นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Caltech (California Institute of Technology) ได้พัฒนาหุ่นยนต์แบบพิเศษที่สามารถบินและขับเคลื่อนด้วยระบบล้อ ที่สามารถลงมายังพื้นดินได้ด้วยการแปลงร่างและขับเคลื่อนต่อเนื่องในระบบล้อได้ในทันที
ทีมนักวิจัยได้พัฒนาหุ่นยนต์ที่สามารถแปลงร่างได้ในชีวิตจริง และสามารถเปลี่ยนร่างได้กลางอากาศด้วยสมองกลที่ทำให้หุ่นยนต์ที่เป็นเหมือนโดรนกลายเป็นหุ่นยนต์ขับเคลื่อนสี่ล้อได้โดยไม่ต้องหยุดเคลื่อนไหว ทำให้เกิดความคล่องตัวและสามารถใช้งานได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นการจัดส่งสินค้าหรือใช้ในการสำรวจก็ตาม
หุ่นยนต์ตัวใหม่นี้ถูกเรียกว่า ATMO (Aerially Transforming Morphobot) ใช้ Thruster 4 ตัวในการบิน โดยกรอบที่ล้อม Thruster นั้นจะกลายมาเป็นล้อที่ใช้ในการเคลื่อนที่เมื่อเกิดการเปลี่ยนรูปแบบขึ้น โดยการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นนั้นจะเกิดจกามอเตอร์เพียงตัวเดียวที่จะเคลื่อนที่ข้อต่อตรงกลางและยก Thruster ขึ้นเป็นในรูปแบบโดรนหรือเปลี่ยนเป็นรูปแบบการเคลื่อนที่ด้วยล้อ
แรงบันดาลใจในการออกแบบหุ่นยนต์นี้มาจากธรรมชาติที่สัตว์สามารถใช้ร่างกายได้หลากหลายรูปแบบเพื่อให้เกิดการเคลื่อนที่ที่แตกต่างกันไป อย่างเช่นนกที่บินและเปลี่ยนร่างกายให้ช้าลงรวมถึงหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางต่าง ๆ ในขณะเดียวกันความท้าทายที่ทีมต้องเผชิญหน้า คือ ควาามซับซ้อนของ Aerodynamic เมื่อหุ่นยนต์ใกล้ถึงพื้นและเริ่มทำการเปลี่ยนสภาพร่างกาย
แม้ว่าการมองดูนกด้วยตาเปล่าตอนร่อนลงและวิ่งจะเป็นเรื่องง่าย แต่ในความเป็นจริงแล้วประเด็นนี้เป็นความท้าทายที่อุตสาหกรรมอากาศยานต้องทุกข์ทนมาอย่างยาวนานกว่า 50 ปี พาหนะบินได้ทั้งหมดต้องเผชิญหน้ากับแรงที่มีความซับซ้อนอย่างยิ่งเมื่อเข้าใกล้พื้นดิน ยกตัวอย่างเฮลิคอปเตอร์ที่ยิ่งเข้าใกล้การจอดเท่าไหร่ Thruster จะผลักอากาศจำนวนมมากลงไปยังพื้น ซึ่งเมื่ออากาศกระทบพื้นบางส่วนของมันจะสะท้อนกลับมาด้านบน หากเฮลิคอปเตอร์ลงมาเร็วเกินไปจะสามารถถูกดูดเข้าไปในกระแสลมวนที่เกิดจากอากาศสะท้อนและทำให้สูญเสียความสามารถในการพยุงตัวในอากาศ
ในกรณีของ ATMO นั้นความยากนั้นสูงยิ่งกว่า เพราะไม่เพียงแต่ต้องเผชิญหน้ากับแรงอันซับซ้อนเมื่อใกล้ถึงพื้นแล้ว ยังมีเจ็ท 4 ตัวที่ส่งแรงเข้าหากัน ทำให้เกิดกระแสลมรบกวนและความไม่เสถียรในระดับสูงอีกด้วย
เพื่อให้เข้าใจถึงแรง Aerodynamic ที่ซับซ้อนนี้ได้อย่างชัดเจนยิ่งขึ้น ทีมวิจัยได้ทำการทดสอบในห้องทดลองโดรนโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าการทดลอง Load Cell เพื่อดว่าการตั้งค่าของหุ่นยนต์เปลี่ยนไปอย่างไรเมื่อได้รับผลกระทบจากแรงส่งที่เกิดขึ้นในช่วงลงจอด นอกจากนี้ยังใช้ควันในการทดลองเพื่อให้เห็นถึงปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของพลวัตร
จากนั้นข้อมูลที่ได้จะถูกป้อนเข้าไปในอัลกอริทึมที่อยู่เบื้องหลังระบบควบคุมที่สร้างมาเพื่อ ATMO ทำใให้สามารถใช้ระบบควบคุมที่ล้ำสมัยที่เรียกว่าโมเดลการควบคุมแบบคาดการณ์ได้ ซึ่งจะทำหน้าที่คาดการณ์อย่างต่อเนื่องว่าจะระบบจะต้องทำอย่างไรในอนาคตที่กำลังจะเกิดขึ้นและปรับแต่งการกระทำให้เป็นไปตามผลลัพธ์ที่ต้องการ
อัลกอริทึมสำหรับควบคุม ATMO จะเป็นนวัตกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการวิจัยครั้งนี้ Quadrotors จะมีการควบคุมแบบเฉพาะว่า Thruster จะต้องอยู่ในตำแหน่งไหนและจะทำอย่างไรให้บินได้ เมื่อหุ่นยนต์เริ่มเปลี่ยนร่างจะเกิดพลวัตรของการ Coupling ที่แตกต่างกัน ทำให้แรงที่ต่างกันนั้นปฏิสัมพันธ์กันเอง และระบบควบคุมสามารถตอบสนองได้อย่างรวดเร็ว
ที่มา:
Caltech
