ผู้เชี่ยวชาญจาก Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST) ได้พัฒนาหุ่นยนต์เดินที่แปลกใหม่ที่เรียกว่า MARVEL

MARVELis เป็นหุ่นยนต์เดิน สี่เท้าที่สามารถไต่ผนังเหล็กและเพดานด้วยความเร็วสูงเนื่องจากคุณสมบัติของกาวแม่เหล็กขั้นสูง หุ่นยนต์เดินได้อาจมีการใช้งานมากมาย เช่น การตั้งโปรแกรมให้ดำเนินการตรวจสอบ ซ่อมแซม และบำรุงรักษาโครงสร้างเหล็กขนาดใหญ่ รวมถึงเรือ สะพาน หอส่งสัญญาณ คลังสินค้าขนาดใหญ่ และสถานที่ก่อสร้าง

งานวิจัยเรื่อง 'การปีนที่คล่องตัวและอเนกประสงค์บนพื้นผิวเฟอร์โรแมกเนติกด้วยหุ่นยนต์สี่ขา ' ตีพิมพ์ในวารสาร Science Robotics

EPM และ MRE เสริมศักยภาพหุ่นยนต์เดิน

หุ่นยนต์ปีนกำแพงแบบดั้งเดิมใช้ล้อหรือรางที่ไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งจะจำกัดการเคลื่อนที่บนพื้นผิวที่มีขั้นบันไดหรือสิ่งผิดปกติ ในทางตรงกันข้าม หุ่นยนต์เดินปีนเขามีความคล่องตัวเพิ่มขึ้น แต่มีความเร็วช้าลงอย่างมาก และไม่สามารถเคลื่อนไหวได้หลากหลาย

เพื่อให้หุ่นยนต์เดินได้เร็วขึ้น ฝ่าเท้าต้องใช้แรงยึดเกาะที่แข็งแรง และต้องสามารถควบคุมการยึดเกาะเพื่อเปลี่ยนจากการเกาะพื้นผิวเป็นการเคลื่อนที่ออกไปได้อย่างรวดเร็ว การรักษาแรงยึดเกาะบนพื้นผิวที่ขรุขระหรือไม่เรียบก็มีความสำคัญเช่นกัน

เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้ นักวิจัยได้พัฒนาพื้นรองเท้าที่สามารถเปิดและปิดแรงยึดเกาะแม่เหล็กได้อย่างรวดเร็วในขณะที่ยังคงแรงยึดเกาะสูงบนพื้นผิวที่ไม่เรียบโดยใช้ Electro-Permanent Magnet (EPM) และ Magneto-Rheological Elastomer (MRE)

EPM เป็นอุปกรณ์ที่สามารถเปิดและปิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าโดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย ข้อได้เปรียบของ EPM ที่เหนือกว่าแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วไปคือไม่ต้องใช้พลังงานเพื่อรักษาแรงแม่เหล็ก EPM ใหม่ของทีมงานมีการจัดเรียงโครงสร้างเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ซึ่งช่วยให้การสลับเร็วขึ้นในขณะที่ลดแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการสลับเมื่อเทียบกับแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีอยู่อย่างมาก

MRE เป็นวัสดุยืดหยุ่นที่เกิดจากการผสมปัจจัยการตอบสนองของสนามแม่เหล็ก เช่น ผงเหล็ก กับวัสดุยืดหยุ่น เช่น ยาง ทีมงานประสบความสำเร็จในการเพิ่มแรงเสียดทานโดยไม่ลดแรงแม่เหล็กของพื้นรองเท้าหุ่นยนต์เดินโดยปิดพื้นรองเท้าด้วย MRE

พื้นรองเท้าใหม่มีน้ำหนักเพียง 169 กรัม ให้แรงยึดเกาะประมาณ 535 นิวตัน (N) และแรงเสียดทาน 445 นิวตัน ซึ่งเป็นแรงยึดที่เพียงพอสำหรับหุ่นยนต์เดินสี่ขาที่มีน้ำหนัก 8 กก. 535 N แปลงเป็นกก. คือ 54.5 กก. และ 445 N คือ 45.4 กก. ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าจะใช้แรงภายนอกถึง 54.5 กก. ในแนวตั้งและสูงสุด 45.4 กก. ในแนวนอน แต่เพียงผู้เดียวของหุ่นยนต์จะไม่หลุดออกจากแผ่นเหล็ก

ใต้ภาพ: คำอธิบายของเท้าแม่เหล็ก (A) ส่วนประกอบของพื้นรองเท้าแม่เหล็ก: ข้อเท้า, แม่เหล็กถาวร Square Eletro (S-EPM), แผ่นรองฝ่าเท้า MRE (B) ส่วนประกอบของแผ่นรองฝ่าเท้า S-EPM และ MRE (ค) หลักการทำงานของ S-EPM เมื่อทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็กอยู่ในแนวเดียวกันดังที่แสดงในรูปด้านซ้าย ฟลักซ์แม่เหล็กจะออกมาจากตัวเก็บและไหลเวียนผ่านแผ่นเหล็ก ทำให้เกิดแรงยึด (สถานะเปิด) ในทางกลับกัน หากทิศทางการทำให้เป็นแม่เหล็กอยู่ในแนวเดียวกันดังที่แสดงในรูปด้านขวา ฟลักซ์แม่เหล็กจะหมุนเวียนภายใน S-EPM และแรงยึดจะหายไป (สถานะปิด)

MARVEL ดำเนินการอย่างไร?

หุ่นยนต์เดินได้ปีนกำแพงแนวตั้งด้วยความเร็วสูง 70 ซม. ต่อวินาที และเดินได้อย่างมีประสิทธิภาพขณะห้อยหัวลงมาจากเพดานด้วยความเร็วสูงสุด 50 ซม. ต่อวินาที ซึ่งเป็นสถิติโลกใหม่

ทีมงานยังแสดงให้เห็นว่า MARVEL สามารถปีนด้วยความเร็วสูงถึง 35 ซม. แม้บนพื้นผิวที่ทาสี สกปรกด้วยฝุ่น และพื้นผิวของถังเก็บน้ำที่ขึ้นสนิม ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในสถานการณ์จริง ยิ่งไปกว่านั้น มีการทดลองแสดงให้เห็นว่า MARVEL ไม่เพียงแต่แสดงความเร็วสูง แต่ยังสามารถเปลี่ยนจากพื้นเป็นผนังและจากผนังเป็นเพดาน เอาชนะสิ่งกีดขวางสูง 5 ซม. ที่ยื่นออกมาจากผนังได้อย่างง่ายดาย

หุ่นยนต์สี่เท้า (MARVEL) เดินบนพื้นผิวเหล็กต่างๆ (A) ผนังแนวตั้ง (B) เพดาน (C) ข้ามสิ่งกีดขวางบนกำแพงแนวตั้ง (D) ทำการเปลี่ยนจากพื้นถึงผนังและผนังถึงเพดาน (E) เคลื่อนที่เหนือถังเก็บ (F) เดินบนผนังที่มีน้ำหนัก 2 กก. และเหนือเพดาน รับน้ำหนักได้ 3 กก.

Yong Um นักศึกษาระดับปริญญาเอกของภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลของ KAIST และหนึ่งในผู้เขียนร่วมคนแรกของงานวิจัยสรุปว่า "ด้วยการใช้พื้นแม่เหล็กที่ประกอบด้วย EPM และ MRE และตัวควบคุมการทำนายแบบจำลองที่ไม่ใช่เชิงเส้นที่เหมาะสม สำหรับการปีนเขา หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วผ่านพื้นผิวแม่เหล็กไฟฟ้าที่หลากหลาย รวมถึงผนังและเพดาน ไม่ใช่แค่พื้นราบเท่านั้น

“เราเชื่อว่าสิ่งนี้จะกลายเป็นรากฐานที่สำคัญที่จะขยายความคล่องตัวและสถานที่ที่หุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่ด้วยคันเหยียบสามารถเข้าร่วมได้ หุ่นยนต์เหล่านี้สามารถนำไปใช้งานที่เป็นอันตรายและยากกับโครงสร้างเหล็กในสถานที่ต่างๆ เช่น ลานต่อเรือ”.

ที่มา: https://www.innovationnewsnetwork.com/

ข่าวอื่นที่น่าสนใจ

หมอ “ยง ภู่วรวรรณ” เตือนให้ระวังโควิดสายพันธุ์ BQ ในขณะที่ “บิ๊กตู่”-“ชัชชาติ”ขานรับนักท่องเที่ยวจีน
https://www.thaiquote.org/content/249155

โควิดในจีน: WHO ชี้เจ้าหน้าที่จีนจำเป็นต้องเปิดเผยข้อมูลผลกระทบจากโควิดอย่างตรงไปตรงมา
https://www.thaiquote.org/content/249153

ศูนย์พยากรณ์เศรษฐกิจ ม.หอการค้าไทย แถลงผลสำรวจ การใช้จ่ายของผู้บริโภคในช่วงเทศกาลปีใหม่ 2566
https://www.thaiquote.org/content/249152