สหวิทยาการมนุษย์และหุ่นยนต์

สหวิทยาการมนุษย์และหุ่นยนต์

        อีกไม่นานมหาวิทยาลัยต่างๆของไทยจะได้ต้อนรับนักศึกษาหน้าใหม่ทั้งระดับปริญญาตรีและบัณฑิตศึกษา วิศวกรรมศาสตร์ยังคงเป็นสาขาที่น้องๆหลายคนได้เลือกศึกษาเพื่อหาความรู้เพิ่มเติมสำหรับการประกอบอาชีพในอนาคตไม่ว่าจะเป็นวิศวกรในโรงงานอุตสาหกรรม ประกอบอาชีพอิสระ (Techno Entrepreneur)  หรือแม้กระทั่งศึกษาต่อจนจบปริญญาเอกจนไปถึงนักวิชาการทางเทคโนโลยี  ในห้วงระยะเวลา 10 ปีที่ผ่านมา วิศวกรรมหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติเป็นศาสตร์ใหม่ที่เยาวชนไทยให้ความสนใจมาก วันนี้ผมจึงขอนำท่านผู้อ่านไปเยี่ยมชมห้องปฏิบัติการชั้นแนวหน้าของไทยด้านสหวิทยาการมนุษย์และหุ่นยนต์ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ห้องปฏิบัติการสหวิทยาการมนุษย์และหุ่นยนต์ที่ผมกล่าวถึงนี้ อยู่ภายใต้การดูแลของผศ.ดร.วิทยา วัณณสุโภประสิทธิ์  ผศ.ดร.รัชทิน จันทร์เจริญ และดร.ศุภวุฒิ จันทรานุวัฒน์ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีการทำงานร่วมกันระหว่างหุ่นยนต์กับมนุษย์ เพื่อเพิ่มศักยภาพการทำงานในรูปแบบต่างๆ เป็นการรวมข้อดีของมนุษย์และหุ่นยนต์เข้าด้วยกัน โดยเน้นงานวิจัยหลัก 3 ด้านดังนี้

1. วิจัยบุกเบิกด้านมนุษย์และหุ่นยนต์ เน้น Cobot: Collaborative Robot, Haptic Interface อุปกรณ์ที่สร้างความรู้สึกเสมือนจริง
2. วิจัยด้านวิศวกรรมมนุษย์ เน้นพัฒนา Vibrotactile สำหรับผู้พิการทางสายตา Sport Robotics Engineering ร่วมกับคณะแพทย์ศาสตร์
3. วิจัยด้านหุ่นยนต์ เน้นพัฒนา Fluidic and Electronics Continuous Variable Transmission, Laser Local Positioning System, Mobile Robot System, Odometry Localization for Mobile Robot

ตัวอย่างของงานวิจัยของห้องปฏิบัติการสหวิทยาการมนุษย์และหุ่นยนต์ ได้แก่
1. 3D Cobot
งานวิจัยนี้เป็นการออกแบบและพัฒนาหุ่นยนต์โคบอทแบบแขนกล ที่ช่วยกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ให้มนุษย์ โดยสามารถเคลื่อนที่ได้ 3 องศาอิสระ ที่มีลักษณะเป็นแบบเชิงเส้นตามแนวแกน X, Y และ Z โดยเราจะนำหุ่นยนต์โคบอทจอยสติกมาทำการพัฒนาให้ได้ตามวัตถุประสงค์ ซึ่งจะทำให้ใช้ล้อจำนวนทั้งหมดเพียงแค่ 3 ล้อเท่านั้น และทำให้ลักษณะของโครงสร้างมีลักษณะที่ง่ายขึ้น โดยเรียกหุ่นยนต์โคบอทตัวนี้ว่า “หุ่นยนต์โคบอทสามมิติ (3D Cobot)” แสดงดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 CU Cobot

2. T Cobot
การออกแบบและพัฒนาต้นแบบหุ่นยนต์โคบอทสำหรับโครงการวิจัยนี้ ทีมวิจัยได้วางแนวทางการออกแบบของหุ่นยนต์โคบอทเป็นแบบชนิด Wheel Joint เนื่องจากมีความเหมาะสมต่อลักษณะการใช้งานในงานวิจัยนี้ และขนาดของหุ่นยนต์โคบอทจะต้องมีขนาดที่พอเหมาะสำหรับทำงานได้บนโต๊ะ และสามารถเคลื่อนย้ายได้ง่าย โครงสร้างคร่าวๆของหุ่นยนต์โคบอทในเบื้องต้นจึงประกอบด้วย Wheel Joint จำนวน 3 Joints เพื่อทำให้โคบอทตั้งอยู่ได้ด้วยตัวเอง และสามารถเคลื่อนที่ได้บนพื้นระนาบ (X, Y, ) ดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 CU T Cobot

3. Double CVT
อุปกรณ์ปรับเปลี่ยนอัตราทดแบบต่อเนื่องเชิงมุม (CVT) ถูกออกแบบขึ้นโดยเกิดจากการนำอุปกรณ์ปรับเปลี่ยนอัตราทดแบบต่อเนื่องแบบล้อมาประยุกต์สร้างขึ้น เพื่อให้ได้ลักษณะอัตราทดของความเร็วเชิงมุม งานวิจัยนี้ได้ออกแบบโดยนำ CVT 2 ชุดมาต่อขนานกัน เราจึงเรียกว่า “Double CVT” มีจุดมุ่งหมายเพื่อนำไปต่อกับชุดแขนกลแบบ 5 ก้านต่อ ทำให้เราสามารถพัฒนาอุปกรณ์ชิ้นนี้เป็นหุ่นยนต์โคบอทอีกรูปแบบหนึ่ง ที่มีลักษณะเคลื่อนที่บนพื้นระนาบ (X, Y) แสดงดังรูปที่ 3

รูปที่ 3 CU Double CVT

4. Laser Local Positioning System
Laser Local Positioning System หรือ LPS คืออุปกรณ์ที่สามารถวัดและบอกตำแหน่งความละเอียดสูงของเป้าหมายต่างๆได้ แสดงดังรูปที่ 4 ทำงานโดยอาศัยแสงเลเซอร์ ทำให้เกิดความสะดวกในการใช้งาน อีกทั้งยังทำให้เกิดความแม่นยำสูง ความสามารถอีกอย่างของอุปกรณ์ LPS นี้สามารถที่จะติดตามการเคลื่อนที่ของเป้าหมายได้อีกด้วย 

รูปที่ 4 CU LPS

5. Arm Movement Guidance using Vibrotactile Feedback
ปัญหาหนึ่งที่สำคัญในปัจจุบันของคนตาบอดคือ การได้รับข้อมูลที่ไม่เพียงพอของสิ่งแวดล้อมรอบตัว ดังนั้นจึงมีการค้นคิดระบบต่างๆในการให้ข้อมูลเหล่านี้แก่คนตาบอดผ่านสัมผัสอื่นๆแทนดวงตา งานวิจัยนี้จะนำเสนอในส่วนของระบบแนะนำการเคลื่อนไหวโดยใช้สัญญาณสั่น เพื่อให้ผู้ใช้สามารถเดินทางหลบหลีกสิ่งกีดขวางได้ โดยจะศึกษาในส่วนของความสัมพันธ์ของสัญญาณสั่นและการเคลื่อนไหวของมนุษย์ โดยที่จะศึกษาการเคลื่อนไหวใน 1 องศาอิสระ และเลือกใช้สัญญาณสั่นในการส่งข้อมูล แสดงดังรูปที่ 5

  รูปที่ 5 CU Arm Movement Guidance

น้องๆที่เข้าศึกษาต่อ ณ. สถาบันการศึกษาแห่งนี้และสนใจจะทำวิทยานิพนธ์ที่ห้องปฏิบัติการสหวิทยาการมนุษย์และหุ่นยนต์ ผมแนะนำว่าให้รีบเข้าหาท่านอาจารย์ผู้ดูแลเพื่อขอคำปรึษาในเรื่องที่ตนสนใจว่าตรงกับแนวทางวิจัยของห้องปฏิบัติการวิจัยหรือไม่? อย่างไร? แล็ปวิจัยดีๆ อาจารย์เก่งๆอย่างนี้ผมเชื่อว่าที่ว่างมีจำกัดครับ
 

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