หุ่นยนต์ขนาดใหญ่ - Institute of Field roBOtics (FIBO)
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
  • ไทย
    • อังกฤษ

หุ่นยนต์ขนาดใหญ่

logo robot brain

หุ่นยนต์ขนาดใหญ่

59
59-1
59-2
59-3
นักออกแบบเครื่องจักรกลตระหนักดีว่า มวล (Mass) เป็นพารามิเตอร์ที่ต้องระมัดระวังมากเป็นพิเศษ หากกำหนดค่ามวลนี้ให้สอดคล้องระดับพลังงาน (Energy) ที่เข้าและออกจากระบบ (System) ก็จะสามารถรักษาความเร็วหรือพลังงานจลน์ (Kinetics Energy)ของระบบได้อย่างต่อเนื่อง เมื่อต้องการลดความเร็วของระบบ เราสามารถกระทำได้โดยใชัระบบเบรกรถยนต์หรือใช้ระบบควบคุมในเครื่องจักรกล-หุ่นยนต์ อันนี้ที่เป็นเหตุผลว่าคนกรุงเทพฯเสียเงินเติมน้ำมันไปนั้นส่วนใหญ่พลังงานถูกแปลงไปเป็นความร้อนที่เบรก เพราะรถติดเหลือเกิน ต้องขับแล้วเบรกตลอดเวลา

ในกรณีของหุ่นยนต์ การควบคุมตำแหน่งและความเร็วให้ถูกต้องตามโปรไฟล์ที่ต้องการ ระบบควบคุมต้องทำงานอย่างหนักเช่นกันเพราะต้องรับภาระจากพลังงานจลน์ที่เกิดจากมวล หากมวลมากการควบคุมก็คงลำบาก วิธีเลี่ยงคือต้องออกแบบให้หุ่นยนต์ทำงานด้วยความเร็วต่ำโดยเฉพาะกรณีที่หุ่นยนต์มีขนาดใหญ่มากตัวอย่างหุ่นยนต์ขนาดใหญ่ประเภทนี้คือ แอมเบลอร์ (Ambler) หุ่นยนต์หกขาที่องค์การนาซ่าให้ทุนสนับสนุนมหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน ออกแบบสร้างขึ้นเป็นต้นแบบสำหรับเป็นหุ่นยนต์สำรวจดาวอังคาร เดินได้ช้ามาก ประมาณวันละ 300 เมตรเอง น้ำหนักเกือบสองตัน ผมก็ยังงงๆอยู่ว่าตอนส่งไปดาวอังคารคงจะต้องเปลืองพลังงานอย่างมหาศาล

อย่างไรก็ตาม ผมชอบการออกแบบที่ชาญฉลาดของหุ่นยนต์ตัวนี้ตรงที่ลดความซับซ้อนด้านควบคุมโดยออกแบบให้ใช้กลไกขาแบบตั้งฉาก (Orthogonal Leg) ดังนั้นการเคลื่อนที่ของแต่ละขาจะไม่มีผลต่อกันเลย มอเตอร์ของแต่ละแกนทำงานโดยไม่ขัดแย้งกัน พลังงานที่ใช้ในการเคลื่อนที่จึงไม่สูญเสียไปโดยไม่จำเป็น ผลของความไม่เป็นเส้นตรง (Nonlinear Effect) ก็ลดลงอย่างมาก การที่มีขาหกขาทั้งๆที่ต้องการเพียงสี่ขานั้น ทำให้มี “ส่วนเกิน” (Redundancy) ขององศาอิสระในการเดินทำให้การเคลื่อนที่เป็นไปอย่างนิ่มนวลขึ้น ระบบมองเห็นของหุ่นยนต์ตัวนี้มีทั้งกล้องสองตาและระบบเลเซอร์ทำให้สามารถมองเห็นได้ทั้งกรณีมีและไม่มีแสงตกกระทบวัตถุหรือสิ่งกีดขวางเบื้องหน้า พื้นผิวของดาวอังคารไม่เรียบและประกอบไปด้วยหลุมกว้างอยู่มากมาย หุ่นยนต์ตัวเล็กๆทั้งแบบล้อและขาไม่สามารถข้ามหลุมกีดขวางนี้ได้ จึงต้องสร้างแอมเบลอร์ยักษ์นี้ขึ้นมา

แอมเบลอร์ยืดตัวได้สูงสุดห้าเมตรสามารถก้าวข้ามหลุมที่มีความกว้างเมตรครึ่งได้อย่างสบาย มีการติดตั้งคอมพิวเตอร์ไว้เพื่อช่วยประเมินผลต่างๆรวมทั้งการวางแผนการเดินอย่างอัตโนมัติ หากมีขาชำรุดสองขาคอมพิวเตอร์โปรแกรมก็ฉลาดพอสามารถควบคุมให้แอมเบลอร์เป็น “เดชไอ้เดี้ยง” เดินแบบใช้สองขาได้ ปัจจุบันโครงการนี้ได้บรรลุผลการทดลองแล้วแต่ไม่มีการส่งไปดาวอังคารจริง อาจเป็นเพราะน้ำหนักมากเกินไปดังที่ผมได้กล่าวไว้ตอนต้น

หุ่นยนต์อีกตัวหนึ่งที่อยู่ในกลุ่มขนาดใหญ่เป็นผลงาน ของ ดร. แฟรงค์ เมสซาเทสตา ความสูง 13 ฟุต ยาว 18 ฟุต แต่น้ำหนักประมาณครึ่งหนึ่งของแอมเบลอร์ มีสี่ขาแต่ลักษณะของช่วงขามีถึง 7 องศาอิสระ คล้ายๆขาของจิ้งหรีด ควบคุมด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ 700 Hz สามารถเดินหน้าและถอยหลังตลอดจนเคลื่อนที่ไปข้างได้ด้วย มีเพื่อนบอกผมว่าจิ้งหรีดและแมลงในกลุ่มนี้ก็เคลื่อนที่ด้านข้างได้เหมือนกัน แต่ผมไม่เคยเห็นครับ แต่คงจะเต้นเหมือนหุ่นยนต์ตัวนี้ไม่ได้ แน่นอนเขาไม่ได้ถูกสร้างไว้เต้นแต่ต้องทำหน้าที่สำรวจในพื้นที่รกชัฏ งานป่าไม้บางประเภท ผู้ประดิษฐ์เรียกหุ่นยนต์ของเขาว่า “ไดโน” (Dino) แต่คงเป็นเป็นไดโนเสาร์จริงๆไม่ได้เพราะต้องแบกแบตเตอรี่ถึง 55 ตัว แป๊บเดียวพลังงานก็หมดแล้ว เห็นว่ามีแผนจะใช้เซลล์เชื้อเพลิงหรือนิวเคลียร์ในอนาคตอันใกล้นี้

ไปๆ มาๆ ก็หนีไม่พ้นพลังงานนิวเคลียร์ สงสัยต้องสร้างหุ่นยนต์มาช่วยมนุษย์หาแหล่งพลังงานใหม่เสียแล้วละครับ

 

——————————————————
ข้อมูลจำเพาะของผู้เขียน

djitt2

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

 

 

 

Categories: บทความของ ดร. ชิต เหล่าวัฒนา