editor

ผู้เขียน : editor

อัพเดท: 18 ส.ค. 2008 15.24 น. บทความนี้มีผู้ชม: 652476 ครั้ง

บทความเรื่องหุ่นยนต์จาก อาจารย์ ดร.ชิต เหล่าวัฒนา ผู้อำนวยการสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO)


คลื่นสมองควบคุมหุ่นยนต์

สัปดาห์ก่อนผมได้รับการติดต่องานให้ออกแบบหุ่นยนต์อยู่สองอย่างที่น่าสนใจ ทั้งนี้โดยปรกติ ที่สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (ฟีโบ้) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี นั้น เรามีการทำงานออกแบบระบบหุ่นยนต์และอัตโนมัติร่วมกับภาคอุตสาหกรรมอยู่สม่ำเสมอครับ

งานทั้งสองคงได้รับแรงจูงใจจากภาพยนต์ประเภท Sci-Fi งานแรกที่ติดต่อมาต้องการให้ฟีโบ้สร้างหุ่นยนต์ทักทายคนมาชมงานของพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ พร้อมทั้งโต้ตอบในเนื้อหาการสนทนาได้ ผมเองเมื่อสามสี่ปีก่อนเคยได้เล่นกับต้นแบบปัญญาประดิษฐ์ ที่ห้องปฏิบัติการวิทยาการคอมพิวเตอร์ สถาบันเทคโนโลยีแห่งมลรัฐแมสซาซูเซสต์ ความก้าวหน้าในขณะนั้นคือ หุ่นยนต์สามารถเข้าใจไปถึงระดับข้อความสนทนา (Semantics) มิใช่แต่เพียงคำพูดเป็นพยางค์ แน่นอนครับ “ความเข้าใจ” นี้ เป็นแบบเทียมๆที่ประดิษฐ์ขึ้นมา แต่อย่างน้อยก็โต้ตอบกันรู้เรื่องกันพอสมควร อาทิเช่น เมื่อทราบว่าผมเดินทางมาจากประเทศไทยที่อยู่ในเขตโซนร้อนชื้น เขาถามผมทันที่ว่า อากาศที่บอสตันนั้นหนาวเย็นเกินไปหรือไม่?

งานที่สอง เป็นเรื่องที่น่าเห็นใจมาก โดยเฉพาะคุณพ่อ-คุณแม่ที่มีลูกพิการแต่กำเนิด น้องรายนี้มีอายุเพียงหกเดือน ตั้งแต่คลอดออกมามีแขนเพียงข้างเดียวเท่านั้น อีกข้างและขาทั้งสองขาดหายไป ผมเชื่อว่าลูกๆเรานั้นเป็นสมบัติที่มีค่าสูงสุดในชีวิตเรา ในกรณีรายนี้ คุณพ่อจึงได้เตรียมส่งลูกไปรักษาที่ประเทศเยอรมัน โดยหวังพึ่งเทคโนโลยีหุ่นยนต์ทำให้หนูน้อยมีแขนขาเทียมที่ใช้งานได้ดังธรรมชาติ ผมได้รับการติดต่อให้ร่วมศึกษาในโครงการนี้ด้วยความหวังว่า+จะยังประโยชน์แก่เด็กไทยพิการรายอื่นๆ ในพระเมตตาอุปถัมภ์ของสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา สยามบรมราชกุมารี ที่ทางศูนย์เทคโนโลยีอิเลกทรอนิคส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) เป็นผู้ประสานงานอยู่

คลื่นสมองควบคุมหุ่นยนต์

คำตอบหนึ่งคือการนำสัญญาณคลื่นสมอง (EEG)มาช่วยในการควบคุมอัตราหน่วงของขาเทียม จริงๆแล้วสัญญาณไฟฟ้าทางชีวภาพมีหลายชนิดแต่ที่น่าสนใจมีอยู่ 3 ชนิดด้วยกัน คือ สัญญาณไฟฟ้าอีโอจี (Electrooculogram ; EOG) ได้จากกระจกตา และเรตินา สัญญาณไฟฟ้าทางชีวภาพอีอีจี (Electroencephalogram ; EEG) ได้จากกิจกรรมของสมอง และสัญญาณไฟฟ้าทางชีวภาพอีเอ็มจี (Electromyogram; EMG) ได้จากกล้ามเนื้อ สำหรับสัญญาณไฟฟ้าทางชีวภาพจากกิจกรรมของสมองนั้น เกิดจากกิจกรรมในสมองแบ่งย่อยได้เป็น 4 ประเภทตามความถี่ ดังแสดงในรูปได้แก่ ช่วง Delta ( ) มีความถี่อยู่ระหว่าง 0.5-4 Hz เกิดขึ้นขณะที่หลับลึกและพบในเด็ก หากพบในผู้ใหญ่ขณะตื่นแสดงถึงสภาวะผิดปกติของสมอง ช่วง Theta ( ) มีความถี่อยู่ในช่วง 4-8 Hz เป็นสภาวะปกติของผู้ใหญ่ขณะตื่น และ ช่วง Beta ( ) ความถี่ 13-22 Hz เกิดขณะที่เครียดหรือกลุ้มใจ ส่วนมากสัญญาณ EEG จะถูกนำมาวิเคราะห์เกี่ยวกับอาการผิดปกติ หรือมีอาการบาดเจ็บเกิดขึ้นที่สมอง และสัญญาณ EEG ยังถูกใช้อย่างมากในการทำวิจัยเกี่ยวกับหน้าที่การทำงานของสมอง สิ่งที่ฟีโบ้ให้ความสนใจมากในฐานะสถาบันวิจัยเทคโนโลยีหุ่นยนต์คือการนำคลื่นสมองเหล่านี้มาประยุกต์ใช้ควบคุมแขนขาเทียมครับ การควบคุมมือเทียมด้วยสัญญาณ EEG ทำได้โดยการนำเอาคลื่อนสมอง EEG มาตีความและวิคราะห์คลื่นความถี่ beta เพื่อใช้ในการการควบคุมมือเทียมดังแสดงในรูป

คลื่นสมองควบคุมหุ่นยนต์

ซึ่งก่อนที่จะใช้งาน ผู้พิการจะต้องทำการเก็บบันทึกค่าของคลื่อนสมองในย่านความถี่ beta ก่อนและนำค่าของข้อมูลไปผ่านกระบวนการฝึกฝน ให้สามารถจำแนกแยกแยะสัญญาณในการหยิบจับสิ่งของได้

จากผลการทดลองพบว่าผู้พิการสามารถควบคุมการหยิบจับสิ่งของด้วยมือเทียมโดยอาศัยการตรวจจับสัญญาณ EEG ได้แต่ในช่วงแรกของการทดลองพบว่าผู้พิการยังไม่สามารถควบคุมการทำงานของมือเทียมได้ดีนัก แต่เมื่อใช้ไปในระยะหนึ่งทำให้สามารถควบคุมการทำงานของมือเทียมได้ดีขึ้น สิ่งที่ท้าทายมากสำหรับกรณีของหนูน้อยวัยหกเดือนอีกประการหนึ่งคือ จะฝึกสัณญาณสมองได้อย่างไร? เพราะเป็นช่วงที่สมองกำลังเรียนรู้อยู่เหมือนกัน

นอกจากนี้การใช้สัญญาณคลื่นสมองในการควบคุมหหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ ให้เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่กำหนดและหยิบสิ่งของที่ต้องการมาวางไว้ในที่ที่กำหนดโดยอาศัยเพียงสัญญาณจากสมองโดยกระบวนการทำงานดังนี้

คลื่นสมองควบคุมหุ่นยนต์

ในการทดลองนั้นจะให้ผู้สั่งงานใส่อุปกรณ์ BCI เพื่อรับสัญญาณจากคลื่นสมองและทำการสั่งงานโดยให้หุ่นยนต์เดินไปยังตำแหน่งที่มีกล่อง 2 ใบตั้งอยู่ หลังจากนั้นผู้สั่งงานจะเป็นคนคิดกำหนดว่าจะทำการเลือกให้หุ่นยนต์หยิบกล่องใบใด หลังจากกำหนดให้หุ่นยนต์หยิบกล่องแล้วก็จะทำการคิดกำหนดให้หุ่นยนต์นำกล่องมาวางที่แท่นที่ต้องการ ความสำเร็จของงานวิจัยนี้ทำให้นักวิจัยหุ่นยนต์เชื่อว่าสักวันหนึ่ง เราคงสามารถสร้าง “ลี เมเจอร์” The Six Million Dollar (Bionics) Man ได้ขึ้นจริงๆ

และวันนั้นผู้พิการแขนขาจะสามารถมีแขนขาเทียมที่ทำงานด้วยความนึกคิดและสั่งการด้วยสมองครับ



ข้อคิดเห็น/เสนอแนะ มาที่ผู้เขียนได้ที่ djitt@fibo.kmutt.ac.th



drdjitt7070.jpg

รู้จักผู้เขียน
รศ.ดร. ชิต เหล่าวัฒนา
จบปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ (เกียรตินิยม) จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี ไดัรับทุนมอนบูโช รัฐบาลญี่ปุ่นไปศึกษาและทำวิจัยด้านหุ่นยนต์ที่มหาวิทยาลัยเกียวโต ประเทศญี่ปุ่น เข้าศึกษาต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกี้เมลลอน สหรัฐอเมริกา ด้วยทุนฟุลไบรท์ และจากบริษัท AT&T ได้รับประกาศนียบัตรด้านการจัดการเทคโนโลยีจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งมลรัฐแมสซาชูเซสต์ (เอ็มไอที) สหรัฐอเมริกา

ภายหลังจบการศึกษา ดร. ชิต ได้กลับมาเป็นอาจารย์สอนที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี และเป็นผู้ก่อตั้งสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม หรือที่คนทั่วไป รู้จักในนาม “ฟีโบ้ (FIBO)” เป็นหน่วยงานหนึ่งในมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี เพื่อทำงานวิจัยพื้นฐาน และประยุกต์ด้าน เทคโนโลยีหุ่นยนต์ ตลอดจนให้คำปรึกษาหน่วยงานรัฐบาล เอกชน และบริษัทข้ามชาติ (Multi-national companies) ในประเทศไทยด้านการ ลงทุนทางเทคโนโลยี การใช้งานเทคโนโลยีอัตโนมัติชั้นสูง และการจัดการเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างมี ประสิทธิภาพ



บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที