ฝันไม่เฟื่องเรื่องแชมป์หุ่นยนต์ตอนแรก

ฝันไม่เฟื่องเรื่องแชมป์หุ่นยนต์(1)

ผมมีฝันเสมอว่าในเวลาอันใกล้นี้คนไทยจะได้รับการกล่าวขวัญถึงจากการเป็นแชมป์หุ่นยนต์ระดับโลก แม้ว่าประเทศไทยมิได้เป็นผู้ริเริ่มเทคโนโลยีนี้ก็ตาม มีเสียงหัวเราะตามมาทุกครั้งที่เมื่อผมคิด ฝันและพูดถึงเรื่องนี้ แต่ผมยังคงเชื่อในความฝันตลอดมา แชมป์หุ่นยนต์ที่ผมกำลังกล่าวถึงนี้ มาจากการแข่งขันหุ่นยนต์เหมือนมนุษย์ (Humanoid) ในงานแข่งขันหุ่นยนต์ “โรโบคัพ” ซึ่งถือว่าเป็นเกมการแข่งขันประเภทที่ยากที่สุดที่ยากที่สุด เนื่องจากหุ่นยนต์ต้องทำงานโดยอัตโนมัติโดยตัวเขาเอง เดินและวิ่งสองขาเตะฟุตบอลเช่นเดียวกับมนุษย์

สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (ฟีโบ้) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี ได้รับเชิญให้เข้าร่วมการแข่งขัน ในพ.ศ. 2548 และ พ.ศ. 2549 ที่ประเทศญี่ปุ่นและเยอรมนี ตามลำดับ ผมยินดีมากที่ทีมจากประเทศไทย ทีมที่ประเทศอื่นมองว่าเรามาจากประเทศด้อยพัฒนา สามารถทำคะแนนสูงเป็นอันดับ 8 และ 4 ในบรรดา 21 ทีมจากบรรดาประเทศพัฒนาแล้วทางอุตสาหกรรม ในพ.ศ. 2550 นี้เจ้าภาพการแข่งขันคือ สหรัฐอเมริกา ประเทศเจ้าของเทคโนโลยีที่ซับซ้อนและก้าวไกลด้านหุ่นยนต์ ผมและเพื่อนนักวิจัยไทยด้านหุ่นยนต์หลายคนก็ได้รับการฝึกฝนวิทยายุทธ์จากสำนักตักศิลาที่มีอยู่หลายแห่งในประเทศนี้ โดยทำการจัดการแข่งขันหุ่นยนต์ระดับนานาชาติ Robocup 2007 ขึ้น ณ กรุง Atlanta สหรัฐอเมริกา ระหว่างวันที่ 1 – 8 กรกฎาคม 2550

ทีมจากฟีโบ้ ชื่อ KMUTT ซึ่งเป็นตัวย่อของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี ได้พัฒนาหุ่นยนต์อย่างต่อเนื่อง และมุ่งมั่นที่จะสร้างชื่อเสียงของมหาวิทยาลัย และประเทศไทย ให้เป็นที่รู้จักในวงการหุ่นยนต์ระดับโลก ซึ่งนอกจากหุ่นยนต์ ฮิวมานอยด์ “จี๊ด” และ “กาละแม” แล้ว ทีม KMUTT ได้สร้างหุ่นยนต์ “พอดี” ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ รุ่นที่ 4 โดยแก้ไขข้อด้อยหลายประการจากการแข่งขันในปีที่ผ่านมา ทำให้ พอดี มีสมรรถนะดียิ่งขึ้น ดร. ปาษาณ กุลวานิช หัวหน้าทีม คาดว่าการแข่งขันในปีนี้ ต้องคว้ารางวัล 1 ใน 3 ให้ได้
หุ่นยนต์ “จี๊ด”และ “กาละแม” เป็นหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์อัตโนมัติขนาดเล็กรุ่นที่ 3 (Third Generation Small Size Autonomous Humanoid Robot) ของสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO) รูปข้างๆแสดงให้เห็นหุ่นยนต์ “จี๊ด” เทียบกับลูกบอลขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 ซม. หุ่นยนต์รุ่นที่ 3 นี้มีจุดเด่นที่มีความคล่องตัวสูงในการเดิน มีความทนทานต่อแรงกระแทกเหมาะสำหรับใช้ในการแข่งขันฟุตบอลหุ่นยนต์

ระบบการเดินของหุ่นยนต์รุ่นที่ 3 มีพื้นฐานมาจากการสงวนค่าของโมเมนตัมเชิงมุม (Conservation of angular momentum) กล่าวคือ ระบบมีความสามารถในการสร้างสมดุลในการเดินให้เกิดขึ้นได้ตลอดเวลา โดยพิจารณาจากสภาพความเร็วในการหมุนของจุดศูนย์กลางมวลของหุ่นยนต์ ณ เวลาจริง ข้อมูลจากไจโร (Gyro sensor) ในรูปของความเร็วเชิงมุมของจุดศูนย์กลางมวลจะถูกป้อนกลับไปให้ระบบประมวลผลใช้ในการรักษาสมดุล 100 ครั้งใน 1 วินาที (100 เฮิร์ตซ์) หุ่นยนต์จึงมีความสมดุลในการเดินสูงและล้มยากกว่าหุ่นยนต์รุ่นเก่า อย่างไรก็ตามเมื่อมีเหตุทำให้หุ่นยนต์ล้มอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ระบบประมวลผลจะช่วยปรับให้หุ่นยนต์กลับลุกขึ้นมายืนได้เองโดยอัตโนมัติ (ดังรูปที่ 3) โดยใช้ข้อมูลจากตัวตรวจวัดความเอียง (Tilt Sensor) ตัวดำเนินการเชิงพันธุกรรมแบบหลายจุดประสงค์ (Multi-objective Genetic Algorithm) ได้ถูกนำมาใช้หาค่าตัวแปรควบคุมการเดินที่เหมาะสมกับพลังงานที่ใช้ , ความเร็วในการเดิน , เสถียรภาพของการเดินรวมไปถึงค่าการเดินแบบธรรมชาติ (Natural Dynamic)

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

——————————————————
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