หุ่นยนต์โรบอทบินได้ในขนาดไซส์ของแมลงนั้นจะช่วยให้ลดเวลาในหลายๆ งานลงไปได้มาก อย่างเช่นการสำรวจการเติบโตของข้าวโพดในฟาร์มขนาดใหญ่ๆ หรือการดมกลิ่นก๊าซรั่ว หุ่นยนต์เหล่านี้จะบินโดยใช้การกระพือปีกเล็กๆ เนื่องจากมีขนาดเล็กเกินไปในใช้ใบพัดเหมือนกับโดรนแบบอื่นๆ ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่า หากแต่ด้วยขนาดที่เล็กนี่เองคือข้อได้เปรียบเพราะราคาถูกในการสร้าง อีกทั้งยังง่ายต่อการเข้าไปในที่ต่างๆ ที่แคบๆ ที่โดรนขนาดใหญ่กว่าไม่สามารถเข้าถึงได้
อย่างไรก็ดี หุ่นยนต์แมลงบินได้ตอนนี้ยังคงถูกใช้กับงานพื้นๆ ก่อน เนื่องจากพลังงานไฟฟ้าที่ต้องใช้ในการเปิดและควบคุมปีกของพวกมันนั้นต้องใช้ค่อนข้างมากสำหรับหุ่นยนต์ขนาดเล็ก
ตอนนี้วิศวกรที่มหาวิทยาลัยวอชิงตัน (Univesity of Washington) สามารถที่จะตัดสายไฟบางส่วนออกแล้วใส่สมองลงไปแทน จึงทำให้เกิด RoboFly ที่สามารถเริ่มบินได้อย่างอิสระเป็นครั้งแรก สิ่งนี้อาจจะเป็นการกระพือเล็กๆ ของหุ่นยนต์เล็กๆ แต่ก็เป็นปีกที่ยิ่งใหญ่สำหรับโลกของหุ่นยนต์เลยทีเดียว
RoboFly นั้นมีน้ำหนักมากกว่าไม้จิ้มฟันเล็กน้อยและใช้พลังงานเท่ากับการยิงแสงเลเซอร์ทั่วไป โดยมันจะมีแผงวงจรขนาดเล็กติดอยู่ เพื่อแปลงพลังงานจากแสงเลเซอร์จนกว่าจะมีพลังงานที่พอเพียงในการทำให้ปีกทำงานได้
“ก่อนหน้านี้ หลักการในการทำหุ่นยนต์แมลงที่สามารถบินได้แบบอิสระนั้นเป็นเหมือนกับเรื่องในนิยายวิทยาศาสตร์ ซึ่งคำถามคือพวกเราจะสามารถที่จะสร้างพวกมันโดยไม่ต้องมีสายได้จริงหรือไม่” คุณ Sawyer Fuller ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยวอชิงตันในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล “RoboFly ไร้สายแบบใหม่ของพวกเราแสดงให้เห็นว่าพวกมันใกล้เคียงกับชีวิตจริงมากยิ่งขึ้นเรื่อยๆ”
งานที่ท้าทายในด้านวิศวกรรมนั้นคือการกระพือปีก โดยการทำให้กระพือนั้นเทียบกับขนาดตัวจะต้องใช้พลังงานค่อนข้างมาก ซึ่งทั้งพลังงานและตัวอุปกรณ์ควบคุมทิศทางของปีกนั้นใหญ่เกินไปและหนักเกินที่จะทำให้แมลงตัวเล็กๆ บินไปไหนมาไหน ดังนั้นหุ่นยนต์แมลงตัวก่อนหน้าของคุณ Fuller ที่ชื่อ RoboBee ซึ่งรับพลังงานและคุมผ่านสายจึงยังดูมีจุดที่ดีกว่าในส่วนหนึ่ง
หากแต่หุ่นยนต์บินได้นั้นควรจะต้องสามารถทำอะไรได้อย่างอิสระ คุณ Fuller และทีมจึงตัดสินใจใช้การยิงแสงเลเซอร์ที่มองไม่เห็นเส้นเล็กๆ เพื่อให้พลังงานแก่หุ่นยนต์แมลง โดยพวกเขาชี้แสงเลเซอร์นี้ไปที่เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งจะติดอยู่ด้านบนของ RoboFly และจะแปลงแสงเลเซอร์นี้เองให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้าได้
“มันเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพที่สุดที่จะถ่ายเทพลังงานจำนวนมากให้กับ RoboFly ได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องเพิ่มน้ำหนักมากนัก” คุณ Shyam Gollakota ผู้เขียนงานวิจัยร่วมและรองศาสตราจารย์ใน Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering กล่าว อย่างไรก็ดี แสงเลเซอร์เพียงอย่างเดียวไม่สามารถให้พลังงานที่เพียงพอได้ จึงเป็นเหตุให้ทีมออกแบบวงจรที่จะแปลงจาก 7 โวลต์ ออกมาเป็น 240 โวลต์หลังจากผ่านเซลพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อให้เพียงพอในการกระพือปีกได้
ในการให้ RoboFly ควบคุมปีกทั้งหลาย วิศวกรจึงใส่สมองลงไปด้วย คือเพิ่มไมโครคอนโทรลเลอร์ลงไปในแผงวงจรเดียวกันนี้เอง “ไมโครคอนโทรลเลอร์จะทำเป็นเหมือนสมองที่สั่งงานปีกให้บิน หลังจากออกตัวว่าจะต้องกระพือปีกแรงๆ หรือไม่ต้อง” คุณ Vikram Iyer นักศึกษาปริญญาเอกในภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้ากล่าว ซึ่งโดยเฉพาะตัวควบคุมที่จะส่งแรงดันไฟฟ้าให้กลายเป็นคลื่นที่จะเลียนแบบการกระพือปีกของแมลงจริงๆ
“มันใช่ชีพจรในการสร้างคลื่น” คุณ Johannes James ผู้เขียนงานวิจัยหลักและนักศึกษาปริญญาเอกด้านวิศวกรรมเครื่องกลกล่าว “ในการสร้างปีกให้พลิกไปข้างหน้าได้อย่างรวดเร็ว มันจะส่งคลื่นจำนวนหนึ่งที่ทำให้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว จากนั้นจึงปรับให้ช้าลงเหมือนกำลังอยู่ในจุดสูงสุดของคลื่น และจากนั้นก็ทำในทางตรงกันข้ามเพื่อที่จะทำให้ปีกนั้นพลิกได้อย่างนุ่มนวลในทิศทางอื่นๆ”
ณ ตอนนี้ RoboFly สามารถทำได้เพียงบินขึ้นและบินลง ซึ่งมีครั้งหนึ่งที่เซลพลังงานแสงอาทิตย์นั้นอยู่นอกระยะของแสงเลเซอร์ จึงทำให้หุ่นยนต์ไม่เหลือพลังงานและลงจอด แต่ทีมหวังว่าในอีกไม่ช้าจะสามารถตัดเรื่องเลเซอร์ออก ซึ่งจะทำให้ RoboFly สามารถบินโฉบและบินรอบๆ ได้
“แม้ว่า RoboFly ปัจจุบันยังได้รับพลังงานจากแสงเลเซอร์ เวอร์ชันอนาคตอาจจะมีการใช้แบตเตอรี่ขนาดเล็กมากหรือเก็บเกี่ยวพลังงานจากคลื่นความถี่วิทยุแทน” คุณ Gollakota กล่าว และในทางนั้นแหล่งพลังงานของพวกมันสามารถที่จะปรับแต่งเพื่องานที่เฉพาะเจาะจงได้
“อีกทั้งในส่วนของสมองและระบบเซ็นเซอร์นั้นก็ยังคงมองหาสิ่งที่เหนือกว่าที่จะช่วยให้หุ่นยนต์สามารถนำทางและทำให้งานต่างๆ สำเร็จได้ด้วยตัวพวกมันเองได้” คุณ Fuller กล่าว
Source : https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180515142516.htm
