NASA Super Ball Bot นี่คงเป็นต้นแบบของ TARS ใน Interstallar

nasa-super-ball-bot

ถ้าจุดเด่นของ TARS ในภาพยนต์เรื่อง Interstellar คือการที่ TARS เปลี่ยนรูปร่างเพื่อทำหน้าที่ต่าง ๆ ได้แล้วละก็ Super Ball Bot หุ่นยนต์สำรวจพื้นผิวดาวจาก NASA คงถือได้ว่าเป็นจุดกำเนิดของ TARS ตัวจริง

Super Ball Bot เป็นหุ่นยนต์สำรวจพื้นผิวดาว พัฒนาโดย NASA Ames Research Center ที่มีรูปร่างลักษณะ และรูปแบบการเคลื่อนที่ที่แปลกไปจากหุ่นยนต์ทั่วไปที่เราเคยเห็นกัน โครงสร้างของ Super Ball Bot ไม่ได้มีลักษณะเป็นโครงสร้างแข็งแรงในตัว แต่ประกอบด้วยแท่งหลาย ๆ แท่งที่เชื่อมต่อกันด้วยสลิง โดยมีกลไกในการดึงสลิงให้ตึง ด้วยการวางแท่งโครงสร้างในรูปแบบที่เหมาะสมและดึงสลิงให้ตึง โครงสร้างโดยรวมจะมีความแข็งแรงได้ เทคนิคนี้เรียกว่า tensegrity หรือ tensional integrity สำหรับการเคลื่อนที่นั้นอาศัยการยืดหดสลิงแต่ละเส้นให้สัมพันธ์กัน ทำให้ด้านแต่ละด้านสั้นลงหรือยาวขึ้น ทำให้ Super Ball Bot กลิ้งไปมาได้

จุดเด่นของ Super Ball Bot คือ การที่โครงสร้างประกอบจากแท่งและสลิง ทำให้สามารถเปลี่ยนไปอยู่ในรูปทรงที่ประหยัดพื้นที่ได้ ซึ่งขนาดของสิ่งของที่จะส่งออกไปในอวกาศถือเป็นประเด็นสำคัญมากในภารกิจสำรวจอวกาศ นอกจากนี้การควบคุมความตึงของสลิงแต่ละเส้นทำให้ Super Ball Bot มีคุณสมบัติการยืดหยุ่นให้ตัว (compliance) ทำให้สามารถทนต่อการกระแทกในการลงจอดบนผิวดาว ข้อดีอีกอย่างคือ โดยทั่วไปเมื่อสิ่งของใด ๆ มีขนาดใหญ่ขึ้น มวลของมันจะมากขึ้นเป็นกำลัง 3 (scaling effect -เช่น สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่ด้านยาวขึ้นเป็น 2 เท่าจะมีพื้นที่เพิ่มเป็น 4 เท่า นั่นคือพื้นที่โตขึ้นเป็นกำลัง 2 ลูกบาศก์ที่ด้านยาวขึ้น 2 เท่าจะมีปริมาตรเพิ่มขึ้นเป็น 8 เท่า คือปริมาตรโตขึ้นเป็นกำลัง 3) แต่โครงสร้างของ Super Ball Bot มีลักษณะเป็นแท่ง มวลของโครงสร้างลักษณะนี้จึงโตเป็นกำลัง 1 ของขนาดที่เพิ่มขึ้นเท่านั้นเอง ทำให้สามารถสร้างหุ่นยนต์ที่มีขนาดใหญ่ได้โดยมีน้ำหนักไม่มากจนเกินไป

แต่ในความดีทั้งหลาย Super Ball Bot ก็ยังมีข้อด้อย นั่นคือการควบคุมทำได้ยากมาก เนื่องจากลักษณะการเคลื่อนที่ที่ไม่ตรงไปตรงมา จินตนาการยาก ทำให้ไม่สามารถสั่งคำสั่งควบคุมการเคลื่อนที่ได้แบบตรงไปตรงมา (หุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่ด้วยล้อสามารถคำนวณได้ว่า หากต้องการเคลื่อนที่ไประยะทางเท่าใด ความเร็วเท่าใด ต้องหมุนล้อไปเท่าใด เร็วเท่าใด) การควบคุมการเคลื่อนที่ของ Super Ball Bot จึงใช้เทคนิคที่เรียกว่า Genetic Algorithm (GA) คือ ลองสุ่มบังคับสลิงแต่ละเส้นให้เคลื่อนที่ในแบบต่าง ๆ แล้วดูผลลัพธ์ว่าเคลื่อนที่ได้ตรงตามที่ต้องการหรือไม่ รูปแบบไหนที่ใกล้เคียงที่สุดจะถูกนำมาผสมกันแล้วลองใหม่ ทำแบบนี้ซ้ำไปเรื่อย ๆ จนได้เทคนิคการควบคุมการเคลื่อนที่ที่มีประสิทธิภาพ

ลองดูวิดีโอแนะนำหุ่นยนต์ตัวนี้ดูนะครับ น่าสนใจมาก

อันนี้เป็นการทดสอบหุ่นยนต์ล่าสุด

วิดีโอนี้แสดงส่วนประกอบและกลไกของ Super Ball Bot

ภาพและที่มา IEEE Spectrum Automaton

LINE it!