หุ่นยนต์เพื่อสิ่งแวดล้อม

หุ่นยนต์เพื่อสิ่งแวดล้อม

นักวิจัยของ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี (มจธ) กำลังศึกษาและพัฒนาเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพสูงในขบวนการผลิตน้ำมันปาล์มสำหรับ “เครื่องยนต์ไบโอดีเซล”

เครื่องจักรเหล่านี้ในปัจจุบันไทยเรานำเข้าจากประเทศมาเลเซีย  ขณะเดียวกันด้วยการสนับสนุนจากกรมส่งเสริมอุตสาหกรรม ทีมนักวิจัยดังกล่าวยังให้ความสนใจการออกแบบระบบควบคุมแบบยืดหยุ่น (Flexible System) สำหรับการจุดระเบิดอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับเครื่องยนต์เบนซินที่มีการผสมใช้ “แก็สโซฮอล์” หลายเกรดตามเปอร์เซ็นต์ส่วนผสมของแอลกอฮอล์ สูงสุดคือ 100 เปอร์เซนต์   สำนักงานส่งเสริมการลงทุน ได้มีการอนุมัติการลงทุน โรงงานผลิตแอลกอฮอล์ไปแล้วหลายโรงที่มีกำลังการผลิตรวมกันถึง 12 ล้านลิตรต่อวัน อย่างไรก็ตามอัตราการใช้แอลกอฮอล์สำหรับเชื้อเพลิงยังอยู่ที่ประมาณ 800,000 ลิตรต่อวันเท่านั้น  ผมเห็นว่าน้ำมันปาล์มและแอลกอฮอล์ที่เราสามารถผลิตได้เองในประเทศอาจเป็นหนทางออกที่จำเป็นในวิกฤตพลังงาน  ผมจึงได้หารือขอคำชี้แนะจาก ท่านอธิบดีกรมส่งเสริมอุตสาหกรรม (คุณ ปราโมทย์ วิทยาสุข) ในการขยายผลสู่การปฏิบัติและการจัดการทางเทคโนโลยี  ท่านได้กรุณาแนะนำว่า “ประเทศบราซิล” นั้น มีการใช้แอลกอฮอล์ในเครื่องยนต์เบนซินถึงขั้น 100  เปอร์เซ็นต์แล้วอย่างไม่มีปัญหาแล้วครับ

ผมมีความรู้เกี่ยวกับประเทศบราซิลน้อยมาก แต่จำได้แม่นว่านักฟุตบอลเก่งกาจระดับโลกหลายท่านเป็นคนชาตินี้ เมื่อค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมในเชิงลึกแล้ว จึงพบว่าบราซิลนั้นมีอุตสาหกรรมน้ำมันอยู่ พร้อมๆกับความหลากหลายทางชีวภาพของลุ่มน้ำอะเมซอน  คนประเทศนี้มีความตระหนักและหวงแหนทรัพยากรธรรมชาติที่เกิด จากลุ่มแม่น้ำนี้  แต่การเฝ้าระวังตรวจสอบสภาวะสมดุลต่างๆ คงไม่ง่ายนักเพราะลุ่มน้ำเหล่านี้ยังมีสัตว์ร้ายอยู่มาก อาทิ จระเข้ งูพิษ และ พิรันย่า ฯลฯ เช่นเดียวกันกับที่ปรากฎอยู่ในภาพยนต์สารคดีทั่วไป    ปัญหาเหล่านี้ ทำให้ นาย โรบินสัน รีส  (รูปภาพ) วิศวกรเครื่องกล ที่บริษัทน้ำมันปิโตรบราส ของรัฐ ต้องคิดสร้างหุ่นยนต์ขึ้นมาช่วยงานสำคัญๆ เช่น งานติดตั้งและบำรุงรักษาหารอยรั่วของระบบท่อส่งน้ำมันและก๊าซธรรมชาติ ซึ่งบางครั้งอยู่ลึกถึง 2,000 เมตร มีระยะทางกว่า 670 กิโลเมตร  รถขับเคลื่อนสี่ล้อเชิงพาณิชย์ไม่สามารถนำมาใช้ทำงาน “ลุย” ผ่านแม่น้ำที่เต็มไปด้วยพืชลอยน้ำประเภทผักตบชวา  ห่นยนต์ที่เขาสร้างขึ้นชื่อว่า “ชิโค”  มีล้อคล้ายลูกบอลอัดลมที่ใช้เล่นตามชายหาด ทำหน้าที่สร้างแรงลอยตัวให้กับหุ่นยนต์ โดยที่วงรอบนอกของล้อมีลักษณะเป็นใบพาย  มีการติดตั้งเซนเซอร์ตรวจสอบกลิ่นก๊าซที่รั่วออกมา  แม้ต้นแบบตัวแรกนั้นใช้การควบคุมระยะไกล (Remote Control) แบบไม่ยุ่งยากนัก แต่ทางทีมของรีส กำลังออกแบบตัวที่สอง เพื่องานสำรวจและซ่อมแซมที่ซับซ้อนขึ้น  ความหวังของรีส คือการช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าถึงป่าอะเมซอนอย่างที่ไม่เคยทำได้มาก่อน ภาพและเสียงของสัตว์ที่หายาก ตลอดจนตัวอย่างใบไม้และน้ำในป่าดงดิบนี้จะช่วยให้เข้าใจเงื่อนไขของสภาวะธรรมชาติที่เปลี่ยนไป จนนำมาถึงวิธีการที่ทำให้คนบราซิลรักษาธรรมชาติของเขาไว้ได้

อย่างไรก็ตาม  “ชิโค” รูปร่างอาจใหญ่โตเกินไปจนทำความตื่นตกใจต่อสัตว์ทั้งหลาย และไม่สามารถเข้าไปในที่เล็กๆได้     ที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน หุ่นยนต์ของ ดร. สิตติ มีขนาดเล็กกว่ามากเพียงเจ็ดเซนติเมตร มีหกขาเคลื่อนไหวเหมือนแมลงจริงๆ ทำจากโลหะเบาหนักเพียงประมาณครึ่งกรัม น้ำหนักเบาอย่างเดียวนั้นไม่พอที่จะทำให้แมลงประเภทนี้กลายเป็นผู้วิเศษ “เดินบนผิวน้ำ” ได้ แต่เขาต้องอาศัยขนเล็กๆที่ปลายเท้าปกป้องมิให้โมเลกุลของน้ำแตกตัวกันจนรักษาความตึงผิวไว้ได้ สำหรับหุ่นยนต์ที่สร้างขึ้นได้ใช้ประโยชน์จากความตึงผิวของน้ำโดยการเคลือบสารละลายเทฟลอนที่ขาหุ่นยนต์  ที่ลำตัวและขามีการใช้ตัวขับเคลื่อน (Actuator) พิเศษทำมาจาก โลหะผสมเซอรามิค พ่นบนเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งจะหดยืดตามความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ใส่เข้าไป  เมื่อเปลี่ยนความถี่ของสันญาณป้อนทำให้ ดร.สิตติ สามารถควบคุมทิศทางการเคลื่อนและความเร็วของหุ่นยนต์ตัวนี้ ปัจจุบันได้ความเร็วอยู่ที่ 5 เซนติเมตรต่อวินาที แต่แมลงตัวจริงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าถึง 40 เท่า คือ 2 เมตรต่อวินาที  การที่หุ่นยนต์ตัวนี้สามารถสเก็ตเล่นบนผิวหน้าโดยอาศัยประโยชน์จากแรงตึงผิวนั้นเราพอเข้าใจได้ง่าย แต่การกระโดดบนผิวน้ำโดยที่ขาไม่จมน้ำไป เพื่อถีบตัวด้วยความเร็วสูงเช่นแมลงจริงๆนั้น เป็นเรื่องที่เราต้องเข้าใจฟิสิกส์ที่เกิดขึ้น ล่าสุดทีมนักวิจัยจาก มหาวิทยาลัยแห่งชาติแห่งเซอูล ชื่อ นาย โฮยงคิม และ นาย ดักกิวรี  ได้ใช้ประโยชน์การสมมาตรของทรงกลมทำให้แมลงหุ่นยนต์ตัวใหม่นี้กระโดดไปมาบนผิวน้ำได้ครับ

น้องๆ บางคนอาจเห็นหุ่นยนต์ประเภทนี้เป็นของเล่นที่น่าสนุก  แต่นักวิจัยได้ตั้งความหวังไว้สูงถึงขั้นสร้างหุ่นยนต์เหล่านี้ให้อยู่ตามแอ่งน้ำนิ่งทั่วไปตามธรรมชาติเพื่อคอยเป็นยามตรวจวัดคุณภาพน้ำที่นั้นๆ จนมนุษย์หาทางป้องกันก่อนที่จะสูญเสียแหล่งน้ำเหล่านั้นไปแบบไม่คืนกลับมาอีกเลย

ท่านผู้อ่านสามารถส่งข้อคิดเห็น/เสนอแนะมาที่ผู้เขียนที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th

——————————————————————————————

ข้อมูลจำเพาะของผู้เขียน

     ดร. ชิต เหล่าวัฒนา จบปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ (เกียรตินิยม) จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี ไดัรับทุนมอนบูโช รัฐบาลญี่ปุ่นไปศึกษาและทำวิจัยด้านหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น เข้าศึกษาต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน สหรัฐอเมริกา ด้วยทุนฟุลไบรท์ และจากบริษัท AT&T ได้รับประกาศนียบัตรด้านการจัดการเทคโนโลยีจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งมลรัฐแมสซาชูเซสต์ (เอ็มไอที) สหรัฐอเมริกา

    ภายหลังจบการศึกษา ดร. ชิต ได้กลับมาเป็นอาจารย์สอนที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี และเป็นผู้ก่อตั้งสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม หรือที่คนทั่วไปรู้จักในนาม “ฟีโบ้ (FIBO)” เป็นหน่วยงานหนึ่งในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี เพื่อทำงานวิจัยพื้นฐาน และประยุกต์ด้านเทคโนโลยีหุ่นยนต์ ตลอดจนให้คำปรึกษาหน่วยงานรัฐบาล เอกชน และบริษัทข้ามชาติ (Multi-national companies) ในประเทศไทยด้านการลงทุนทางเทคโนโลยี  การใช้งานเทคโนโลยีอัตโนมัติชั้นสูง และการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างมีประสิทธิภาพ