นักศึกษาเวอร์จิเนียเทคทดสอบหุ่นยนต์แมงกะพรุนในสระว่ายน้ำ
หุ่นยนต์แมงกะพรุน
ผิวแมงกะพรุนเทียมถูกนำไปครอบบนเครื่องยนต์
หุ่นยนต์แมงกะพรุนหลังการทดสอบแล้ว (ป็อปปูลาร์ไซน์/เวอร์จิเนียเทค)
นักศึกษาอเมริกันจากเวอร์จิเนียเทคพัฒนาหุนยนต์แมงกะพรุนยักษ์ ทั้งขนาดและน้ำหนักใกล้เคียงผู้ใหญ่ ตั้งเป้าใช้สำรวจมหาสมุทรในอนาคต
หุ่นยนต์แมงกะพรุนยักษ์ขนาดและน้ำหนักเท่าคนตัวใหญ่ โดยมีขนาดยาว 180 เซนติเมตร และหนัก 77 กิโลมตร เป็นผลงานของนักศึกษาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียเทค (Virginia Tech School of Engineering) และมีชื่อเรียกว่า “ไซโร” (Cyro) ซึ่งทีมวิจัยคาดหวังว่าหุ่นยนต์อัตโนมัติที่ดูคล้ายมีชีวิตจริงนี้ จะถูกใช้เพื่อสำรวจมหาสมุทรต่อไปในอนาคต
ข้อมูลจากเวอร์จิเนียเทคระบุว่า หุ่นยนต์ดังกล่าวเป็นการต่อยอดหุ่นยนต์แมงกะพรุนขนาดเท่าฝ่ามือที่มี ชาแชงก์ พริยา (Shashank Priya) ศาสตราจารย์ทางด้านวิศวกรรมเครื่องกลจากเวอร์จิเนียเป็นหัวหอกในการพัฒนา โดยหุ่นยนต์แมงกะพรุนรุ่นก่อนหน้ามีชื่อว่า “โรโบเจลลี” (Robojelly) และมีขนาดประมาณแมงกะพรุนที่พบได้ตามชายหาด
อเลกซ์ วิลลานูวา (Alex Villanueva) นักศึกษาปริญญาเอกชาวแคนาดาด้านวิศวกรรมเครื่องกล ซึ่งอยู่ใต้สังกัดของพริยากล่าวว่า ขนาดหุ่นยนต์ที่ใหญ่ขึ้น ทำให้บรรทุกของได้หนักขึ้น ทำงานได้ทนขึ้นและปฏิบัติการในพื้นที่ได้กว้างขึ้น อีกทั้งยังลดต้นทุน
ทั้งไซโรและโรโบเจลลีเป็นส่วนหนึ่งของโครงการมูลค่า 150 ล้านบาทที่ได้รับการสนับสนุนจาก ศูนย์การรบใต้ทะเลกองทัพเรือสหรัฐฯ (U.S. Naval Undersea Warfare Center) และสำนักงานการวิจัยกองทัพเรือสหรัฐฯ (Office of Naval Research) ซึ่งมีเป้าหมายที่จะนำเครื่องยนต์อัตโนมัติที่ให้พลังงานตัวเองได้ไปใช้ในทะเล เพื่องานเฝ้าระวังและตรวจตราสิ่งแวดล้อม อีกด้านก็เพื่อศึกษาสัตว์น้ำในทะเล ทำแผนที่พื้นผิวมหาสมุทร และตรวจตรากระแสน้ำในมหาสมุทร
ข้อมูลจากเวอร์จิเนียร์เทคยังบอกอีกว่า แมงกะพรุนกลายเป็นต้นแบบในการเลียนแบบ เนื่องจากความสามารถในการใช้พลังงานน้อย และมีอัตราเมตาบอลิซึม หรือการเผาพลาญพลังงานต่ำกว่าสัตว์ทะเลสปีชีส์อื่นๆ อีกทั้งยังมีแมงกะพรุนให้เห็นหลายขนาด หลายรูปร่างและหลากหลายสี ซึ่งช่วยให้ออกแบบได้หลากหลาย
แมงกะพรุนยังมีถิ่นอาศัยเป็นบริเวณกว้างในมหาสมุทรของโลกและยังทนต่อช่วงอุณหภูมิที่หลากหลาย ทั้งในน้ำจืด และน้ำเค็ม ส่วนมากเราพบแมงกะพรุนหลายๆ สปีชีส์ตามบริเวณชายฝั่ง แต่บางสปีชีส์ก็พบใต้ทะเลึก 7,000 เมตร
ทีมของพริยาได้สร้างโมเดลหุ่นแมงกะพรุนที่ผสานเข้ากับกลศาสตร์ของไหล และพัฒนาระบบควบคุม โดย “ไซโร” นั้นเป็นชื่อที่ย่อมาจาก “ไซยาเนีย” (cyanea) จากชื่อแมงกะพรุนสปีชีส์ ไซยาเนีย คาพิลลาตา (cyanea capillata) และโรบอท (robot) แต่หุ่นยนต์ตัวที่สองนี้ก็ยังเป็นเพียงต้นแบบ และต้องใช้เวลาอีกหลายปีกว่าจะนำไปใช้จริงในทะเลได้ และต้นแบบตัวใหม่กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา
วิลลานูวากล่าวว่า พวกเขาตั้งใจที่จะปรับปรุงหุ่นยนต์นี้ให้ดีขึ้นและลดการใช้พลังงานลง รวมถึงปรับปรุงประสิทธิภาพในการว่ายน้ำให้ดีขึ้น รวมทั้งเลียนแบบสัณฐานของแมงกะพรุนในธรรมชาติให้ดีกว่านี้ด้วย
สำหรับไซโรนั้นใช้พลังงานแบตเตอรีนิกเกิลไฮไดรด์ ส่วนหุ่นยนต์แมงกะพรุนรุ่นก่อนหน้าใช้วิธีผูกสายโยงควบคุมการเคลื่อนที่ แต่อนาคตทีมวิจัยเล็งที่จะใช้พลังงานไฮโดรเจน แต่ยังต้องศึกษาวิจัยอีกมาก ซึ่งแหล่งพลังงานของหุ่นยนต์แมงกะพรุนนี้มีความสำคัญยิ่ง เนื่องจากในการใช้งานจริงพวกเขาต้องปล่อยให้หุ่นยนต์ทำงานไปเองอย่างอัตโนมัติ โดยไม่อาจจับขึ้นมาหรือซ่อมแซม รวมทั้งเปลี่ยนแหล่งพลังงานได้
“ไซโรได้แสดงให้เห็นว่ามันมีความสามารถที่จะว่ายน้ำได้อัตโนมัติ ขณะที่ยังคงลักษณะทางกายภาพ และจลนศาสตร์ได้เหมือนแมงกะพรุนในธรรมชาติ นอกจากนี้หุ่นยนต์ยังสามารถเลือกข้อมูล เก็บข้อมูล วิเคราะห์และส่งข้อมูลผ่านเซนเซอร์ได้ โดยเป็นการดำเนินการในสภาพน้ำตื้น แต่ก็เป็นการสาธิตที่สำคัญในการใช้สิ่งมีชีวิตชนิดนี้เป็นต้นแบบ” พริยากล่าว
ไซโรว่ายน้ำได้โดยมีโครงสร้างแข็งในตัวที่ต่อเข้ากับเครื่องยนต์จ่ายกระแสไฟฟ้า ซึ่งควบคุมแขนกลที่เชื่อมต่อกับมีโซเกลีย (mesoglea) หรือก้อนวุ้นของแมงกะพรุน ที่ทีมวิจัยสร้างจำลองขึ้นให้เหมือนของจริงแล้ว ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวจากการขับเคลื่อนด้วยของเหลว
โดยธรรมชาติแมงกะพรุนไม่มีระบบประสาทส่วนกลาง แต่ใช้ระบบประสาทแบบแพร่กระจาย (diffused nerve) ควบคุมการเคลื่อนไหวและการทำงานอันซับซ้อน ซึ่งมีการศึกษาคู่ขนานเกี่ยวระบบควบคุมการหายใจแบบชีวภาพ ที่กำลังดำเนินการและคาดว่าจะถูกนำมาใช้แบบระบบคอนโทรลเลอร์ในปัจจุบัน
ส่วนผิวของไซโรก็เป็นซิลิโคนหนาเลียนแบบผิวจริงของแมงกะพรุน และถูกนำไปวางเหนืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เมื่อหุ่นยนต์เคลื่อนที่ ผิวแมงกะพรุนจะลอยขึ้นและเคลื่อนที่ไปพร้อมกับเครื่องกล ทำให้หุ่นยนต์ดูคล้ายมีชีวิตจริงๆ
ที่มา : นสพ.ผู้จัดการ
