สารบัญ[ซ่อน][แสดง]
คุณนึกถึงอะไรเมื่อได้ยินคำว่า "หุ่นยนต์"? คนส่วนใหญ่นึกภาพเครื่องจักรโลหะที่ใช้ไฟฟ้า แม้ว่าจะมีการสร้างความก้าวหน้าหลายอย่างเพื่อให้ได้ประเภทของหุ่นยนต์ที่เห็นได้ทั่วไปในนิยายวิทยาศาสตร์ แต่ก็มีสาขาอื่นของวิทยาการหุ่นยนต์ที่อาจทำให้คุณประหลาดใจ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีความสนใจในวิทยาการหุ่นยนต์เนื้อนุ่มเพิ่มขึ้น หุ่นยนต์ประเภทนี้สามารถทำได้หลายวิธี อย่างไรก็ตาม หัวข้อทั่วไปคือการใช้วัสดุยืดหยุ่นเพื่อสร้างหุ่นยนต์ที่ปลอดภัยและปรับเปลี่ยนได้ในบริบทที่หลากหลาย
หุ่นยนต์ตัวแข็งแบบดั้งเดิม เช่น สิ่งที่คุณอาจพบในโรงงานกึ่งอัตโนมัติ มักไม่เหมาะกับสภาพแวดล้อมบางอย่าง หุ่นยนต์ประเภทนี้มักจะอาศัยการเคลื่อนไหวและอัลกอริธึมที่แม่นยำเพื่อป้องกันการชนกัน วัสดุที่ใช้อาจทำให้เป็นอันตรายเมื่อใช้ใกล้กับมนุษย์
มีห้องปฏิบัติการวิจัยมากมายทั่วโลกที่พยายามสร้างหุ่นยนต์ตัวอ่อนในอุดมคติ
ในบล็อกนี้ เราจะมาดูการพัฒนาล่าสุดจากมหาวิทยาลัยจีนแห่งฮ่องกง – หุ่นยนต์เมือกแม่เหล็กที่เรียกว่า นอกจากนี้เรายังจะสำรวจการใช้งานจริงของเทคโนโลยีใหม่และข้อจำกัดในปัจจุบัน
Soft Robotics คืออะไร?
หุ่นยนต์แบบนิ่มเป็นสาขาย่อยของวิทยาการหุ่นยนต์ที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อออกแบบและพัฒนาหุ่นยนต์ที่ประกอบด้วยวัสดุที่เป็นไปตามข้อกำหนด
เราหมายถึงอะไรโดยการปฏิบัติตาม? คำว่า "สอดคล้อง" ในวิศวกรรมเครื่องกลหมายถึงประเภทของกลไกที่บรรลุการเคลื่อนไหวผ่านการเสียรูปยืดหยุ่น ซึ่งตรงกันข้ามกับตัวแบบแข็งทั่วไปที่คุณอาจเห็นในหุ่นยนต์ปัจจุบัน
ในขณะที่หุ่นยนต์ตัวแข็งจำนวนมากใช้ส่วนประกอบที่อ่อนนุ่มในเชิงกลยุทธ์ การวิจัยเกี่ยวกับหุ่นยนต์แบบนิ่มโดยทั่วไปมุ่งเป้าไปที่เครื่องจักรที่นิ่มเต็มที่
คุณอาจสงสัยว่าหุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่มจะเคลื่อนที่ได้อย่างไร นักวิจัยต้องคิดค้นวิธีใหม่ในการควบคุมหุ่นยนต์แบบนิ่มโดยไม่ต้องใช้โครงโลหะซึ่งพบได้ทั่วไปในหุ่นยนต์ที่มีความแข็งจำนวนมาก
นักวิจัยบางคนใช้แรงไฟฟ้าสถิตเพื่อเปลี่ยนรูปร่างของวัสดุ หุ่นยนต์แบบนิ่มอื่นๆ ใช้โพลีเมอร์พิเศษที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้เมื่อนำความร้อนเข้าสู่วัสดุ วัสดุเหล่านี้จะจดจำรูปร่างดั้งเดิมได้แม้หลังจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหลายครั้ง
การใช้การกระตุ้นด้วยแม่เหล็ก
นักวิจัยยังได้พิจารณาถึงการสร้างหุ่นยนต์อ่อนที่ทำงานด้วยสนามแม่เหล็ก นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยจีนแห่งฮ่องกงเป็นผู้บุกเบิก a หุ่นยนต์ตัวอ่อนรูปแบบใหม่ ที่ใช้แม่เหล็กเพื่อควบคุมหุ่นยนต์ “เมือก” ที่ไม่ใช่ของไหลแบบนิวตัน
นักวิจัยได้ลองใช้วัสดุประเภทอื่นจากการวิจัยก่อนหน้านี้เกี่ยวกับหุ่นยนต์ตัวอ่อนแบบแม่เหล็ก
การวิจัยก่อนหน้านี้ใช้ซิลิโคนหรือเฟอร์โรฟลูอิดซึ่งมา ด้วยข้อจำกัดของพวกเขา หุ่นยนต์ที่ทำจากยางหรือซิลิโคนนิ่มมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปที่จำกัด ในขณะที่เฟอร์โรฟลูอิดถือว่าไม่เสถียรเกินไปสำหรับกรณีการใช้งานหลายๆ กรณี
นักวิจัยชาวฮ่องกงได้สร้างสไลม์ที่ทำจากส่วนผสมของโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) และบอแรกซ์ ที่ผสมลงในของเหลวนั้นเป็นอนุภาคแม่เหล็กขนาดเล็กที่อนุญาตให้นักวิจัยจัดการกับของเหลวโดยใช้สนามแม่เหล็ก
ของเหลวที่ไม่ใช่ของนิวตันมีคุณสมบัติในการซ่อมแซมตัวเองซึ่งทำให้หุ่นยนต์สามารถเชื่อมต่อกับส่วนอื่นๆ ที่แยกจากกัน และรวมกันเป็นทั้งหมด
การใช้งานและข้อจำกัด
ความสามารถของหุ่นยนต์ในการนำทางผ่านช่องแคบได้นำไปสู่ความเป็นไปได้บางอย่าง การใช้งานในด้านการดูแลสุขภาพ.
ตัวอย่างเช่น หุ่นยนต์เมือกอาจถูกมนุษย์กลืนเข้าไปและใช้เพื่อดึงวัตถุอันตรายโดยไม่ต้องใช้การผ่าตัด
นักวิจัยยังได้แสดงให้เห็นในเอกสารของพวกเขาว่าของเหลวที่ใช้ยังเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าอีกด้วย ซึ่งหมายความว่าเมือกแม่เหล็กสามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์วงจรและอาจเป็นวิธีการซ่อมแซมวงจรที่เสียหาย
เมือกแม่เหล็กสามารถทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวที่สามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมทางกลที่โค้งงอและแบบไดนามิก
ในขณะที่มีแนวโน้มที่ดี แอปพลิเคชันทั้งหมดเหล่านี้ยังคงเป็นข้อเสนอที่ดีที่สุด และจะต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของหุ่นยนต์เมือกต่อไป
นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าตัวเมือกนั้นมีพิษและปัจจุบันไม่เหมาะสำหรับใช้ในร่างกายมนุษย์ อนุภาคแม่เหล็กที่ควบคุมเมือกทำให้หุ่นยนต์เมือกเป็นพิษ นักวิจัยจำเป็นต้องเพิ่มชั้นเคลือบซิลิกาเพื่อให้เมือกปลอดภัยต่อการใช้งาน
สรุป
สาขาของหุ่นยนต์แบบนิ่มยังค่อนข้างใหม่ แต่แสดงให้เห็นแล้วว่ามีสัญญามากมาย การใช้ศักยภาพของหุ่นยนต์ตัวอ่อนในการใช้งานทางการแพทย์และศัลยกรรมอาจทำให้ช่วยชีวิตได้มากขึ้น แนวคิดเกี่ยวกับหุ่นยนต์แบบสวมใส่ได้อาจช่วยผู้พิการได้
ฉันรู้สึกทึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ของ NASA เริ่มทำ พัฒนา หุ่นยนต์เนื้อนิ่มเพื่อช่วยให้นักบินอวกาศปลอดภัยในระหว่างวงโคจร
หวังว่าการวิจัยเพิ่มเติมจะช่วยปลดล็อกศักยภาพของหุ่นยนต์ตัวอ่อนในโลกที่มนุษย์ไว้วางใจเครื่องจักรมากขึ้นเรื่อยๆ
คุณคิดอย่างไรเกี่ยวกับอนาคตของซอฟท์โรโบติกส์?
เขียนความเห็น