นักวิจัยพัฒนาหุ่นยนต์แมลงสาบให้สามารถสำรวจใต้น้ำ

หุ่นยนต์จาก Havard Ambulatory Microrobot (HAMR) สามารถเดินบนพื้นดิน ว่ายน้ำบนผิวน้ำและเดินใต้น้ำได้ ซึ่งต้นแบบของมันมาจากสิ่งมีชีวิตอย่างแมลงสาบนั่นเอง ปกติแล้วแมลงสาบจะมีชีวิตรอดใต้น้ำได้ประมาณ 30 นาทีซึ่งหุ่นยนต์ตัวนี้อยู่ใต้น้ำได้นานกว่าแมลงสาบตัวจริงเสียอีก

HAMR เวอร์ชันใหม่นี้ได้ใช้ตัวรองเท้าที่ใช้งานได้หลายฟังก์ชันขึ้นกับแรงตึงพื้นผิว โดยแรงตึงผิวจะทำให้เกิดการลอยเมื่อ HAMR ต้องการว่ายน้ำและสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าเพื่อทำให้พื้นผิวน้ำแตกออกหากต้องการจมลงไปกระบวนการนี้เรียกว่า Electrowetting หรือการลดมุมสัมผัสระหว่างวัสดุและพื้นผิวของน้ำโดยใช้กระแสไฟฟ้า นอกจากนี้การเคลื่อนที่บนผิวน้ำยังช่วยให้หุ่นยนต์หลบเลี่ยงสิ่งกีดขวางใต้น้ำได้ด้วย HAMR ใช้การกระพือปีก 4 คู่แบบ Asymmetric ที่ปรับแต่งมาให้รับความเร็วใช้ว่ายน้ำได้และใช้เป็นการพายเมื่อว่ายบนผิวน้ำ ดังนั้นด้วยการออกแบบนี้ทำให้ HAMR จะมีลักษณะคล้ายกับแมลงปีกแข็งที่ดำน้ำไปข้างหน้าหรือหมุนตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Neel Doshi นักศึกษาจาก SEAS ที่ร่วมวิจัยกล่าวว่า “ขนาดของ HAMR คือกุญแจสำคัญด้านประสิทธิภาพของหุ่นยนต์” เนื่องจาก “ถ้าขนาดหุ่นใหญ่กว่านี้มากจะมีอุปสรรคในการรองรับหุ่นด้วยแรงตึงผิวและถ้าหุ่นเล็กไปก็จะไม่สามารถสร้างแรงมากพอที่จะทำให้ผิวน้ำแตกออก” ดังนั้นตอนนี้ HAMR หนักเพียง 1.65 กรัมและสามารถแบกของได้ประมาณ 1.44 กรัมโดยไม่จม ซึ่งต้องใช้ความถี่ประมาณ 10 HZ เพื่อใช้ขาพายตัวเองไป หุ่นยนต์ใช้ Parylene เพื่อป้องกันไม่ให้ไฟฟ้าลัดวงจรเมื่ออยู่ใต้น้ำ

เมื่อ HAMR ลงไปได้น้ำจะใช้ความเร็วเทียบเท่ากับตอนเดินบนพื้นดินเพื่อให้เคลื่อนที่ได้ง่าย อย่างไรก็ตามการดึงตัวเองกลับขึ้นมาบนบกมีความท้าทายคือแรงดึงจากน้ำที่มีขนาดเป็น 2 เท่าของน้ำหนักหุ่น รวมถึงแรงดึงทอร์กที่จะเพิ่มขึ้นบนขาของหุ่นด้วย นักวิจัยจึงแก้ปัญหาด้วยการเสริมแรงส่งขอหุ่นและติดแผ่นบางๆ ที่ขาหน้าเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและกระจายการเสียดสีระหว่างปีนขึ้นจากน้ำ เป้าหมายต่อไปที่นักวิจัยเล็งไว้คือพัฒนาการเคลื่อนไหวของหุ่นและทำให้ขึ้นจากน้ำได้เองโดยไม่ใช้ทางลาด บางทีอาจใช้การเลียนแบบตุ๊กแกหรือกลไกกระโดดขึ้นจากผิวน้ำก็เป็นได้

ที่มา : https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180702111243.htm