ทำไมต้องสร้างหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ (จบ)

ทำไมต้องสร้างหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ (จบ)

ความลับของมนุษย์ที่ Humanoid พยายามค้นหาและเลียนแบบ คือการปรับตัวเอง อยู่ตลอดเวลาเพื่อให้มนุษย์สามารถเอาตัวรอดได้ในสิ่งแวดล้อมที่ยุ่งเหยิงและสับสน ยุคหนึ่งเราเคยคิดว่า เราสามารถปรับแต่งหรือโปรแกรมการทำงานของหุ่นยนต์ล่วงหน้าได้อย่างละเอียด แต่ไม่เป็นความจริง ไปไม่รอดหรอกครับ ตอนหลังจึงมาค้นคว้าวิจัยทำให้หุ่นยนต์เรียนรู้จากการปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมตลอดเวลาโดยมีเซ็นเซอร์คอยรับข้อมูลตลอดเวลา การเรียนรู้ของหุ่นยนต์ก็เกิดขึ้นได้ และเราพบว่าหุ่นยนต์สามารถเอาตัวรอดได้ดีขึ้น แต่ก็ยังเทียบไม่ได้เลยกับสัญชาติญาณของมนุษย์

สำหรับประเทศไทยที่มิได้เป็นเจ้าของเทคโนโลยีหุ่นยนต์ แต่ก็มีการดำเนินการศึกษาและติดตามเทคโนโลยีนี้เช่นกัน “จี๊ด”และ “กาละแม” เป็นหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์อัตโนมัติขนาดเล็กรุ่นที่ 3 ของสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO)

แม้ว่า ฟีโบ้จะเป็นองค์กรขนาดเล็กที่ได้รับงบประมาณสนับสนุนจากรัฐบาลน้อยมาก แต่ทว่าพื้นที่และทุนอันจำกัดของสถาบันมิได้เป็นข้อจำกัดเลยเมื่อนักวิจัยผู้พัฒนาต้องอยู่ร่วมกับหุ่นยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการปฏิสัมพันธ์กับผู้ได้รับการพัฒนาอย่าง “จี๊ด” กับ “กาละแม” ผู้ที่กำลังจะสร้างชื่อเสียงให้แก่ ฟีโบ้แห่งประเทศไทย ในงานแข่งขันหุ่นยนต์ระดับโลก “โรโบคัพ ซอกเกอร์ ฮิวแมนนอยด์ ลีก” ที่ปีนี้จะมีขึ้นที่นครแอตแลนต้า มลรัฐจอร์เจียสหรัฐอเมริกา ในขณะที่ “จี๊ด” กับ “กาละแม” ซ้อมเลี้ยงลูกฟุตบอล “หลอก-สับขา” สไตล์เบคแคมอยู่นั้น หุ่นยนต์รุ่น 4 ชื่อ “พอดี” รุ่นล่าสุดเพิ่งออกจากห้องแล็บสดๆร้อนๆ กำลังนั่งเอกเขนกสบายๆ อยู่ด้านข้างสนามรอรับการโหลดโปรแกรมปัญญาประดิษฐ์

หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ทั้ง 3 ตัวนี้แหละครับ เป็นหุ่นยนต์พันธุ์ไทยแท้ๆ ที่มีเทคโนโลยีก้าวหน้าที่สุดของภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ในเวลานี้ อย่างน้อยเรายังนำหน้าสิงคโปร์ และ มาเลเซีย หากรัฐบาลไทยสนใจให้การสนับสนุนอย่างจริงจัง ลูกหลานของ “จี๊ด-กาละแม-พอดี” คงได้ท้าชิงผู้นำเทคโนโลยีหุ่นยนต์อย่างญี่ปุ่นและอเมริกาครับ

รูปข้างๆแสดงให้เห็นหุ่นยนต์ “จี๊ด” เทียบกับลูกบอลขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 ซม. หุ่นยนต์รุ่นที่ 3 นี้มีจุดเด่นที่มีความคล่องตัวสูงในการเดิน มีความทนทานต่อแรงกระแทกเหมาะสำหรับใช้ในการแข่งขันฟุตบอลหุ่นยนต์ ระบบการเดินของหุ่นยนต์รุ่นที่ 3 มีพื้นฐานมาจากการสงวนค่าของโมเมนตัมเชิงมุม กล่าวคือระบบ มีความสามารถในการสร้างสมดุลในการเดินให้เกิดขึ้นได้ตลอดเวลา โดยพิจารณาจากสภาพความเร็วในการหมุนของจุดศูนย์กลางมวลของหุ่นยนต์ ณ เวลาจริง ข้อมูลจากไจโร (Gyro sensor) ในรูปของความเร็วเชิงมุมของจุดศูนย์กลางมวลจะถูกป้อนกลับไปให้ระบบประมวลผลใช้ในการรักษาสมดุล 100 ครั้งใน 1 วินาที (100 เฮิร์ตซ์) หุ่นยนต์จึงมีความสมดุลในการเดินสูงและล้มยากกว่าหุ่นยนต์รุ่นเก่า อย่างไรก็ตามเมื่อมีเหตุทำให้หุ่นยนต์ล้มอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ระบบประมวลผลจะช่วยปรับให้หุ่นยนต์กลับลุกขึ้นมายืนได้เองโดยอัตโนมัติ โดยใช้ข้อมูลจากตัวตรวจวัดความเอียง ตัวดำเนินการเชิงพันธุกรรมแบบหลายจุดประสงค์ ได้ถูกนำมาใช้หาค่าตัวแปรควบคุมการเดินที่เหมาะสมกับพลังงานที่ใช้ , ความเร็วในการเดิน , เสถียรภาพของการเดินรวมไปถึงค่าการเดินแบบธรรมชาติ

ระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์ใช้หลักการของการหาค่าสีต่าง ๆ ในสภาพแวดล้อมรอบหุ่นยนต์ เช่นหุ่นยนต์จะถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าให้รับรู้ว่าลูกบอลมีสีส้ม คู่ต่อสู้มีสีดำ ประตูของฝ่ายตรงข้ามมีสีฟ้าหรือเหลือง ในเกมส์การแข่งขันหุ่นยนต์จะพยายามหาลูกบอลให้เจอก่อนหลังจากนั้นก็จะเดินเข้าหาลูกบอลก่อนที่จะเริ่มมองหาเป้าหมายคือประตูของฝ่ายตรงข้าม เมื่อได้มุมและระยะเตะที่ต้องการหุ่นยนต์ก็จะเตะลูกบอลเข้าหาประตู หุ่นยนต์มีระบบปัญญาประดิษฐ์ที่จะช่วยให้หุ่นยนต์สามารถคิดคำนวณเองได้ว่าจะต้องตัดสินใจอย่างไรในสถานการณ์ต่าง ๆ เช่นถ้าไม่เจอลูกบอลเลยจะทำอย่างไร ถ้าคู่ต่อสู้ครองลูกบอลอยู่จะต้องทำอย่างไร จะเตะลูกบอลให้ได้อย่างแม่นยำจะต้องทำอย่างไร

หุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ “พอดี”เป็นสมาชิกใหม่ของทีมฟุตบอลหุ่นยนต์ Team KMUTT เป็นหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์อัตโนมัติขนาดเล็กรุ่นที่ 4 ของฟีโบ้ ความสามารถพื้นฐานเช่นความสามารถในการมองหาวัตถุ ความสามารถ ในการลุกขึ้นยืน ความสามารถในการเดินหลากรูปแบบยังคงไว้เหมือนกับหุ่นยนต์รุ่นที่ 3 โดยที่ข้อด้อยหลายประการจากการแข่งขันในปีที่ผ่านมา ได้ถูกนำมาพิจารณาและปรับปรุงการออกแบบหุ่นยนต์รุ่นใหม่ให้มีสมรรถนะดียิ่งขึ้นดังนี้

* ระบบการมองเห็น : เปลี่ยนจากระบบการรับแสงของกล้องแบบ CMOS มาเป็นแบบ CCD เพื่อความคมชัดของสีรวมถึงความละเอียดที่เพิ่มขึ้นทำให้สามารถมองเห็นได้ไกลขึ้นจากระบบกล้องแบบเก่า

* ระบบการประมวล : เปลี่ยนจากระบบ Microcontroller มาเป็น ระบบประมวลผลโดยใช้ PC-104 พร้อมระบบปฎิบัติการ Window XP embedded เพื่อความยืดหยุ่นในการรองรับฮาร์ดแวร์ที่จะนำมาเชื่อมต่อกับหุ่นยนต์ นอกจากนี้ระบบปฏิบัติการยังช่วยให้การเขียนชุดคำสั่งเป็นไปได้อย่างสะดวกรวดเร็วยิ่งขึ้น

* ระบบการเดิน : ออกแบบข้อเข่าแบบใหม่โดยใช้มอเตอร์ 2 ตัวต่อหนึ่งข้อเข่าเพื่อเพิ่มความเร็วในการเปิดเข่ามีผลทำให้หุ่นยนต์เดินได้เร็วขึ้น

พัฒนาการหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ของฟีโบ้เริ่มจาก หุ่นยนต์ “ส้มจุก” ขนาดเท่ามนุษย์ เราสร้าง หุ่นยนต์ “ใจดี” ขนาดเล็กลงเพื่อเข้าแข่งขันโรคัพ ปี 2548 เป็นครั้งแรก ในลีก ฮิวมานอยด์นี้ และสร้างปรากฏการณ์เข้ารอบ 16 ทีมสุดท้าย ก่อนที่จะพัฒนาได้ดีขึ้นอย่างมากและคว้าอันดับ 3 ได้สำเร็จในการแข่งขันที่เบรเมน ประเทศเยอรมนี เมื่อปี 2549 ที่ผ่านมา

ถ้าวัดจากผลการแข่งขันนี้ เทคโนโลยี ฮิวมานอยด์ โรบ็อท ของไทยก็ต้องถือว่าอยู่ในระดับแถวหน้า ติดอันดับต้นๆ ของโลกเลยทีเดียว

ดร.ปาษาณ กุลวาณิช ผู้ได้รับปริญญาเอกจากฟีโบ้และเป็นหัวหน้าทีมสำหรับการแข่งขันโรโบคัพปีนี้กล่าวว่า หลายปีที่ผ่านมา หุ่นยนต์ฮิวมานอยด์เหล่านี้สอนทักษะ และสั่งสมความรู้เชิงเทคโนโลยีประยุกต์ให้เป็นองค์ความรู้ของประเทศมากมายนัก

“อย่างระบบการจำแนกวัตถุ สามารถนำหลักการไปประยุกต์ใช้ทางด้านการทหารก็ได้ ทางด้านอุตสาหกรรมก็ได้ ที่ชัดเจนก็คือ การนำเอาความรู้เรื่องการเคลื่อนไหวข้อเข่าและขา ไปใช้เพื่อทำขาเทียมอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งทางฟีโบ้กำลังดำเนินการอยู่ภายใต้พระอุปถัมภ์ขององค์สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ”

ส่วนตัวเขาเอง ตั้งเป้าว่าจะพัฒนายานยนต์ไร้คนขับขึ้นมาให้สำเร็จให้ได้ในอนาคต โดยอาศัยพื้นฐานความรู้ที่เรียนรู้จากการสร้างหุ่นยนต์คล้ายมนุษย์เหล่านี้

โครงการ ฮิวแมนนอยด์ โรบ็อท ของฟีโบ้ จึงยังมีสิ่งท้าทายรอให้ค้นหาและค้นคว้าอีกมากมาย ไม่ใช่เพียงแค่การส่งเข้าร่วมการแข่งขันฟุตบอลหุ่นยนต์ในทุกๆ ปีเท่านั้น

น้องๆที่สนใจมาเยี่ยมชมให้กำลังใจพี่นักวิจัยที่ฟีโบ้ได้ตลอดเวลาครับ
——————————————————————————————
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