ขาหุ่นยนต์สุดไฮเทค-เดินได้ใกล้เคียงมนุษย์

นักวิทยาศาสตร์เมืองมะกันสร้าง”ขา”ของหุ่นยนต์ที่ก้าวหน้าที่สุดในโลกได้แล้ว ทำให้เราเข้าใกล้การมีหุ่นยนต์ที่เป็นเพื่อนกับมนุษย์เข้าไปทุกทีแล้ว

 ขาของหุ่นยนต์ตัวนี้มีขนาดครึ่งหนึ่งของขาจริงมนุษย์ แต่สามารถจำลองการเดินได้ตรงกับลักษณะทางชีวภาพของมนุษย์ได้เป็นครั้งแรก แถมยังใช้พลังงานได้อย่างคุ้มค่าอีกด้วย

 ขาของมนุษย์นั้นมีการขยับขึ้นลงอย่างไร หุ่นยนต์ตัวนี้ก็สามารถทำได้ โดยใช้เซนเซอร์ตรวจจับการกดน้ำหนักลงบนที่เท้า และใช้คอมพิวเตอร์ในการปรับการเคลื่อนไหวให้เข้ากับพื้นผิวที่เดิน

 ”แนวคิดที่สำคัญก็คือว่า เราได้สร้างสิ่งที่เรียกว่า ซอฟต์โรบอท ที่สามารถอยู่ร่วมกับมนุษย์ได้” แอนโธนี่ เลวิส นักวิจัยที่ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยแอริโซน่า กล่าว โดยเลวิสได้ทำวิจัยร่วมกับเทเรซ่า ไคลน์ จากภาควิชาเดียวกัน

 ”สำหรับหุ่นยนต์ตัวนี้ ถ้าคุณเอาอะไรไปโดนขามัน มันก็จะเอาขาหลบไปอย่างอิสระเลย มันจะไม่เกะกะคุณ”

 ”แต่หุ่นยนต์ที่มีอยู่ทั่วไปตอนนี้มักจะเป็นมรดกตกทอดจากหุ่นยนต์อุตสาหกรรม และเป็นหุ่นที่แข็งทื่อ ยิ่งถ้าเข้าใกล้คุณย่าของคุณที่ไม่ปลอดภัยเลย ดังนั้น แนวทางของผมนี้จึงเป็นแนวทางที่มาถูกทาง” เลวิสกล่าวอย่างภูมิใจ

 งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการเผยแพร่ในวารสารวิชาการ Journal of Neural Engineering แล้ว

 สำหรับเซนเซอร์นั้นเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่ช่วยให้หุ่นยนต์สามารถเลียนแบบท่าเดินของมนุษย์ได้ โดยท่าเดินของมนุษย์นั้นมีวิวัฒนาการมาเป็นล้านๆปีจากการวิวัฒนาการเพื่อให้การเดินนั้นราบลื่นและมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่กายวิภาคของมนุษย์จะเอื้ออำนวย

 ’โครงร่าง’ของขานั้นแบ่งออกจากกันด้วยข้อต่อสามชิ้น คือ สะโพก เข่า และข้อเท่า โดยมีกล้ามเนื้อเป็นตัวยึดเหนี่ยว ซึ่งจะทำให้สามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงได้อย่างคล่องแคล่ว

 การเคลื่อนไหวของมนุษย์จริงๆนั้นถูกกำหนดด้วย central pattern generator (CPG) อันเป็นโครงข่ายประสาทที่อยู่กระดูกสันหลังส่วนล่าง โดยจะรับคำสั่งกึ่งอัตโนมัติมาจากสมองอีกที

 CPG จะสร้างสัญญาณให้จังหวะกล้ามเนื้อหลังจากที่รวมรวมข้อมูลการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมจากส่วนต่างๆของร่างกายได้แล้ว และนี่ก็เป็นสาเหตุที่ว่าทำไม เราจึงเดินได้โดยไม่ต้องใช้สมองคิดถึงการเดินเลย

 ”เราใส่อุปกรณ์ตรวจจับสัญญาณป้อนกลับลงไปยังข้อต่อทั้งสาม กลไกทางชีวภาพ และ CPG อันแสนซับซ้อน” เลวิสอธิบาย

 ”เมื่อเรารวมสามระบบนี้เข้าด้วยกันได้แล้ว การเคลื่อนไหวที่ได้จะออกมาคล้ายกับการเคลื่อนไหวของมนุษย์มาก และเรารู้ได้หลังจากที่เราได้เปรียบเทียบกับการเดินจิรงๆของมนุษย์ โดยเฉพาะในส่วนของสะโพกและเข่าของหุ่นยนต์ในขณะที่เดินนี้ช่างใกล้เคียงกับมนุษย์จริงๆ”

 สำหรับก้าวต่อไปของงานวิจัยชิ้นนี้คือสร้างระบบมองเห็นและระบบควบคุมการเดินได้ด้วยตนเอง และระบบสัมผัสอื่นๆ

 ”ก็เพื่อว่าถ้าคุณไปสะดุดหุ่นยนต์ ระบบจะปรับการทำงานด้วยตัวเองและไม่ทำให้ตัวเองล้ม” เลวิสอธิบาย

 ”ตอนนี้มีบริษัทยักษ์ใหญ่สองบริษัทในอเมริกาให้ความสนใจงานของเรา และเราก็กำลังมองไปถึงการส่งผ่านเทคโนโลยีให้กับพวกเขา”

 ดูคลิปเพิ่มเติม http://www.youtube.com/watch?v=MnD7LqisBhM

 

แปลจาก: http://www.abc.net.au/science/articles/2012/07/06/3540472.htm