หุ่นยนต์

ทศวรรษที่ผ่านมาเป็นช่วงเวลาแห่งนวัตกรรมที่ทุกอย่างล้วนถูกพัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์ โดยเฉพาะการคิดค้นสิ่งต่างๆ ไว้คอยช่วยเหลือผู้คนอย่างนวัตกรรมหุ่นยนต์ด้วยเทคโนโลยีที่มีความหลากหลาย หุ่นยนต์ได้กระจายไปอยู่ในแทบทุกที่ ไม่ว่าจะเป็นโรงพยาบาล มหาวิทยาลัย โรงเรียน หรือแม้แต่บ้านของเราเอง และแน่นอนว่าสถานที่ที่มีการใช้นวัตกรรมหุ่นยนต์มากที่สุดก็หนีไม่พ้นโรงงานอุตสาหกรรม  

    ข้อดีหุ้นยนต์อุตสาหกรรม

• หุ่นยนต์สามารถทำงานผลิตได้อย่างประสิทธิภาพตั้งแต่กระบวนการสร้างจนถึงกระบวนการห่อบรรจุภัณฑ์
• สามารถตั้งค่าหุ่นยนต์ให้ทำงานตลอด 24 ชม.ได้ ทำให้เมื่อไฟดับ หุ่นยนต์จะยังสามารถทำงานต่อไปได้
• ชิ้นส่วนภายในหุ่นยนต์มีความยืดหยุ่นสูง สามารถปรับเปลี่ยนได้ตามแต่ที่เราต้องการ ทำให้สามารถ ทำงานที่ค่อนข้างซับซ้อนได้เป็นอย่างดี
• เนื่องจากปัจจุบันหุ่นยนต์มีการพัฒนาที่ดีขึ้นจากแต่เดิมมากยิ่งขึ้นทำให้ทางผู้ผลิตต้องการปรับเปลี่ยนทุกสิ่งอย่างภายในโรงงานให้เป็นอัตโนมัติ เพื่อความสะดวกสบาย
• การให้หุ่นยนต์ทำงานโดยอัตโนมัติ จะช่วยสร้างประโยชน์ให้กับบริษัทมากมาย ไม่ว่าจะเป็นจะเป็นบริษัทขนาดใหญ่ หรือแม้แต่ร้านค้าเล็กๆ

ความสำคัญของนวัตกรรมหุ่นยนต์ในโรงงานอุตสาหกรรม  ประเทศไทยเป็นประเทศที่มีอุตสาหกรรมการผลิตยานยนต์และเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์เป็นหนึ่งในการส่งออกสำคัญ นั่นทำให้โรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ ต้องการคนงานจำนวนมากทว่าด้วยปัญหาด้านการขาดแคลนแรงงาน และงานบางประเภทมีการทำงานซ้ำซ้อนกัน หรืองานเสี่ยงและอันตราย นวัตกรรมหุ่นยนต์ที่สามารถทำงานอย่างต่อเนื่อง มีความแม่นยำ และรวดเร็วกว่ามนุษย์ อีกทั้งยังอดทนต่อสภาพแวดล้อม จึงถูกนำมาใช้แทนที่ และให้มนุษย์เป็นผู้ควบคุมแทนซึ่งในปัจจุบันเม็ดเงินลงทุนในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวกับหุ่นยนต์ยังเพิ่มสูงขึ้น ทั้งการสั่งซื้อหุ่นยนต์และการจัดจ้างบุคลากร สอดคล้องกับความต้องการในตลาดที่เพิ่มกำลังการผลิต รวมถึงบำรุงรักษาหุ่นยนต์ให้พร้อมใช้งานอยู่เสมอยิ่งนวัตกรรมหุ่นยนต์ใหม่ๆ ออกมามากเท่าไหร่ ก็เป็นการเพิ่มความหลากหลายให้การทำงานและเปิดโอกาสให้ผู้ประกอบการผลิตชิ้นงานได้หลากหลายและรวดเร็วขึ้นเท่านั้น เช่น ระบบออโตเมชั่นในหุ่นรุ่นใหม่ๆ ระบบ IoT ที่ทำให้หุ่นยนต์หลายตัวทำงานชนิดเดียวกันได้ด้วยการสั่งการจากคนเพียงคนเดียวนวัตกรรมหุ่นยนต์ที่ใช้ในโรงงาน ไม่ว่าจะโรงงานใหญ่หรือเล็ก ถ้าหากต้องการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและลดต้นทุนในระยะยาว อย่างไรก็หนีไม่พ้นการใช้หุ่นยนต์ ซึ่งนวัตกรรมหุ่นยนต์ในโรงงานเช่น

 หุ่นยนต์อเนกประสงค์  หุ่นยนต์อเนกประสงค์ในโรงงานโดยส่วนมากจะถูกพัฒนามาเป็น “แขน” หุ่นยนต์เป็นหลัก ทั้งเพื่อหยิบจับส่งต่องานได้อย่างไหลลื่นแล้ว ยังสามารถติดตั้งอุปกรณ์เพื่อทำงานอื่นๆ เช่น การประกอบชิ้นงานละเอียด งานตรวจสอบต่างๆ

โดยทั่วไปแล้วหุ่นยนต์อเนกประสงค์จะถูกสร้างมาเพื่อสามารถใช้งานในพื้นที่จำกัดได้ดี น้ำหนักเบา ทนต่อสภาพแวดล้อม เช่นหุ่นยนต์ Nachi MZ07 ที่ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อย และทำงานได้รวดเร็ว ยืดหยึ่น ตัวเครื่องป้องกันฝุ่นและหยดน้ำเหมาะสำหรับการทำงานในพื้นที่แคบ ยิ่งไปกว่านั้นยังรองรับการทำงานระบบ Automation ทำให้ง่ายต่อการออกคำสั่งแม้ว่าจะเป็นงานละเอียดขนาดไหนก็ตาม

หุ่นยนต์เลียนแแบบสัตว์

BionicKangarooหุ่นยนต์จิงโจ้ตัวใหม่ในสวนสัตว์ Festo

  Festo นับว่าเป็นบริษัทที่ปล่อยผลงานหุ่นยนต์เลียนแบบสัตว์ออกมามากมาย ไม่ว่าจะเป็น ปลากระเบน นกเพนกวิน แมงกระพรุน งวงช้าง นก แมลงปอ ล่าสุด Festo ต้อนรับสมาชิกใหม่เข้าสู่สวนสัตว์ นั่นคือ BionicKangaroo ที่เลียนแบบจิงโจ้ในธรรมชาติได้อย่างยอดเยี่ยม โดยการสะสมพลังงานเมื่อเท้ากระทบพื้นจากการกระโดดครั้งก่อนไว้ในสปริงเพื่อใช้กระโดดในครั้งต่อไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ BionicKangaroo หนักเพียง 7 กิโลกรัม สูงประมาณ 1 เมตร กระโดดได้สูง 40 เซนติเมตร ไกล 80 เซนติเมตร ใช้ต้นกำลังแบบกล้ามเนื้อเทียมระบบอากาศอัด มีถังลมในการเก็บอากาศแรงดันสูง ดูวิดีโอเจ้าจิงโจ้กระโดดได้ท้ายข่าวครับ

        ภาพและที่มา IEEE Spectrum Automaton

หุ่นยนต์ช่วยผ่าตัด

ศ.นพ.บรรณกิจ โลจนาภิวัฒน์

อ.นพ.วิศัลย์  อนุตระกูลชัย

ศัลยแพทย์ระบบทางเดินปัสสาวะ

รหัสเอกสาร SD-HA-IMC-110-R-00

อนุมัติวันที่ 29 กุมภาพันธ์ 2559

     เป็นที่ยอมรับว่าในปัจจุบันนี้ การผ่าตัดแบบแผลเล็กภายใต้กล้องให้ประโยชน์ต่อคนไข้ กล่าวคือ คนไข้สามารถฟื้นตัวเร็ว สามารถกลับไปทำงานและใช้ชีวิตตามปกติได้เร็วกว่าการผ่าตัดแบบเปิด แต่ในการผ่าตัดรักษาโรคที่มีความซับซ้อน โดยเฉพาะบริเวณที่คับแคบและลึก ประกอบกับภาพที่เห็นเป็นสองมิติ ขาดความลึกในการมองเห็นภาพ จึงเป็นข้อจำกัดของเครื่องมือและวิธีการผ่าตัดภายใต้กล้อง

    เพื่อลดข้อจำกัดข้างต้น และโดยวิวัฒนาการทางการแพทย์ก้าวหน้ามากยิ่งขึ้น การนำหุ่นยนต์มาช่วยผ่าตัดภายใต้กล้อง ประโยชน์ที่เด่นชัดของการนำหุ่นยนต์ช่วยผ่าตัดมาใช้ คือ ภาพที่เห็นในขณะผ่าตัดเป็นแบบสามมิติขยายใหญ่ขึ้น 10 เท่า และแขนของหุ่นยนต์ รวมถึงการออกแบบปลายข้อเครื่องมือ เลียนแบบการหมุนของมือมนุษย์ แต่การเคลื่อนไหวและการหมุนเป็นไปได้อย่างอิสระและหักงอได้มากกว่า จึงทำให้เพิ่มขีดความสามารถในการผ่าตัด และผลสำเร็จของการผ่าตัดจึงมีมากขึ้น ซึ่งส่งผลให้คุณภาพชีวิตของผู้ป่วยดีขึ้น

หุ่นยนต์ช่วยผ่าตัดประกอบด้วย

 1.  ส่วนควบคุมการผ่าตัดโดยศัลยแพทย์  ซึ่งศัลยแพทย์จะนั่งหน้าคอนโซล เพื่อควบคุมการผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์ มีช่องมองภาพการผ่าตัดเป็นภาพ 3 มิติ สามารถมองเห็นมิติ “ความลึก” มีกำลังขยายภาพของกล้องส่องผ่าตัดถึง 10 เท่า ทำให้การผ่าตัดมีความถูกต้องและแม่นยำมากขึ้น เพิ่มความปลอดภัยในการผ่าตัด และลดการเกิดอันตรายต่อเส้นประสาทใกล้เคียง

2. ตัวหุ่นยนต์ช่วยผ่าตัด  ประกอบด้วย แขนหุ่นยนต์ 4 แขน เป็นแขนช่วยจับกล้องหนึ่งแขน และอีกสามแขนสำหรับการติดตั้งเครื่องมือที่ใช้สำหรับทำผ่าตัดที่ออกแบบคล้ายมือ สามารถทำงานแทนมือศัลยแพทย์ แต่มีการพัฒนาเครื่องมือที่เหนือกว่าข้อมือมนุษย์ กล่าวคือ สามารถหักงอข้อมือ และหมุนข้อมือได้อย่างอิสระได้รอบเครื่องมือ จึงสามารถเข้าไปช่วยทำผ่าตัดในบริเวณที่มีพื้นที่จำกัดได้อย่างแม่นยำและปลอดภัยมากขึ้น

ระบบควบคุมภาพ  เป็นส่วนที่ก่อให้เห็นภาพการผ่าตัดภายใต้กล้อง ในบริเวณที่ทำการผ่าตัดภายในตัวผู้ป่วย เพื่อให้แพทย์ ผู้ช่วยผ่าตัด และพยาบาล ได้มองเห็น

การผ่าตัดรักษาด้วยหุ่นยนต์ 
    จากความเจริญก้าวหน้าของเทคโนโลยีหุ่นยนต์ช่วยผ่าตัด และการพัฒนาเครื่องมือหุ่นยนต์ช่วยผ่าตัดในปัจจุบันสามารถนำมาใช้ร่วมกับการผ่าตัดทางศัลยกรรมเกือบทุกประเภท โรคที่สามารถใช้หุ่นยนต์ช่วยผ่าตัด ประกอบด้วย
1. โรคทางเดินปัสสาวะ เช่น มะเร็งต่อมลูกหมาก มะเร็งไต มะเร็งกระเพาะปัสสาวะ เป็นต้น
2. โรคทางระบบทางเดินอาหาร เช่น มะเร็งลำไส้ใหญ่  มะเร็งกระเพาะอาหาร  มะเร็งหลอดอาหาร เป็นต้น
3. โรคระบบนรีเวช เช่น มะเร็งมดลูก การผ่าตัดเนื้องอกมดลูก เป็นต้น
4. โรคระบบหัวใจ เช่น โรคหัวใจขาดเลือด
5. โรคระบบหู คอ จมูก เช่น การผ่าตัดต่อมไทรอยด์ภายใต้กล้อง

ประโยชน์ของการผ่าตัดรักษาด้วยหุ่นยนต์
1. ลดภาวะแทรกซ้อนของการผ่าตัดลง โดยเฉพาะการใช้หุ่นยนต์ช่วยผ่าตัดมะเร็งต่อมลูกหมาก จะช่วยให้ลดอัตราเสี่ยงการเกิดภาวะแทรกซ้อนหลังการผ่าตัดลง ที่สำคัญคือ ภาวะปัสสาวะเล็ด และภาวะบกพร่องของการแข็งตัวขององคชาตหลังการผ่าตัด ทำให้คุณภาพชีวิตหลังการผ่าตัดดีขึ้น

2. เพิ่มความปลอดภัยการผ่าตัดแบบแผลเล็กภายใต้กล้องมากขึ้น จากภาพที่เห็นจากการผ่าตัดขยายใหญ่กว่าปกติ 10 เท่า และเป็นภาพ 3 มิติ ช่วยในการผ่าตัดที่ต้องใช้ความละเอียดสูง เช่น การเลาะต่อมน้ำเหลือง และการผ่าตัดใกล้เส้นประสาท เป็นไปอย่างแม่นยำ

3. ให้ผลสำเร็จการผ่าตัดรักษาดีกว่า เนื่องจากแขนของหุ่นยนต์สามารถทำการผ่าตัดดีกว่ามือของมนุษย์ ด้วยการออกแบบเครื่องมือให้สามารถเคลื่อนไหวหมุนข้อมือได้อย่างอิสระและหักงอได้

4. ระยะเวลาในการผ่าตัดสั้นกว่า และสูญเสียเลือดระหว่างผ่าตัดน้อยลง จากความแม่นยำและความนิ่งในการบังคับแขนหุ่นยนต์ช่วยผ่าตัดของศัลยแพทย์

5. อาการปวดแผลหลังการผ่าตัดน้อยกว่าผ่าตัดโดยวิธีอื่น เนื่องจากลดการดึงรั้ง และการบาดเจ็บของเนื้อเยื่อรอบท่อนำอุปกรณ์

6. ระยะเวลาในการนอนโรงพยาบาลสั้นกว่า ทำให้กลับไปมีกิจวัตรประจำวันได้เร็วขึ้น

7. การผ่าตัดรักษาด้วยหุ่นยนต์ เป็นการรักษาแบบแผลเล็ก สามารถลดความเสี่ยงการติดเชื้อของแผลผ่าตัดได้

คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ได้เริ่มนำหุ่นยนต์ช่วยผ่าตัดมาใช้ในการผ่าตัด ตั้งแต่เดือนพฤศจิกายน 2554 ซึ่งเป็นอีกหนึ่งของวิวัฒนาการผ่าตัด เพื่อคุณภาพชีวิตที่ดีของประชาชนในภาคเหนือ

 หุ่นยนต์กู้ระเบิด

 สร้างนวัตกรรม เพื่อผู้กล้า โดย Mahanakorn - Avia Sustained Innovation (MASI)
พบกันอีกครั้ง กับ ศูนย์นวัตกรรมเพื่อการนำไปใช้ประโยชน์ (Applied Innovation Centre : AI Centre) ภายใต้การอำนวยการของ ผศ.ดร.ภานวีย์ โภไคยอุดม
กว่า 5 ปีของการพัฒนาหุ่นยนต์เก็บกู้วัตถุระเบิด โดยเริ่มจากแรงบันดาลใจ ที่อยากจะช่วยเหลือประเทศไทยในแบบของวิศวกร โดยจะขอใช้ความรู้ความสามารถที่มี เป็นกำลังหนุนให้กับเหล่าทหารที่ปฏิบัติงานเพื่อป้องกันประเทศในเหตุการณ์ไม่สงบต่าง ๆ ที่เกิดขึ้น โดยเห็นความสำคัญของหุ่นยนต์เก็บกู้วัตถุระเบิดที่สามารถเข้าไปเก็บกู้หรือทำลายวัตถุต้องสงสัยแทนเจ้าหน้าที่ ซึ่งอย่างน้อยที่สุดแม้จะปฏิบัติภารกิจไม่สำเร็จ หุ่นยนต์เหล่านี้จะเข้าไปตายแทนเจ้าหน้าที่ ถือเป็นการลดการสูญเสียที่อาจเกิดขึ้นกับเจ้าหน้าที่ ซึ่งแน่นอนว่าคุณค่าของหุ่นยนต์ เทียบไม่ได้เลยกับชีวิตคนหนึ่งคน แม้ว่าราคาจะสูงเท่าไหร่ก็ตาม
จากความคิดนี้ ทำให้ AI Centre เริ่มวิจัยและพัฒนาหุ่นยนต์รุ่นแรกขึ้น คือ “หุ่นยนต์กู้วัตถุระเบิดแบบพกพา” (Portable Rescue Robot : PRR) โดยการออกแบบโครงสร้างที่แข็งแรงและใช้วัสดุที่มีน้ำหนักเบา คงทนสูง ด้วยน้ำหนักประมาณ 26 กิโลกรัม ผู้ใช้สามารถพกพาโดยการสะพายหลังหรือยกเคลื่อนย้ายเข้าสู่พื้นที่ได้อย่างคล่องตัว
ส่วนล้อเป็นตีนตะขาบสำหรับใช้งานบนพื้นผิวขรุขระ และติดตั้งแขนกล 5 แกนอิสระพลังสูง สามารถเคลื่อนย้าย สอดส่องวัตถุต้องสงสัย เปิดประตูรถยนต์ได้คล่องตัว อีกทั้งสามารติดตั้งปรับเลี่ยนอุปกรณ์เสริมต่าง ๆ ได้ เช่น เครื่องรบกวนสัญญาณโทรศัพท์ ปืนตัดวงจรระเบิดด้วยแรงดันน้ำ
นอกจากนี้ยังมีเทคโนโลยีทันสมัยอยู่ในตัวหุ่น เช่น ระบบควบคุมด้วยสัญญาณดิจิตอลที่ประมวลผลโดยไมโครคอนโทรเลอร์ขนาดเล็กและคอมพิวเตอร์ขนาดพกพา ช่องทางการสื่อสารผ่านระบบเครือข่าย ที่สามารถเชื่อมต่อได้ทั้งแบบเชื่อมสายและไร้สาย กล้องความละเอียดสูงที่มีเทคโนโลยีการบีบอัดข้อมูลและแสดงผลภาพอย่างต่อเนื่อง เซ็นเซอร์วัดระยะ ไฟสปอตไลท์ความสว่างสูงสำหรับการใช้งานในกลางคืน พร้อมกล่องควบคุมที่ออกแบบให้พกพาง่าย ทนทาน และสามารถซ่อมบำรุงได้

ระบบขับเคลื่อนโดยใช้ล้อสายพานแบบ Differential Track Wheels มีระบบป้องกันการลื่นไถลขณะปีนป่าย กล้องความละเอียดสูง 1920x1080 สามารถมองเห็นได้ในเวลากลางคืน (ความสว่าง 0 lux) ในระยะ 15 เมตร ความเร็วสูงสุด 15 กิโลเมตร/ชั่วโมง

รับ-ส่งสัญญาณควบคุมระหว่างสถานีควบคุมกับตัวหุ่นยนต์แบบไร้สาย ผ่านระบบ Wi-Max ที่ความถี่ปรับแต่งได้ตั้งแต่ 4-6 GHz มีระบบป้องกันการส่งข้อมูลผิดพลาด ระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง ขนาด 28 โวลต์ 16.8 แอมแปร์ ติดตั้งระบบบริหารจัดการแบตเตอรี่ ระยะเวลาปฏิบัติงานปกติ 2 ชั่วโมง ระยะเวลาปฏิบัติงานหนัก ½ ชั่วโมง สามารถติดตั้งแขนกลได้หลายรูปแบบ และเปลี่ยนแขนกลได้ทันที หรือทำหน้าที่เป็นหุ่นยนต์สำรวจโดยไม่ติดตั้งแขนกลก็ได้

นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาให้มีระบบ Interface ขึ้น เพื่อเป็นเครื่องมือในการช่วยผู้ใช้งานให้สามารถควบคุมหุ่นยนต์ได้ง่ายขึ้น โดยระบบจะเป็นตัวสื่อสารแจ้งข้อมูลต่าง ๆ ที่จำเป็นให้ผู้ใช้งานทราบในเวลานั้น เช่น ปริมาณแบตเตอรี่ ท่าทางของแขนหุ่นยนต์ ภาพจากกล้องที่หุ่นยนต์ เป็นต้น โดยการแสดงข้อมูลต่าง ๆ นั้น จำเป็นต้องแสดงข้อมูลทั้งหมดให้ใกล้เคียงกับเวลาจริงมากที่สุด โดยระบบ Interface ถือเป็นระบบที่สำคัญ ต้องทำการออกแบบให้เข้าใจง่าย ใช้งานง่าย และมีความน่าเชื่อถือ

จากการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และความมุ่งมั่นที่จะพัฒนาต่อไปอย่างไม่หยุดยั้ง มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร และ บริษัท AVIA Group บริษัทอุตสาหกรรมป้องกันประเทศ แห่งเดียวในประเทศไทย จึงร่วมมือกันก่อตั้งศูนย์วิจัยขึ้น ในนาม ศูนย์วิจัยนวัตกรรมเพื่อความยั่งยืน : Mahanakorn - Avia Sustained Innovation (MASI) เพื่อนำความรู้สู่ความยั่งยืน พัฒนาและยกระดับบุคลากรด้านการวิจัยและผลักดันงานวิจัยไทยสู่มาตรฐานสากลโลก

จากการก่อตั้ง ศูนย์ MASI นี้ ยิ่งเพิ่มความพร้อมในการวิจัยและพัฒนาให้กับวิศวกรในการพัฒนาหุ่นยนต์เก็บกู้วัตถุระเบิดมากขึ้น เพื่อให้บรรลุความตั้งใจที่จะลดการสูญเสียให้ได้มากที่สุด มาบัดนี้ ได้กำเนิดหุ่นยนต์เก็บกู้วัตถุระเบิดรุ่นล่าสุดขึ้น ที่เป็นการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง จากการทดสอบใช้งานจริง การใช้ความรู้ความสามารถของเหล่าวิศวกร และใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย เกิดเป็นหุ่นยนต์แห่งความภาคภูมิใจรุ่นใหม่ล่าสุด และจะเปิดตัวในอีกไม่นานนี้ อยากให้รอติดตาม รับรองว่าจะพบกับหุ่นยนต์ที่ทันสมัย ใช้งานได้จริง และมีประโยชน์ อย่างที่ไม่เคยพบเห็นที่ไหนมาก่อนอย่างแน่นอน

สร้างนวัตกรรม เพื่อผู้กล้า

“คุณค่าของหุ่นยนต์ เทียบไม่ได้เลยกับชีวิตทหารหนึ่งคน แม้ว่าราคาจะสูงเท่าไหร่ก็ตาม”