ลืมโลหะ. เมื่อพูดถึงหุ่นยนต์ อนาคตจะนุ่มนวลและนุ่มนวล

ที่ไหนสักแห่งในห้องปฏิบัติการ มีบางอย่างกำลังดิ้น ของมัน หุ่นยนต์ปลาไหลว่ายน้ำอย่างเงียบ ๆ ผ่านแทงค์น้ำเค็มสีเข้มขนาดมหึมา การเคลื่อนไหวเป็นจังหวะคล้ายริบบิ้นสะท้อนการเคลื่อนไหวตามธรรมชาติ หรือมันเป็น หุ่นยนต์ที่ได้แรงบันดาลใจจากปลาหมึกยักษ์ดูเหมือนของ H.P. เลิฟคราฟท์อาจใฝ่ฝันหากเขาเกิดในอีก 100 ปีต่อมาและกลายเป็นนักหุ่นยนต์แทนที่จะเป็นนักเขียนแนวสยองขวัญ?

บางทีมันอาจจะไม่ใช่ทั้งสองอย่าง อาจจะเป็นปลอกยางนุ่มๆ พันรอบหัวใจมนุษย์และบีบให้มั่นใจเป็นประจำเพื่อให้หัวใจเต้นต่อไปได้เมื่อเผชิญกับภาวะหัวใจล้มเหลว หรือก มือจับไฮโดรเจล ซึ่งสามารถยื่นมือออกไปจับปลาว่ายได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ทำให้บาดเจ็บ หรือ. หรือ. หรือ.

ความจริงก็คือมีตัวอย่างมากมายจากสาขา soft robotics ที่กำลังเติบโต หุ่นยนต์เหล่านี้เป็นหนึ่งในสาขาที่น่าตื่นเต้นและพัฒนาอย่างรวดเร็วที่สุดในการวิจัยด้านหุ่นยนต์ หุ่นยนต์เหล่านี้ไม่ได้มีลักษณะคล้ายกับเครื่องจักรโลหะที่มีความแข็งตามที่นิยายวิทยาศาสตร์สัญญาไว้กับเรา พวกเขาทำจากวัสดุยาง นอกจากนี้ยังมีราคาถูกกว่ามากในการสร้าง มีน้ำหนักน้อยกว่ามาก และให้ความยืดหยุ่นมากกว่ามากและ (อาจขัดกับสัญชาตญาณเมื่อพิจารณาจากวัสดุที่อ่อนนุ่ม) ในกระบวนการนี้ พวกเขากำลังเปลี่ยนแปลงสิ่งที่เราคิดว่าเป็นหุ่นยนต์ และพิสูจน์ตัวเองว่ามีประโยชน์อย่างมากในกระบวนการนี้

หุ่นยนต์พันการใช้งาน

กระแสของซอฟต์โรบอตที่หลั่งไหลเข้าสู่โลกที่ก่อนหน้านี้ถูกครอบงำด้วยโลหะไม่ได้ช่วยอะไรไปจากหุ่นยนต์แบบเดิมที่ถูกสร้างขึ้นโดยบริษัทอย่าง Boston Dynamics ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาความก้าวหน้าของฮาร์ดโรโบติกแบบดั้งเดิมทำให้เรามีเครื่องจักรอเนกประสงค์ทุกประเภทที่สามารถทำทุกอย่างตั้งแต่งานประกอบที่ประณีตในสายการผลิตไปจนถึง การแสดงเต้นรำ, การแสดง parkour หรือแม้กระทั่ง ตีลังกากลับหลังที่คุ้มค่ากับการแข่งขันกีฬาโอลิมปิก. แต่หุ่นยนต์แบบดั้งเดิมเหล่านี้ไม่ได้ดีสำหรับทุกสิ่ง

พวกเขาเก่งมากในการทำงานเดิมหลายๆ ครั้งติดต่อกัน ซึ่งก็เป็นสิ่งที่จำเป็นจริงๆ ตัวอย่างเช่น พวกเขากำลังช่วยประกอบ iPhone บนสายพานลำเลียงในโรงงาน Foxconn แต่ลบพวกเขาออกจากโดเมนที่มีโครงสร้างที่พวกเขาเคยทำงานอยู่ และทันใดนั้นความแม่นยำอันน่าอัศจรรย์ก็สามารถทำได้ หายไปในทันที.

นี่เป็นปัญหาด้วยเหตุผลหลายประการ ไม่เพียงแต่ความจริงที่ว่า หุ่นยนต์จะทำงานร่วมกับผู้คนและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ มากขึ้นเรื่อยๆ นี่อาจหมายถึงการทำงานโดยตรงกับมนุษย์ในฐานะเพื่อนร่วมงาน นอกจากนี้ยังอาจหมายถึงการมีปฏิสัมพันธ์ในระดับที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้น เช่น หุ่นยนต์ดังกล่าวมีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาหัวใจของบุคคลให้เต้นเมื่อเผชิญกับภาวะหัวใจล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นได้ สถานการณ์เหล่านี้ได้นำไปสู่ความนิยมที่เพิ่มขึ้นของซอฟต์โรบ็อต

“[อีกประการหนึ่ง] แอปพลิเคชั่นที่น่าตื่นเต้นสำหรับหุ่นยนต์แบบอ่อนอยู่ในภาคการค้นหาและช่วยเหลือ” เกียดา เกอร์โบนี่ซึ่งเป็นนักศึกษาหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ซึ่งเมื่อปีที่แล้วได้ให้ เท็ดทอล์ค ชื่อ "ศักยภาพอันเหลือเชื่อของหุ่นยนต์ที่ยืดหยุ่นและนุ่มนวล" บอกกับ Digital Trends "[ในห้องทดลองที่ฉันทำงานอยู่] มีทีมงานที่มีแรงบันดาลใจอย่างมากซึ่งกำลังสำรวจว่า หุ่นยนต์นุ่มที่เติบโตจากปลาย — เช่นเดียวกับพืชหรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งเถาวัลย์ — จะสามารถสำรวจแหล่งโบราณคดีที่มนุษย์ไม่สามารถเข้าถึงได้ และเต็มไปด้วยสิ่งประดิษฐ์ที่ละเอียดอ่อนมาก หรือสำรวจแหล่งที่อยู่อาศัยใต้ดินอันละเอียดอ่อนของสัตว์ใกล้สูญพันธุ์บางชนิด สายพันธุ์."

งานวิจัยของ Gerboni เองมีการใช้งานทางการแพทย์ ปัจจุบันเธอกำลังทำงานเกี่ยวกับหุ่นยนต์ที่มีความยืดหยุ่นซึ่งสามารถใช้เป็นเครื่องมือผ่าตัดในการเข้าถึงส่วนต่างๆ ของร่างกายที่เข้าถึงยาก เช่นเดียวกับหุ่นยนต์แบบอ่อนของเพื่อนร่วมงานของเธอที่สามารถช่วยเข้าถึงสถานที่ห่างไกลได้

“งานปัจจุบันของฉันในสแตนฟอร์ดใช้เข็มที่ยืดหยุ่นได้ซึ่งสามารถเข้าถึงส่วนต่างๆ ของตับได้โดยสิ้นเชิง จุดแทรกเพียงจุดเดียวและสามารถเผาเนื้องอก (ทำลาย) เซลล์เนื้องอกด้วยความร้อนได้ด้วยปลายของมัน” เธอกล่าวต่อ เข็มบังคับทิศทางไม่ใช่สิ่งที่เราอาจคิดว่าเป็นหุ่นยนต์ แต่เป็นหนึ่งในความเป็นไปได้ที่เปิดขึ้นโดยหุ่นยนต์แบบอ่อน

ลาก่อนโลหะ?

การพัฒนาล่าสุดในซอฟต์โรโบติกส์นั้นน่าตื่นเต้นเป็นพิเศษ เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยได้ค้นพบวิธีการกำจัด ส่วนประกอบที่เป็นโลหะแข็งมีอายุการใช้งานยาวนานในหุ่นยนต์แบบอ่อน. soft robot รุ่นก่อนๆ ยังคงต้องการส่วนประกอบ เช่น วาล์วโลหะ soft robot รุ่นใหม่ล่าสุดนี้ สามารถทำงานได้โดยใช้ยางและลมเท่านั้น โดยมีแรงดันอากาศเข้ามาแทนที่ความต้องการระบบอิเล็กทรอนิกส์ อวัยวะภายใน ในการดำเนินการดังกล่าว ระบบจะรวมหน่วยความจำและการตัดสินใจเข้ากับวัสดุที่อ่อนนุ่มโดยตรง โดยใช้คอมพิวเตอร์แบบอ่อนที่ใช้ตรรกะดิจิทัล

“สถานะของแรงดันสูงและแรงดันต่ำเหล่านี้คล้ายคลึงกับสัญญาณดิจิทัล โดย 1 เท่ากับแรงดันสูง และ 0 เท่ากับแรงดันต่ำ” ฟิลิปป์ รอธมันด์หนึ่งในนักวิจัยของโครงการนี้อธิบายให้เราฟัง “โดยทั่วไปแล้ว การควบคุมหุ่นยนต์แบบอ่อนจะกระทำด้วยตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์และใช้ฮาร์ดวาล์ว ส่งผลให้ได้หุ่นยนต์ไฮบริดแบบแข็ง/อ่อน ซอฟต์คอมพิวเตอร์ของเราช่วยให้สามารถรวมการควบคุมที่ซับซ้อนเข้ากับโครงสร้างของซอฟต์โรบ็อตได้โดยตรง”

ทั้งหมดนี้ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แต่ก็แสดงให้เห็นถึงโลกแห่งความนุ่มนวลที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว วิทยาการหุ่นยนต์: ตามหลังหุ่นยนต์ที่แข็งแกร่งกว่าครึ่งศตวรรษ แต่พยายามอย่างเต็มที่เพื่อจับให้ได้ ขึ้น. ดูเหมือนว่าจะได้ผลเช่นกัน นอกเหนือจากแอพพลิเคชั่นที่กล่าวไปแล้ว มือจับหุ่นยนต์แบบอ่อน ปัจจุบันมีการใช้ในสายการประกอบ เนื่องจากความสามารถในการโต้ตอบกับวัตถุโดยไม่สร้างความเสียหาย

อย่างไรก็ตาม ดังที่ Giada Gerboni ตั้งข้อสังเกตไว้ การมองว่าซอฟต์โรโบติกขัดแย้งกับฮาร์ดโรบอตแบบเดิมๆ ถือเป็นความผิดพลาด

“ฉันจะไม่พูดว่าซอฟต์โรบ็อตดีกว่า แต่มันเป็นเพียงหุ่นยนต์ประเภทหนึ่ง — หรือวิธีการทำหุ่นยนต์ — ที่เราไม่สามารถหลีกเลี่ยงการพิจารณาอีกต่อไป” เธอกล่าว “ซอฟต์โรบ็อตได้แสดงให้เห็นแล้วว่ามีศักยภาพที่ดีในการนำทางเพราะสามารถทำได้ เคลื่อนไหวร่างกายได้อย่างง่ายดาย และการนำทางของพวกมันก็ไม่เสียหายจากการสัมผัสกับสิ่งที่ไม่รู้จักอย่างกะทันหัน วัตถุ แต่เมื่อพูดถึงงานทั่วไปอีกอย่างหนึ่งสำหรับหุ่นยนต์ เช่น งานจัดการ การมีชิ้นส่วนที่ไม่แข็งกระด้างนั้นแย่มาก เพราะหุ่นยนต์สามารถ [ใช้แรงน้อยมาก ซึ่งหมายความว่ามันไม่สามารถยกได้ วัตถุจำนวนมาก] นอกจากนี้ เนื่องจากร่างกายมีความยืดหยุ่นสูง องศาอิสระ และบูรณาการเซ็นเซอร์ที่จำกัด วัตถุเหล่านี้จึงไม่สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำดังนั้นจึงไม่สามารถจัดการได้อย่างแม่นยำมาก งาน."

ทั้งแข็งและอ่อน

เธอกล่าวว่าท้ายที่สุดแล้ว วิธีที่ดีที่สุดในการสร้างหุ่นยนต์ที่จะมีประโยชน์ในชีวิตของเราอย่างแท้จริงก็คือการผสมผสานทั้งแบบแข็งและอ่อนเข้าด้วยกัน เช่นเดียวกับที่เราเห็นจากวัสดุที่พบในธรรมชาติ “แค่มองดูมนุษย์” เธอกล่าว “พวกมันเป็นเครื่องจักรหุ่นยนต์ที่สมบูรณ์แบบที่มีส่วนประกอบที่อ่อนนุ่ม แต่ยังมีโครงสร้างที่แข็งและข้อต่อมาตรฐาน [พวกเขา] สามารถปฏิบัติงานในบริบทที่แตกต่างกัน แต่ยังแม่นยำและใช้กำลังได้”

นักวิจัยบางคนถึงกับยุ่งอยู่กับการสำรวจวัสดุที่ช่วยให้หุ่นยนต์แบบอ่อนแข็งตัวได้ตามความต้องการ หรือผสมผสานวัสดุที่มีความแข็งแกร่งที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้ทั้งความแม่นยำและความคล่องแคล่ว คำว่า “soft robot” นั้นมีมาเกือบทศวรรษแล้ว — แต่มันก็ได้เจาะจงถึงกลุ่มเฉพาะสำหรับตัวของมันเองแล้ว (และค้นหาหนทางเข้าสู่วัฒนธรรมป๊อปด้วย ลองดู Baymax หุ่นยนต์แสนน่ารักจาก Disney's บิ๊กฮีโร่ 6.)

เมื่อเราก้าวไปสู่โลกที่หุ่นยนต์เป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวันของเรา หุ่นยนต์แบบอ่อนจะมีความสำคัญมากขึ้นกว่าที่เคย สิ่งหนึ่งที่แน่นอนก็คือ ในปี 2019 คำว่า "หุ่นยนต์" จะไม่มีความหมายเดียวกับ "เครื่องจักรที่เป็นโลหะ" อีกต่อไป

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• อนาคตของการผลิต: มองไปข้างหน้าสู่ยุคถัดไปของการผลิตสิ่งต่างๆ
• บอทสอดแนมที่กำลังท่องเที่ยวเข้ามาในเมืองของเรา โชคดีที่พวกเขาพร้อมให้ความช่วยเหลือ
• พบกับ Xenobots: เครื่องจักรชีวภาพที่มีชีวิตที่สามารถปฏิวัติหุ่นยนต์ได้
• หุ่นอัจฉริยะ: เทคโนโลยีการเข้าปะทะด้วยหุ่นยนต์กำลังเปลี่ยนแปลงการฝึกซ้อมฟุตบอลอย่างไร
• หุ่นยนต์ที่ดีที่สุดในงาน CES 2021