ผมมีฝันเสมอว่าในเวลาอันใกล้นี้คนไทยจะได้รับการกล่าวขวัญถึงจากการเป็นแชมป์หุ่นยนต์ระดับโลก แม้ว่าประเทศไทยมิได้เป็นผู้ริเริ่มเทคโนโลยีนี้ก็ตาม มีเสียงหัวเราะตามมาทุกครั้งที่เมื่อผมคิด ฝันและพูดถึงเรื่องนี้ แต่ผมยังคงเชื่อในความฝันตลอดมา แชมป์หุ่นยนต์ที่ผมกำลังกล่าวถึงนี้ มาจากการแข่งขันหุ่นยนต์เหมือนมนุษย์ (Humanoid) ในงานแข่งขันหุ่นยนต์ โรโบคัพ ซึ่งถือว่าเป็นเกมการแข่งขันประเภทที่ยากที่สุดที่ยากที่สุด เนื่องจากหุ่นยนต์ต้องทำงานโดยอัตโนมัติโดยตัวเขาเอง เดินและวิ่งสองขาเตะฟุตบอลเช่นเดียวกับมนุษย์
หุ่นยนต์ จี๊ดและ กาละแม เป็นหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์อัตโนมัติขนาดเล็กรุ่นที่ 3 (Third Generation Small Size Autonomous Humanoid Robot) ของสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO) รูปข้างๆแสดงให้เห็นหุ่นยนต์ จี๊ด เทียบกับลูกบอลขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 5 ซม. หุ่นยนต์รุ่นที่ 3 นี้มีจุดเด่นที่มีความคล่องตัวสูงในการเดิน มีความทนทานต่อแรงกระแทกเหมาะสำหรับใช้ในการแข่งขันฟุตบอลหุ่นยนต์
ระบบการเดินของหุ่นยนต์รุ่นที่ 3 มีพื้นฐานมาจากการสงวนค่าของโมเมนตัมเชิงมุม (Conservation of angular momentum) กล่าวคือ ระบบมีความสามารถในการสร้างสมดุลในการเดินให้เกิดขึ้นได้ตลอดเวลา โดยพิจารณาจากสภาพความเร็วในการหมุนของจุดศูนย์กลางมวลของหุ่นยนต์ ณ เวลาจริง ข้อมูลจากไจโร (Gyro sensor) ในรูปของความเร็วเชิงมุมของจุดศูนย์กลางมวลจะถูกป้อนกลับไปให้ระบบประมวลผลใช้ในการรักษาสมดุล 100 ครั้งใน 1 วินาที (100 เฮิร์ตซ์) หุ่นยนต์จึงมีความสมดุลในการเดินสูงและล้มยากกว่าหุ่นยนต์รุ่นเก่า อย่างไรก็ตามเมื่อมีเหตุทำให้หุ่นยนต์ล้มอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ระบบประมวลผลจะช่วยปรับให้หุ่นยนต์กลับลุกขึ้นมายืนได้เองโดยอัตโนมัติ (ดังรูปที่ 3) โดยใช้ข้อมูลจากตัวตรวจวัดความเอียง (Tilt Sensor) ตัวดำเนินการเชิงพันธุกรรมแบบหลายจุดประสงค์ (Multi-objective Genetic Algorithm) ได้ถูกนำมาใช้หาค่าตัวแปรควบคุมการเดินที่เหมาะสมกับพลังงานที่ใช้ , ความเร็วในการเดิน , เสถียรภาพของการเดินรวมไปถึงค่าการเดินแบบธรรมชาติ (Natural Dynamic)
ระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์ใช้หลักการของการหาค่าสีต่าง ๆ ในสภาพแวดล้อมรอบหุ่นยนต์ เช่นหุ่นยนต์จะถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าให้รับรู้ว่าลูกบอลมีสีส้ม คู่ต่อสู้มีสีดำ ประตูของฝ่ายตรงข้ามมีสีฟ้าหรือเหลือง ในเกมส์การแข่งขันหุ่นยนต์จะพยายามหาลูกบอลให้เจอก่อนหลังจากนั้นก็จะเดินเข้าหาลูกบอลก่อนที่จะเริ่มมองหาเป้าหมายคือประตูของฝ่ายตรงข้าม เมื่อได้มุมและระยะเตะที่ต้องการหุ่นยนต์ก็จะเตะลูกบอลเข้าหาประตู หุ่นยนต์มีระบบปัญญาประดิษฐ์ที่จะช่วยให้หุ่นยนต์สามารถคิดคำนวณเองได้ว่าจะต้องตัดสินใจอย่างไรในสถานการณ์ต่าง ๆ เช่นถ้าไม่เจอลูกบอลเลยจะทำอย่างไร ถ้าคู่ต่อสู้ครองลูกบอลอยู่จะต้องทำอย่างไร จะเตะลูกบอลให้ได้อย่างแม่นยำจะต้องทำอย่างไร
* ระบบการมองเห็น : เปลี่ยนจากระบบการรับแสงของกล้องแบบ CMOS มาเป็นแบบ CCD เพื่อความคมชัดของสีรวมถึงความละเอียดที่เพิ่มขึ้นทำให้สามารถมองเห็นได้ไกลขึ้นจากระบบกล้องแบบเก่า
* ระบบการประมวล : เปลี่ยนจากระบบ Microcontroller มาเป็น ระบบประมวลผลโดยใช้ PC-104 พร้อมระบบปฏิบัติการ Window XP embedded เพื่อความยืดหยุ่นในการรองรับฮาร์ดแวร์ที่จะนำมาเชื่อมต่อกับหุ่นยนต์ นอกจากนี้ระบบปฏิบัติการยังช่วยให้การเขียนชุดคำสั่งเป็นไปได้อย่างสะดวกรวดเร็วยิ่งขึ้น
* ระบบการเดิน : ออกแบบข้อเข่าแบบใหม่โดยใช้มอเตอร์ 2 ตัวต่อหนึ่งข้อเข่าเพื่อเพิ่มความเร็วในการเปิดเข่ามีผลทำให้หุ่นยนต์เดินได้เร็วขึ้น
เทคโนโลยีหุ่นยนต์สู่ชีวิตจริง
จากที่กล่าวมาข้างต้นเราสามารถสรุปได้ว่าหุ่นยนต์นั้นประกอบด้วย 3 ระบบใหญ่คือ
* หุ่นยนต์สามารถเดินได้รวดเร็วโดยไม่ล้มเนื่องจากระบบควบคุมตำแหน่ง / ความเร็วของ มอเตอร์ (Motor position/speed control) สามารถทำงานได้อย่างแม่นยำ นอกจากนั้นระบบ ควบคุมลักษณะท่าทางของหุ่นยนต์ (Attitude control) ยังต้องทำงานได้อย่างไม่ผิดพลาดใน การรับข้อมูลจากเซ็นเซอร์ไจโรมาประมวลผลเพื่อสั่งการมอเตอร์อีกทอดหนึ่ง
* โครงสร้างทางกลจะประกอบไปด้วย แขน-ขา-ลำตัว ที่ทำมาจากวัสดุอะลูมิเนียมอัลลอยชิ้นส่วนทุกชิ้นถูกออกแบบโดยโปรแกรมCAD/CAMเพื่อให้ได้ขนาดน้าหนักและความแข็งแรงตามที่ต้องการ
* ระบบทางไฟฟ้าจะถูกออกแบบพร้อม ๆ กันไปกับระบบทางกลเพื่อให้ระบบทั้งสองมีความกลมกลืนกันและทำงานร่วมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ
* แบบจะถูกนำมาใช้ในขั้นตอนการตัดเลเซอร์และผ่านขั้นตอนการพับโลหะ (Sheet metal forming)
* มอเตอร์ที่จะใช้ขับเคลื่อนข้อต่อต่างๆจะถูกเลือกจากแบบจำลองการทำงานของหุ่นยนต์เบื้องต้น (Preliminary motor sizing by computer simulation)
* หลังจากประกอบหุ่นยนต์แล้วเราจะต้องปรับแต่งระบบต่าง ๆ ให้สามารถปฏิบัติงานได้ตามที่ออกแบบไว้ในแบบจำลองคอมพิวเตอร์
ที่ผมจั่วหัวบทความว่า ฝันไม่เฟื่อง ก็เพราะเยาวชนไทยในทีม KMUTT นี้ทำงานอย่างหนัก ใช้วิชาการที่ร่ำเรียนมาอย่างเต็มที่ มีมุมมองทางเทคโนโลยีที่กว้างขวาง รู้ลึกซึ้ง คิดเป็นระบบ และจบด้วยการทำงานเป็นทีมเพื่อพัฒนาผลงานออกมาร่วมกัน
พวกเขาจะเป็นแชมป์การแข่งขันโรโบคัพอย่างที่ตั้งใจไว้หรือไม่? ต้องมาลุ้นกัน แต่สำหรับผมแล้ว ลูกศิษย์เหล่านี้ได้เป็น แชมป์ ยอดนักสู้แล้วครับ
ข้อคิดเห็น/เสนอแนะ มาที่ผู้เขียนได้ที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th
 |
รู้จักผู้เขียน ภายหลังจบการศึกษา ดร. ชิต ได้กลับมาเป็นอาจารย์สอนที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี และเป็นผู้ก่อตั้งสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม หรือที่คนทั่วไปรู้จักในนาม ฟีโบ้ (FIBO) เป็นหน่วยงานหนึ่งในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี เพื่อทำงานวิจัยพื้นฐาน และประยุกต์ด้านเทคโนโลยีหุ่นยนต์ ตลอดจนให้คำปรึกษาหน่วยงานรัฐบาล เอกชน และบริษัทข้ามชาติ (Multi-national companies) ในประเทศไทยด้านการลงทุนทางเทคโนโลยี การใช้งานเทคโนโลยีอัตโนมัติชั้นสูง และการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างมีประสิทธิภาพ |
บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที
