หุ่นยนต์จิ๋วขนาดเท่าแมลง เลียนแบบขาแมลงวันเครน บินลงจอดในพื้นที่เข้าถึงยากได้

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด พัฒนาหุ่นยนต์บินจิ๋วที่มีขาเลียนแบบแมลงวันเครน สามารถลงจอดบนพื้นที่ขรุขระหรือเข้าถึงยากได้ เพื่อช่วยภารกิจค้นหา กู้ภัย และสำรวจสิ่งแวดล้อมในอนาคต

งานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด (Harvard University) และสถาบันวิจัย Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering แห่งประเทศสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาหุ่นยนต์บินขนาดจิ๋วรุ่นใหม่ ที่สามารถลงจอดได้อย่างมีประสิทธิภาพในพื้นที่ที่ท้าทาย

โดยเทคนิคสำคัญในการพัฒนาหุ่นยนต์จิ๋วนี้อยู่ที่การออกแบบขาเลียนแบบแมลงวันเครน ซึ่งมีโครงสร้างน้ำหนักเบาและยืดหยุ่น ช่วยดูดซับแรงกระแทกขณะลงจอด และทำให้หุ่นยนต์สามารถยึดเกาะกับพื้นผิวที่ไม่เรียบได้ดีขึ้น

ทีมนักวิจัยระบุว่าแมลงวันเครนมีขาขนาดยาวและยืดหยุ่นสูง ซึ่งช่วยรองรับแรงกระแทกและทำให้สามารถเกาะบนพื้นผิวที่มีความหลากหลายได้อย่างมั่นคง ขาหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นจึงใช้หลักการเดียวกัน โดยทำจากวัสดุที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่นสูง คล้ายเส้นใยสังเคราะห์ขนาดเล็ก ติดตั้งเข้ากับตัวหุ่นยนต์ขนาดเท่าเหรียญเล็ก ๆ ทำให้สามารถลงจอดได้อย่างนุ่มนวลแม้ในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยอุปสรรค เช่น กิ่งไม้ หินขรุขระ หรือพื้นที่ที่มีลมแรง

การลงจอดอย่างแม่นยำเป็นหนึ่งในความท้าทายที่สำคัญสำหรับหุ่นยนต์บินขนาดเล็ก ก่อนหน้านี้หุ่นยนต์ประเภทนี้มักมีน้ำหนักเบาเกินไป ทำให้เสี่ยงต่อการสูญเสียการควบคุมขณะลงจอด งานวิจัยนี้ได้นำเทคนิคการเคลื่อนไหวแบบไดนามิกที่ได้จากการศึกษาวิดีโอความเร็วสูงของแมลงมาใช้ และออกแบบกลไกขาให้หดตัวหรือขยายออกตามแรงกระทำได้โดยไม่ต้องพึ่งพาการควบคุมจากระบบไฟฟ้า ลดน้ำหนักโดยรวมและเพิ่มความทนทานของตัวหุ่นยนต์

เทคโนโลยีเบื้องหลังการผลิตหุ่นยนต์จิ๋ว คือระบบการผลิตแบบจุลกลไก ที่เรียกว่า Pop-Up MEMS (Microelectromechanical Systems) ซึ่งนักวิจัยได้พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษสำหรับหุ่นยนต์ขนาดจิ๋วระดับแมลง เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถผลิตชิ้นส่วนเล็กมาก ๆ เช่น ปีก ข้อต่อ และขา ซึ่งมีความบางเพียงไม่กี่ไมโครเมตร แล้วประกอบเข้าด้วยกันแบบอัตโนมัติผ่านกระบวนการพับคล้ายกระดาษโอริกามิ Pop-Up MEMS จึงช่วยสร้างหุ่นยนต์บินที่เคลื่อนไหวได้ในระดับที่เล็กกว่าที่เคยทำมา

หุ่นยนต์จิ๋วที่พัฒนาขึ้นนี้ยังสามารถขยายขีดความสามารถในการใช้งานไปได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นการบินสำรวจในพื้นที่ป่าทึบ การค้นหาผู้ประสบภัยในซากอาคาร หรือการตรวจสอบสภาพแวดล้อมในที่ที่มนุษย์เข้าถึงได้ยาก นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังระบุว่าเทคโนโลยีขาเลียนแบบแมลงวันเครนอาจนำไปประยุกต์ใช้กับหุ่นยนต์ขนาดเล็กประเภทอื่น เช่น หุ่นยนต์ที่ทำหน้าที่เก็บข้อมูลทางชีวภาพในระบบนิเวศ หรือช่วยในงานทางการแพทย์ในพื้นที่จำกัด

ทีมวิจัยตั้งเป้าว่าจะพัฒนาระบบการบินอัตโนมัติให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น เสริมด้วยเซนเซอร์ขนาดเล็กสำหรับนำทางและตรวจจับสภาพแวดล้อม เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถปฏิบัติภารกิจได้อย่างปลอดภัยในสถานการณ์ที่ซับซ้อน

การพัฒนาขาเลียนแบบแมลงวันเครนสำหรับหุ่นยนต์บินขนาดจิ๋วโดยทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ถือเป็นก้าวสำคัญที่ช่วยเพิ่มความสามารถในการลงจอดในพื้นที่ที่มีความท้าทายสูง หุ่นยนต์เหล่านี้มีศักยภาพในการขยายบทบาทไปสู่ภารกิจด้านการกู้ภัย การสำรวจ และการเก็บข้อมูลทางสิ่งแวดล้อมในอนาคต นวัตกรรมนี้สะท้อนถึงการนำแรงบันดาลใจจากธรรมชาติมาประยุกต์ใช้ในงานวิศวกรรมได้อย่างสร้างสรรค์และมีประสิทธิภาพ

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: newatlas, harvard
ที่มาภาพ: harvard
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech