นักวิจัยพัฒนาเลนส์ยืดหยุ่นขนาดเล็กที่สามารถปรับโฟกัสได้ด้วยแสง โดยไม่ต้องพลังงานไฟฟ้า ช่วยเพิ่มความสามารถด้านการมองเห็นให้หุ่นยนต์นิ่ม (Soft Robot) ให้มองเห็นได้ชัดเจนขึ้น และทำงานได้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย
นักวิศวกรรมชีวการแพทย์ประสบความสำเร็จในการพัฒนา “เลนส์ยืดหยุ่น” ที่สามารถปรับความคมชัดของภาพได้เองอัตโนมัติด้วยการควบคุมผ่านแสง โดยได้รับแรงบันดาลใจจากกลไกการมองเห็นของมนุษย์ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้ระบบการมองเห็นสำหรับหุ่นยนต์นิ่ม (Soft Robot) และอุปกรณ์ทางการแพทย์ไม่ต้องพึ่งพาพลังงานไฟฟ้าจากภายนอกอีกต่อไป
กลไกการทำงานด้วย 'กล้ามเนื้อเทียม' และการควบคุมด้วยแสง
นวัตกรรมเลนส์ที่ใช้กลไกการทำงานคล้ายกับดวงตาของมนุษย์นี้ พัฒนาขึ้นโดยทีมวิจัยจากห้องปฏิบัติการวิศวกรรมชีวการแพทย์ สถาบันเทคโนโลยีจอร์เจีย (Georgia Institute of Technology) เลนส์ดังกล่าวถูกเรียกว่า PHySL (Photo-responsive Hydrogel Soft Lens) ซึ่งแทนที่ส่วนประกอบที่เป็นของแข็งและเคลื่อนที่ได้ในระบบกล้องแบบดั้งเดิม ด้วยพอลิเมอร์แบบนิ่มที่ทำหน้าที่เป็นกล้ามเนื้อเทียมที่ไวต่อแสง
งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ Science Robotics ในเดือนตุลาคม 2025 โดยผู้นำการวิจัยระบุว่า จุดเด่นของเทคโนโลยีนี้คือการเลียนแบบการทำงานของเลนส์ตาและกล้ามเนื้อยึดเลนส์ (Ciliary Muscles) ของมนุษย์ในรูปแบบที่กะทัดรัดและใช้พลังงานต่ำ ซึ่งเป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างมากในการสร้างระบบการมองเห็นสำหรับหุ่นยนต์ที่ทำจากวัสดุอ่อนนุ่ม
เลนส์ไฮโดรเจลและกล้ามเนื้อเทียม ทำงานด้วยแสงแทนไฟฟ้า
หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีคือเลนส์ที่ผลิตจาก "ไฮโดรเจล" (Hydrogel) ซึ่งมีคุณสมบัติยืดหยุ่นและเปลี่ยนรูปร่างได้ กล้ามเนื้อเทียมที่ฝังรอบเลนส์จะหดหรือคลายตัวโดยอัตโนมัติ ส่งผลให้เลนส์นูนหรือแบนลงและปรับระยะโฟกัสได้ทันที กระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้นโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าเพิ่มเติม ทำให้ระบบนี้เหมาะกับหุ่นยนต์ขนาดเล็กหรืออุปกรณ์ที่ต้องประหยัดพลังงาน และสามารถทำงานต่อเนื่องในสภาพแวดล้อมที่เข้าถึงแหล่งพลังงานได้ยาก
เมื่อเปรียบเทียบกับดวงตาหุ่นยนต์แบบเดิมที่ใช้มอเตอร์หรือเลนส์แข็ง เทคโนโลยีเลนส์ยืดหยุ่นนี้ได้เปรียบด้านความทนทานและความปลอดภัย โดยเฉพาะในหุ่นยนต์นิ่มที่ถูกออกแบบมาเพื่อทำงานใกล้มนุษย์หรือสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ การไม่มีชิ้นส่วนแข็งช่วยลดความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บ อีกทั้งยังช่วยให้หุ่นยนต์สามารถบิดงอหรือเปลี่ยนรูปร่างได้โดยไม่กระทบต่อการมองเห็น ระบบนี้ยังเลียนแบบกลไกการทำงานของดวงตามนุษย์ที่ปรับโฟกัสด้วยกล้ามเนื้อได้อย่างใกล้เคียง
ตอบโจทย์ดวงตาหุ่นยนต์แบบเดิม และเสริมศักยภาพการแพทย์
นักวิจัยระบุว่าเลนส์ยืดหยุ่นดังกล่าวมีขนาดเล็กมาก สามารถผสานเข้ากับโครงสร้างหุ่นยนต์ระดับมิลลิเมตรได้ ทำให้เหมาะกับหุ่นยนต์สำรวจพื้นที่แคบ หุ่นยนต์แพทย์ หรืออุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะที่ต้องการระบบมองเห็นในพื้นที่จำกัด นอกจากนี้ การปรับโฟกัสด้วยแสงยังเปิดโอกาสให้หุ่นยนต์ตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมได้โดยตรง เช่น ปรับการมองเห็นตามความเข้มของแสงรอบตัว โดยไม่ต้องพึ่งซอฟต์แวร์ประมวลผลที่ซับซ้อน
อีกหนึ่งศักยภาพสำคัญของเทคโนโลยีนี้คือการนำไปใช้ในงานทางการแพทย์และชีววิทยา เช่น อุปกรณ์ส่องตรวจภายในร่างกายที่ต้องการความอ่อนตัวสูง หรือหุ่นยนต์ช่วยผ่าตัดที่ต้องเคลื่อนไหวอย่างนุ่มนวลและแม่นยำ การใช้เลนส์ยืดหยุ่นช่วยให้ภาพที่ได้มีความคมชัดในระยะใกล้และไกลโดยอัตโนมัติ ลดข้อจำกัดของกล้องขนาดเล็กแบบเดิม ขณะเดียวกันยังช่วยลดต้นทุนและความซับซ้อนในการออกแบบระบบภาพ
แนวทางและการประยุกต์ใช้สำหรับอนาคต
เลนส์ยืดหยุ่นขนาดจิ๋วที่ควบคุมการปรับโฟกัสด้วยแสงสะท้อนให้เห็นทิศทางใหม่ของเทคโนโลยีการมองเห็นสำหรับหุ่นยนต์อ่อนนุ่ม ด้วยจุดเด่นด้านความยืดหยุ่น ประหยัดพลังงาน และปลอดภัยต่อการใช้งานใกล้มนุษย์ เทคโนโลยีนี้ไม่เพียงช่วยให้หุ่นยนต์นิ่มมองเห็นได้ชัดเจนขึ้น แต่ยังเปิดประตูสู่การประยุกต์ใช้ในงานแพทย์ การสำรวจ และอุปกรณ์อัจฉริยะในชีวิตประจำวัน ซึ่งต้องการระบบรับรู้ภาพที่เล็ก เบา และปรับตัวได้สูง
เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร
ที่มาข้อมูล: gatech, livescience, thebridgechronicle
ที่มาภาพ: gatech, theconversation
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
