รู้จัก "หุ่นยนต์" ให้มากกว่านี้อีกสักนิด

"หุ่นยนต์" เมื่อได้ยินคำนี้หลายคนคงจะนึกไปถึงหุ่นที่มีรูปร่างเป็นทรงกระบอกคล้ายกระป๋อง อย่างเจ้า R2D2 ในภาพยนตร์เรื่องสตาร์วอร์ หรือไม่ก็นึกเลยไปถึงหุ่นเหล็กที่แปลงร่างต่อสู้กับสัตว์ประหลาด ในการ์ตูนตอนเช้าวันเสาร์-อาทิตย์ แท้ที่จริงแล้วหุ่นยนต์มีอยู่ในรูปแบบต่างๆ มากขึ้นกว่าที่หลายคนรู้จัก

เมื่อก่อนที่หุ่นยนต์จะถูกนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมเป็นส่วนใหญ่ แต่ปัจจุบันมีการนำมาใช้ในด้านอื่นๆมากขึ้น เช่น หุ่นยนต์ที่ใช้ในทางการแพทย์ หุ่นยนต์สำหรับงานสำรวจ หุ่นยนต์ที่ใช้งานในอวกาศ หรือแม้แต่หุ่นยนต์ที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อเป็นเครื่องเล่นของมนุษย์ ล่าสุดได้มีความพยายามที่จะพัฒนาให้หุ่นยนต์นั้นมีลักษณะที่มีความคล้ายคลึงกับมนุษย์ เพื่อให้อาศัยอยู่ร่วมกันกับมนุษย์ ให้ได้ในชีวิตประจำวัน

หากจะถามว่า "หุ่นยนต์คืออะไร?" ก่อนอื่นต้องบอกก่อนว่า คำว่า "โรบอต" (ROBOT)ที่แปลว่าหุ่นยนต์มาจากคำในภาษาเชคที่หมายถึง "แรงงานที่ถูกบังคับ" ส่วนความหมายของนักวิทยาศาสตร์ "หุ่นยนต์" เป็นเครื่องจักรกลชนิดหนึ่ง ที่มีลักษณะการทำงานแบบอัตโนมัติ (Automatics Machine) หรือกึ่งอัตโนมัติ (Semi automatics Machine) และสามารถโปรแกรมให้ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือหลายอย่างได้


อย่างไรก็ดี RIA (tha Robotics Industries Association) ได้ให้คำจำกัดความของหุ่นยนต์ที่ใช้ในอุตสาหกรรม ซึ่งเป็นที่ยอมรับกัน ในการประชุมนานาชาติของบริษัทอุตสาหกรรมที่ใช้หุ่นยนต์ 11 แห่ง เมื่อปี ค.ศ.1981 (พ.ศ.2524) เอาไว้ว่าหุ่นยนต์อุตสาหกรรม คือ เครื่องจักรกลที่สามารถทำการโปรแกรมใหม่ได้หลายครั้ง สามารถทำงานได้หลายๆ หน้าที่ ซึ่งมันได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถหยิบ จับ เคลื่อนย้าย วัสดุ อุปกรณ์ เครื่องมือ หรืออุปกรณ์พิเศษต่างๆ โดยการตั้งโปรแกรมเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของมัน ให้ทำงานได้ตามต้องการ

ถึงแม้ว่าหุ่นยนต์นั้นจะถูกพัฒนาออกเป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือประเภทแรก คือหุ่นยนต์ชนิดที่ติดตั้งอยู่กับที่ (Fixed Robot) ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปไหนได้ด้วยตัวเอง หุ่นยนต์ประเภทนี้จะมีลักษณะเป็นแขนกล สามารถเคลื่อนไหวได้เฉพาะแต่ละข้อต่อภายในตัวเองเท่านั้น ส่วนมากมักถูกนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม เช่นโรงงานประกอบรถยนต์ เป็นต้น

ประเภทที่สอง คือหุ่นยนต์ชนิดที่เคลื่อนที่ได้ (Mobile Robot) หุ่นยนต์ประเภทนี้จะสามารถเคลื่อนที่ไปไหนมาไหนได้ด้วยตัวเอง บ้างก็เคลื่อนที่โดยการใช้ล้อ หรือบางแบบก็เคลื่อนที่โดยการใช้ขา ซึ่งหุ่นยนต์ประเภทนี้ ส่วนใหญ่ยังเป็นงานวิจัยที่อยู่ในห้องทดลอง เพื่อพัฒนาออกมาใช้งานในรูปแบบต่างๆ เช่นหุ่นยนต์สำรวจดาวอังคาร ขององค์การนาซ่า แต่ปัจจุบันก็ได้มีการพัฒนาให้มีลักษณะเป็นสัตว์เลี้ยงอย่างสุนัข เพื่อให้มาเป็นเพื่อนเล่นกับคน หรือแม้กระทั่งมีการพัฒนาหุ่นยนต์ให้สามารถเคลื่อนที่แบบสองขาได้อย่างมนุษย์ เพื่ออนาคตจะสามารถนำไปใช้ในงานที่มีความเสี่ยงต่ออันตรายแทนมนุษย์

หลายคนที่สนใจจะสร้างหุ่นยนต์คงอยากรู้ว่าถ้าจะสร้างหุ่นยนต์ขึ้นมาสักตัวจะต้องมีความรู้อะไรบ้าง นักวิทยาศาสตร์จากทั่วโลกบอกไว้ว่าการ สร้างหุ่นยนต์เป็นเทคโนโลยีที่มีการนำเอาองค์ความรู้ จากศาสตร์หลายสาขามาประยุกต์ใช้ หากจะให้กล่าวแบบชี้เฉพาะเจาะจงลงไป ว่าจะต้องมีความรู้ด้านใดด้านหนึ่งคงไม่ได้ เพราะหุ่นยนต์บางตัวถูกสร้างขึ้นมา เพื่อวัตถุประสงค์ที่พิเศษ อาจต้องมีผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางมาคอยให้คำปรึกษา แต่หากจะกล่าวถึงความรู้ในส่วนหลักๆ ในการออกแบบสร้างหุ่นยนต์ อาจสามารถแบ่งแยกไปตามส่วนประกอบที่สำคัญของหุ่นยนต์ ดังนี้

Mechanical part...
บุคลากรที่จะรับผิดชอบในส่วนนี้ ควรเป็นผู้ที่มีความรู้ ความสามารถทางด้านฟิสิกส์ เช่น เวกเตอร์ แรง โมเมนตั้ม ฯลฯ และควรมีความรู้ในเรื่อง ระบบกลไกลต่างๆ รู้จักวัสดุ อุปกรณ์ ทางกลต่างๆ เป็นอย่างดี มีความสามารถ ออกแบบระบบทางกลได้ เช่น ระบบส่งถ่ายกำลัง และระบบที่มีการเคลื่อนที่ทางกายภาพได้ นอกจากนี้ยังต้องสามารถ ใช้งานเครื่องมือต่าง ๆ ได้เป็นอย่างดี เช่น เครื่องตัด เครื่องเจาะ เครื่องกลึง ฯลฯ

Electrical Circuit part...
บุคลากรที่จะรับผิดชอบในส่วนนี้ ควรเป็นผู้ที่มีความรู้ความสามารถเกี่ยวกับวงจรไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ ทั้งด้านอะนาล็อก และดิจิตอล จะต้องมีความรู้เกี่ยวกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ และจะต้องสามารถวิเคราะห์ และออกแบบวงจรต่างๆ ได้ ไม่ว่าจะเป็นวงจรคอนโทรลเลอร์, วงจรเซ็นเซอร์, วงจรขับกำลังสูง ฯลฯ นอกจากนี้ยังต้องสามารถ ใช้งานเครื่องมือต่างๆ ได้เป็นอย่างดี เช่น มิเตอร์, ออสซิลโลสโคป,ลอจิกโพร๊ป, ลอจิกอะนาไลเซอร์ ฯลฯ

Software Control part...
บุคลากรที่จะรับผิดชอบในส่วนนี้ ควรเป็นผู้ที่มีความรู้ ความสามารถทางด้านคณิตศาสตร์ และคอมพิวเตอร์ จะต้องเป็นผู้ที่มีความคิดอย่างเป็นระบบ สามารถแตกปัญหาออกเป็นกระบวนการ และควรมีความสามารถในการโปรแกรม ภาษาระดับต่ำเช่นแอสแซมบลีได้เป็นอย่างดี รวมถึงภาษาระดับกลาง และสูง อย่างภาษาซี และภาษาพื้นฐานได้ จะต้องมีความชำนาญในการใช้งานคอมพิวเตอร์

การออกแบบสร้างหุ่นยนต์ จะต้องอาศัยความรู้ ความชำนาญในหลายๆ ด้านเนื่องจากวิศวกรนั้น จะอาศัยการทำงานที่เป็นทีม งานหนึ่งๆ จึงประกอบด้วยวิศวกรผู้ชำนาญงานในแต่ละสาขา ที่หลากหลาย แตกต่างกันไป

คุณรู้ไหม....ว่า
การออกแบบหุ่นยนต์เหมือนมนุษย์ที่ถูกบันทึกไว้เป็นครั้งแรก คือโดยลีโอนาร์โด ดาร์วินซี เมื่อราวปี 1495 (พ.ศ.2038) ส่วนหุ่นยนต์ที่รู้จักกันว่าสามารถใช้งานได้เป็นตัวแรกถูกสร้างขึ้นเมื่อปี 1810 (พ.ศ.2281) โดยฟรีดิช เคาฟมันซึ่งเป็นผู้สร้างหุ่นแอนดรอยด์ที่สามารถเป่าฟลุตได้ และหุ่นยนต์อุตสาหกรรมตัวแรกที่ถูกใช้งานโดย ยูนิเมท ในปี 1962 (พ.ศ.2005) เป็นแขนกลที่ใช้ เคลื่อนย้ายสิ่งของจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

ทุกวันนี้ ยอดขายหุ่นยนต์อุตสาหกรรมพุ่งขึ้นสูงถึง 750,000 ตัวในปี 2001 (พ.ศ.2544) ซึ่งเป็นปีสุดท้าย ที่ได้มีการรวบรวมเป็นสถิติเก็บไว้ ถึงวันนี้ ก็น่าจะเกินกว่า 1 ล้านตัวไปแล้ว ซึ่งห่นยนต์ที่กำลังใกล้ชิดมนุษย์อยู่ในขณะนี้ได้แก่ "Roomba" หุ่นดูดฝุ่น ยอดนิยม และผู้ผลิตกำลังทำการออกแบบเพื่อขยายวงความช่วยเหลือ ของหุ่นยนต์ให้กับ งานบ้านทั้งหลาย ในอนาคตอันใกล้นี้ "เพิร์ล" (Pearl - Personal Robotic Assistants for the Elderly) เป็น "หุ่นพยาบาล" ซึ่งกำลังถูกทดสอบ ในสถานพยาบาลหลายแห่ง มีจุดมุ่งหมายที่จะขยายบริการเพื่อใช้ดูแลผู้สูงอายุตามบ้าน

นอกจากนี้ ยังมี "อาซิโม" (Azimo) พัฒนาโดย บ.ฮอนดาซึ่งมีความสามารถในการเดินหน้าและถอยหลัง เลี้ยวตามมุม ปีน และขึ้น-ลงบันได เปิด-ปิดสวิทช์ไฟ เคลื่อนย้ายวัตถุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่ และเปิดปิดประตูได้ ในช่วงเวลาห้าปี มันจะสามารถโต้ตอบกับคำสั่งเสียงได้ และ "ไอโบ" (Aibo) ของโซนี หุ่นยนต์สุนัขที่มี "อารมณ์และสัญชาติญาณที่แท้จริง" ถึงแม้ว่าจะเพียงแค่หกประเภทก็ตามที ได้แก่ มีความสุข ไม่ชอบ โกรธ รัก เศร้า และประหลาดใจ และแถมท้ายกับ "เนโคโร" และ "แม็กซ์" หุ่นยนต์แมวที่เหมือนจริงอย่างมาก พัฒนาโดย บ.ออมรอนของญี่ป่นสามารถครางได้เมื่อถูกลูบขน หรือเรียกชื่อ และยังสามารถส่ายหัว กระดิกหู หระพริบตา นั่ง ยืดตัว และแม้แต่ "นอน" ได้ด้วย