดเล็ก Intel NUC ซึ่งสามารถหาซื้อได้ตามท้องตลาดทั่วไป นำมาติดตั้งระบบปฏิบัติการณ์ Linux

นี่คือหนึ่งในการพัฒนาที่ต่อยอดจากการวิจัยเทคโนโลยีเดิมซึ่งมีอยู่แล้ว นั่นคือ แขนกลหรือหุ่นยนต์ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม เปลี่ยนแปลงเข้าสู่การใช้งานในกิจการทั่วไปหรือครัวเรือน ซึ่งเบลอขอบเขตของเทคโนโลยีที่เราอาจเคยคิดว่ามันแยกกันอยู่ หรือการใช้งานต้องเฉพาะส่วนอย่างเดียวเท่านั้น ไม่เหมาะกับการนำมาใช้ในสาขาอื่น หุ่นยนต์ Blue แสดงให้เห็นถึงความสำเร็จในการพัฒนาแขนกลที่มีความละเอียดอ่อนสำหรับการอยู่ร่วมในสภาพแวดล้อมมนุษย์ทั่วไป ซึ่งต้องการความปลอดภัยสูง ในขณะเดียวกันเทคโนโลยีที่เกิดจาก Blue สามารถต่อยอดด้านความปลอดภัยและพลังงานสำหรับหุ่นยนต์ที่ต้องใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมได้เช่นกัน

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง:
Cobot แตกต่างจากหุ่นยนต์อุตสาหกรรมทั่วไปอย่างไร?
ประเภทของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมในปัจจุบัน

อ้างอิง:
Spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial-robots/uc-berkeley-blue-low-cost-force-controlled-robot-arm
Rll.berkeley.edu/blue/
Quasi-Direct Drive for Low-Cost Compliant Robotic Manipulation, Paper

Thos
"I can't understand why people are frightened of new ideas. I'm frightened of the old ones"
John Milton Cage Jr.

A dweller of art and science, also a slave to vibe wanderlust. Interesting in wide range of research and development, for example, material improvement, IIoT, food contaminant and sonic art.