หุ่นยนต์ช่วยเดิน

หุ่นยนต์ช่วยเดิน

เมื่อประมาณสิบกว่าปีก่อน ฮอนด้าสร้าง P3 ออกมาแสดงในงานประชุมวิชาการที่ฝรั่งเศส หุ่นยนต์ P3 เป็นรุ่นพี่ของอาซิโมหุ่นยนต์เดินสองขาที่โด่งดังทั่วโลก พวกเรานอกจากตื่นเต้นว่าเทคโนโลยีหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ได้เกิดขึ้นจริงแล้ว ยังคาดเดาต่างๆแบบไฮเทคไอเดียฮอลลีวู้ดว่าฮอนด้าคงคิดสร้างหุ่นยนต์สองขาให้เราขี่คอไปทำงานแทนการขับรถ? แต่ที่แน่ๆราคาหุ้นของบริษัทฮอนด้าที่ญี่ปุ่นมีมูลค่าสูงขึ้น เพราะผู้บริโภคเกิดความเชื่อมั่นความเป็นผู้นำทางเทคโนโลยีล้ำหน้าของฮอนด้านั่นเอง  

แน่นอนครับว่า ฮอนด้ามุ่งผลประโยชน์เชิงปฏิบัติในการใช้เทคโลยี วันนี้ได้เปิดตัว “กลไกช่วยเดิน” (Walking Assist machine) เพื่อช่วยคนชรา คนพิการ กระทั่งคนงานอุตสาหกรรมสามารถเดินได้อย่างสะดวกขึ้น  องค์ความรู้นี้ได้มาจากการประดิษฐ์คิดค้นอาซิโมในปี ค.ศ. 2000 นั่นเอง  กลไกช่วยเดินนี้ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์มีน้ำหนักเพียง 6.5 กิโลกัม มีที่รองนั่งคล้ายเบาะรถจักรยาน โครงสร้างมีลักษณะองศาอิสระคล้ายขามนุษย์แต่มีเพียงสององศาอิสะที่มีการควบคุมแบบป้อนกลับทำให้สร้างสภาพ “แข็ง-อ่อน” (Stiffness and Damping) ตามภาวะน้ำหนักมนุษย์ (Load) และแรงกระแทก (Impact) ที่เกิดการเดินได้อย่างเหมาะสม

วิดีโอคลิปที่ฮอนด้าเผยแพร์สู่สาธารณะชนขณะนี้ ชี้ให้เห็นว่าอุปกรณ์ชิ้นนี้เมื่อได้รับการพัฒนาถึงขั้นสูงสุดแล้วมีศักยภาพในช่วยคนงานยกของหนักและทำงานที่ต้องใช้กล้ามเนื้อได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามทีมพัฒนาหวังว่าหลังจากสิ้นสุดผลการทดลองในช่วงต้น “กลไกช่วยเดิน” นี้เหมาะสำหรับผู้สูงวัยและผู้ที่อยู่ในสภาพฟื้นฟูสมรรถนะของกล้ามเนื้อ ในทางฟิสิกส์การทำงานของกลไกนี้เหมือนกับการบังคับลูกตุ้มกลับหัวที่พร้อมหมุนตีกลับอยู่ตลอดเวลา สัณญาณที่มาจากเซ็นเซอร์ติดตั้งอยู่ภายในส่วนรองเท้านั้นจะเกิดขึ้นได้เมื่อมนุษย์ต้องทำการเดินเสียก่อน นั่นคืออุปกรณ์นี้จะแตกต่างจากอาซิโมตรงที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ตัวมันเอง แต่ทำตัวเป็นส่วนประกอบช่วยการเดินของมนุษย์  ฮอนด้าเสียงบประมาณหลายร้อยล้านบาทในการพัฒนาอาซิโมเพื่อโชว์ความเป็นเลิศทางเทคโนโลยีทั้งที่รายได้ในเชิงพาณิชย์น้อยมาก แต่สำหรับอุปกรณ์นี้อาจทำรายได้ดีเนื่องจากญี่ปุ่นเป็นสังคมของผู้สูงวัย  ผมมีโอกาสพบกับนายฮิโรเซะหัวหน้าทีมพัฒนาของฮอนด้าเมื่อตอนที่นำอาซิโมมาเปิดการแสดงที่ประเทศไทย เขามีความคิดหลากหลายเพื่อต่อยอดจากอาซิโม และยินดีกับเขาด้วยที่ผู้บริหารระดับสูงของฮอนด้าให้การสนับสนุนความพยายามของเขาอย่างเต็มที่

ตรงกันข้ามแนวความคิดของฮอนด้า เพนตากอน สหรัฐอเมริกาคาดการณ์ว่าภายในระยะเวลาไม่เกิน 10 ปี หุ่นยนต์จะกลายเป็นยุทโธปกรณ์หลักที่ทหารนำมาใช้ในการต่อสู้ไล่ล่าประหัตประหารคู่ศัตรูในสงคราม  ช่วงศตวรรษที่ 21 นี้ การพัฒนาหุ่นยนต์เพื่อจุดประสงค์นี้ได้รับการสนับสนุนด้านงบประมาณสูงสุดอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนในประวัติศาสตร์การทหารของสหรัฐเมริกา งานวิจัยและพัฒนา “ระบบต่อสู้แห่งอนาคต” (Future Combat System) มีมูลค่าถึง 127 พันล้านเหรียญสหรัฐ ระบบอัตโนมัตินี้ทำให้งบประมาณของกระทรวงกลาโหมสูงขึ้นเกือบ 20% ประมาณการตัวเลขงบประมาณอีกสีปีข้างหน้าในปี ค.ศ. 2010 เป็น 502.3 พันล้านเหรียญสหรัฐ

ตัวอย่างเทคโนโลยีหุ่นยนต์ในเรื่องนี้เป็นผลงานวิจัยของ ศาสตราจารย์ Kazerooni แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบอร์คลีย์ผู้พัฒนาโครงสร้างหุ่นยนต์เสริมความแข็งแกร่งให้กับมนุษย์จนสามารถยกของหนัก 70 ปอนด์และเดินบนพื้นผิวทุรกันดาร เป็นการผสมผสานระหว่างระบบการควบคุมสั่งการของสมองมนุษย์และกล้ามเนื้ออันแข็งแกร่งของหุ่นยนต์ โครงสร้างดังกล่าวหนักถึง 100 ปอนด์ได้รับการออกแบบให้มีความแคล่วคล่องสอดคล้องกับสุขลักษณะการเคลื่อนไหวของร่างกายมนุษย์ (Ergonomics) ผู้ใช้สามารถเอี้ยวตัวบิดตัวเหมือนกับมิได้สวมโครงสร้างนี้เลย ชื่อเป็นทางการคือ The Berkeley Lower Extremity Exoskeleton: BLEEX ส่วนล่างของขาโลหะถูกยึดติดกับเท้ามนุษย์ เพื่อให้การเคลื่อนไหวทั้งร่างกายมนุษย์และ BLEEX ประสานกันอย่างแนบเนียน นอกจากนี้เซนเซอร์ที่มีอยู่กว่า 40 ตัว ต่อกันในลักษณะ Local Area Network (LAN) ทำหน้าที่ตรวจรับสันญาณต่างๆจากข้อเท้า ฝ่าเท้า และข้อต่างๆของ BLEEX สมองกลจะทำหน้าที่ปรับระยะ/ตำแหน่งและรูปร่างให้สอดคล้องกับขนาดของภาระและความเร็วในการเดินทาง หรือแม้กระทั่งการวิ่งขึ้นเนินเขาก็สามารถกระทำได้อย่างธรรมชาติ  มีแบตเตอรีอยู่ที่ด้านหลัง เพื่อจ่ายพลังงงานให้กับลูกสูบไฮโดรลิค นอกจากมีประโยชน์สำหรับผู้ที่ต้องแบกน้ำหนักมากในขณะเดินทางไกลแล้ว กองทัพสหรัฐเล็งเห็นว่า BLEEX สามารถช่วยแพทย์ทหารในการลำเลียงผู้บาดเจ็บออกจากสนามรบอย่างทันท่วงที ในกรณีที่ BLEEX ไม่ทำงานผู้สวมใส่ก็สามารถสละทิ้งได้โดยง่าย

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 และเป็นสถาบันการศึกษาแห่งแรกของประเทศไทยที่เปิดสอนระดับปริญญาโทสาขาวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติโดยเฉพาะ