สำหรับวงดนตรี การฝึกซ้อมร่วมกันถือเป็นสิ่งสำคัญทีสุด แต่การว่างไม่ตรงกันของนักดนตรีก็เป็นปัญหาที่พบบ่อยที่สุดเช่นเดียวกัน นักเรียน ม.5 โรงเรียนจุฬาภรณ์ ชลบุรี ดีกรีนักดนตรีประจำโรงเรียนจึงใช้เวลาว่างร่วมกันสร้างหุ่นยนต์ตีกลองและเบสด้วยระบบนิวแมติกส์ขึ้นเพื่อแก้ปัญหา สร้างเสียงฮือฮาสะเทือนวงการอิเล็กทรอนิกส์ไทย
เมื่อกลางเดือน มี.ค.ที่ผ่านมา สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคดนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดยศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ละคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) พร้อมหน่วยงานพันธมิตร ได้จัดการประกวดเทคโนโลยีสารสนเทศแห่งประเทศไทยขึ้น ซึ่งมีนักเรียน นิสิตนักศึกษาส่งผลงานเข้ารวมนับ 100 โครงการ ในงานดังกล่าวมีนวัตกรรมชิ้นหนึ่งที่ผู้เข้าชมให้ความสนใจเป็นพิเศษ เพราะเป็นการยกวงดนตรีที่ระโยงระยางไปด้วยสายไฟมาจัดแสดงให้ได้ชมกันแบบสดๆ ทีมข่าวผู้จัดการวิทยาศาสตร์จึงไม่พลาดที่จะเข้าไปเก็บข้อมูล
นายชนาธิป นิรันดโรภาส นักเรียนชั้น ม.5 โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย ชลบุรี หนึ่งในสมาชิกกลุ่ม กล่าวว่า โครงการที่เขาทำขึ้นคือการประยุกต์ใช้ระบบนิวแมติกส์ ร่วมกับ PLC ในการสร้างหุ่นยนต์เล่นดนตรีอัตโนมัติร่วมกับมนุษย์ หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า หุ่นยนต์เล่นดนตรี หุ่นยนต์นี้มีจุดกำเนิดจากความสามารถของคนในกลุ่มซึ่งได้แก่ นายเศรษฐา จันทร์อ่อน, นายพนธกร จันทร์ประเสริฐ และเขาที่เป็นนักดนตรีประจำโรงเรียน ชอบเล่นดนตรีเป็นงานอดิเรก ทว่าแต่ละคนกลับไม่มีเวลาซ้อมร่วมกันเท่าที่ควร เนื่องจากเรียนโรงเรียนประจำหากเป็นช่วงที่ปิดเทอมทุกคนต่างคนต่างกลับไปเยี่ยมบ้าน
เมื่อต้องคิดหัวข้อโครงงานส่งครูจึงตั้งใจนำปัญนี้มาใช้เป็นโจทย์ แต่ในวิชาพื้นฐานก็ไม่เคยมีการสอนเขียนโปรแกรม ทั้ง 3 คนจึงเริ่มเศึกษาการเขียนโปรแกรมให้หุ่นยนต์เล่นดนตรีแทนด้วยระบบนิวแมติกส์ ที่เป็นระบบการทำงานโดยใช้แรงดันอากาศเป็นตัวส่งกำลังในการขับเคลื่อนกระบอก สูบ โดยใช้โมเดลPLC (Programmable Logic Controller) ที่นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมในการใช้ลมขนของ ที่พวกเขาเคยได้ยินเสียงขณะทำงานว่ามีการปล่อยลมเป็นจังหวะต่างๆ ซึ่งอาจนำมาประยุกต์ใช้กับจังหวะดนตรีได้ โดย PLCเป็นครื่องไมโครคอนโทรลเลอร์ชนิดหนึ่ง ที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อทดแทนวงจรรีเลย์ และสามารถเรียนรู้การใช้งานได้ง่าย เป็นตัวควบคุมระบบไฟฟ้า
เมื่อนำระบบมาทดลอง และพบว่าใช้กับเครื่องดนตรีได้จริงจึงเดินหน้าโครงการต่อ ซึ่งชนาธิป เผยว่า ขั้นต่อไปคือการเขียนคำสั่งควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ด้วยโปรแกรม Visiogic โดยใช้ภาษา Ladder ที่หมายถึง ภาษาที่เขียนอยู่ในรูปของกระบวนกาารคิดแบบขั้นบันได มีพื้นฐานมาจากวงจรควบคุมแบบรีเลย์และวงจรไฟฟ้า ประกอบไปด้วย Ladder Diagram เพื่อไว้ดูและคำสั่ง Ladder เพื่อไว้สั่งงาน ซึ่งเป็นภาษาที่ใช้เขียนโปรแกรมการทำงานของหุ่นยนต์เล่นดนตรีอัตโนมัติกลอง และเบส ลงใน PLC เพื่อให้เกิดการทำงานของหุ่นยนต์ ซึ่งแยกการทำงานเป็น 2 ส่วนคือ ส่วนหุ่นยนต์เล่นดนตรีอัตโนมัติที่ใช้กับกลองและเบส กับส่วนของการเล่นดนตรีโดยมนุษย์ ใช้กีต้าร์ไฟฟ้าและกีตาร์โปร่ง
สำหรับหลักการทำงานของหุ่นยนต์เบส ชนาธิป อธิบายว่า ถังพักลมจะปั๊มลมเก็บไว้ จากนั้นลมจะผ่าน Service Unit เพื่อกรองลมให้สะอาดและปรับความดันให้มีค่าอยู่ที่ 7 Bar ตามที่ระบบต้องการ จากนั้นลมจะไหลแยกออกเป็น 2 ทาง ทางแรกคือทางที่ไม่ต้องลดความดันลม ซึ่งลมจะไหลผ่านไปยังขดลวดโซลีนอยด์วาล์วแบบ Normally Open จำนวน 4 ตัวที่ทำหน้าที่เป็นตัวกดสายเบสสายเดียวทั้ง 4 ตัว ส่วนทางที่ 2 จะต้องปรับความดันที่ Pressure Regulation ให้มีความดันที่ 4 Bar จากนั้นลมจะไหลไปยังโซลีนอยด์วาล์ว 6 ตัว ตัวแรกจะเป็นตัวทาบเบสสายเบสทั้ง 4 สาย ตัวที่ 2 ทาบ 2 สาย ส่วนอีก 4 ตัวจะเป็นตัวที่ใช้ดีดสายเบส ซึ่งแม้ว่าจะดูซับซ้อนแต่สำหรับการใช้งานระบบจะเริ่มทำงานโดยการกดสวิตช์ เพียงแค่ครั้งเดียว เพื่อให้โซลินอยด์วาล์วเริ่มต้นปล่อยลมเข้าสู่ระบบ
เช่นเดียวกับการทำงานของหุ่นยนต์กลอง ที่ท่อลมส่วนไม่ต้องปรับความดันจะปล่อยลมให้ไหลไปยังโซลินอยด์วาล์ว4 ตัว ที่จะทำให้ฉาบทั้ง 4 ตัวทำงาน ส่วนท่อที่ต้องปรับความดันลม ลมจะผ่าน Pressure Regulator เพื่อปรับความดันแล้วไปหมุนNormally Open 4 ตัว ซึ่งจะเป็นกลองทั้ง 4 ตัว โดยระบบจะเริ่มทำงานเพียงแค่กดสวิตช์เช่นเดียวกัน
“ที่เราพูดมาทั้งหมดด้านบนคือกระบวนวิธีที่ทำให้เครื่องดนตรีมันขยับได้ เมื่อทำได้แล้วเราจึงต้องคิดต่อว่าจะเอามาตียังไง จะควบคุมยังไง จะเล่นเป็นเพลงยังไง ซึ่งส่วนนี้เรายกให้เป็นหน้าที่ของ PLC ซึ่งเราจะเขียนคำสั่งด้วยโปรแกรมวิซิโลจิผ่านภาษา Ladder ให้ในระบบจะมีฟังก์ชันต่างๆ เช่น ฟังก์ชันเขียนโน๊ต (function table) ฟังก์ชันควบคุมจังหวะการเล่นดนตรี (poult with modulation) ให้เราเอาโน๊ตเอาจังหวะเข้าไปดาวน์โหลดใส่ในเครื่องให้ PLC ควบคุมทั้งหมด เวลาจะเล่นก็กดเลือกมันก็จะทำงานตามที่เราโปรแกรม ซึ่งขณะนี้ก็เล่นได้อยู่ประมาณ 1 เพลง โดยใช้เวลาช่วงกลางคืนกับเพื่อนและอาจารย์ที่ปรึกษาในหอพักโรงเรียนประจำ ร่วมกันเป็นเวลาประมาณ 2 เดือนในการสร้างสรรค์ผลงาน แต่กว่าจะประสบความสำเร็จก็เกือบทำหน้ากลองขาดไปหลายรอบเหมือนกันครับ” ชนาธิป กล่าวด้วยใบหน้ายิ้มแย้ม
อย่างไรก็ดีแม้ว่าหุ่นยนต์ฯ จะใช้งานได้จริง แต่ชนาธิปเผยว่า ยังคงต้องพัฒนาอีกมาก ทั้งในส่วนของหน้าตาที่ยังคงความเป็นหุ่นยนต์แบบเต็มร้อย และประสิทธิภาพที่ยังไม่น่าพอใจ เพราะเสียงกลองที่ได้ยังไม่มีความพริ้วไหวเหมือนกับกำลังจากแขนมนุษย์ ยังคงเป็ฌนเสียงโมโนโทน เพราะลมจากกระบอกสูบที่ปล่อยออกมาแต่ละไม้ยังคงเท่ากัน ไม่มีความคหนักเบาแบบที่ควรจะเป็น และยังมองไปถึงการจะพัฒนาให้หุ่นยนต์สามารถเล่นเพลงได้ทันทีคล้ายกับระบบ คาราโอเกะโดยไม่ต้องเขียนโน๊ตเข้าโปรแกรมก่อนด้วย
