ด้วยความยืดหยุ่นและความสามารถในการปรับตัวที่ยอดเยี่ยม หุ่นยนต์เป่าลมแบบอ่อนจึงกลายเป็นแสงสว่างแห่งอนาคตในการใช้งานหลายอย่าง อย่างไรก็ตาม การบูรณาการระบบการตรวจจับและการควบคุมเข้ากับหุ่นยนต์เหล่านี้ได้อย่างราบรื่นถือเป็นความท้าทายที่ยุ่งยาก เนื่องจากจะต้องดำเนินการโดยไม่กระทบต่อความนุ่มนวล ฟอร์มแฟกเตอร์ หรือประสิทธิภาพของหุ่นยนต์
ทีมวิจัยที่นำโดย Prof. Jiyun Kim (Department of New Material Engineering, UNIST) และ Prof. Jonbum Bae (Department of Mechanical Engineering, UNIST) ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งใหญ่ในสาขานี้โดยประสบความสำเร็จในการพัฒนาโซลูชันที่เป็นนวัตกรรมที่เรียกว่า "soft Valve" " เทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถบูรณาการเซ็นเซอร์และวาล์วควบคุมได้อย่างสมบูรณ์ โดยยังคงความนุ่มนวลของหุ่นยนต์ไว้
ตามเนื้อผ้า ร่างกายของหุ่นยนต์แบบอ่อนจะต้องอยู่ร่วมกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่แข็งแกร่งเพื่อให้สามารถใช้งานฟังก์ชันการตรวจจับได้ ความท้าทายนี้ก่อให้เกิดเทคโนโลยี "ซอฟต์วาล์ว" ซึ่งเป็นโซลูชันครบวงจรที่ผสมผสานเซ็นเซอร์และวาล์วควบคุมเข้าด้วยกันโดยไม่ขัดขวางความนุ่มนวลของหุ่นยนต์ เทคโนโลยีนี้ใช้เซ็นเซอร์แบบอะนาล็อกแบบอ่อนและวาล์วควบคุม ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ไม่ต้องใช้ไฟฟ้าในการทำงาน
ส่วนประกอบที่เป็นท่อเหล่านี้มีฟังก์ชันคู่: สามารถตรวจจับสิ่งเร้าภายนอก ขณะเดียวกันก็ใช้แรงดันอากาศเพื่อควบคุมการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์อย่างแม่นยำ
ความก้าวหน้าครั้งนี้หมายความว่าซอฟต์โรบอตไม่จำเป็นต้องพึ่งพาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่แข็งแกร่งในการตรวจจับและควบคุมอีกต่อไป ซอฟต์โรบ็อตแบบดั้งเดิมมีลำตัวที่ยืดหยุ่น แต่มักต้องใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แบบแข็งเพื่อการตรวจจับสิ่งเร้าและการควบคุมการขับเคลื่อน อย่างไรก็ตาม การถือกำเนิดของเทคโนโลยีซอฟต์วาล์วทำให้หุ่นยนต์เหล่านี้มีความเป็นอิสระและปรับตัวได้มากขึ้น
การวิจัยนี้ยังนำเสนอโอกาสในการประยุกต์ใช้ที่หลากหลาย ทีมวิจัยได้สร้างคีมอเนกประสงค์ที่สามารถจับสิ่งของที่เปราะบาง เช่น มันฝรั่งทอดได้อย่างชาญฉลาด โดยหลีกเลี่ยงโอกาสที่จะมีแรงมากเกินไปซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการแตกหักเมื่อหุ่นยนต์ที่มีความแข็งแกร่งแบบดั้งเดิมหยิบวัตถุ
นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังประสบความสำเร็จในการพัฒนาหุ่นยนต์ช่วยข้อศอกแบบสวมใส่ได้ ซึ่งออกแบบมาเพื่อลดภาระของกล้ามเนื้อเมื่อทำงานซ้ำ ๆ หรืองานที่ต้องใช้แขนที่ออกแรงมาก ส่วนรองรับข้อศอกเหล่านี้จะปรับตามมุมโค้งงอของแขนของแต่ละบุคคลโดยอัตโนมัติ ซึ่งช่วยลดความเครียดได้โดยเฉลี่ย 63 เปอร์เซ็นต์ และทำให้การสวมใส่หุ่นยนต์สบายขึ้น
หลักการสำคัญของเทคโนโลยีซอฟต์วาล์วคือการใช้การไหลของอากาศในโครงสร้างท่อเพื่อทำงาน เมื่อใช้ความตึงที่ปลายด้านหนึ่งของท่อ เกลียวภายในจะบีบอัด จึงเป็นการควบคุมการไหลเข้าและการไหลของก๊าซ การเคลื่อนไหวที่เป็นเอกลักษณ์นี้คล้ายกับหีบเพลง ช่วยให้หุ่นยนต์เคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยำและยืดหยุ่นโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า
ทีมวิจัยยังพบว่าการเขียนโปรแกรมโครงสร้างหรือจำนวนเกลียวในท่อทำให้สามารถควบคุมการเปลี่ยนแปลงการไหลของอากาศได้อย่างแม่นยำ ความสามารถในการตั้งโปรแกรมนี้ทำให้หุ่นยนต์สามารถปรับให้เข้ากับสถานการณ์และความต้องการที่แตกต่างกัน ในขณะที่ยังคงความยืดหยุ่นในการตอบสนองต่อแรงภายนอก
ศาสตราจารย์ Bae กล่าวว่า "ส่วนประกอบที่พัฒนาขึ้นใหม่เหล่านี้สามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างง่ายดายด้วยวัสดุที่จะใช้โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความก้าวหน้าครั้งนี้จะช่วยส่งเสริมความก้าวหน้าของระบบอุปกรณ์สวมใส่ต่างๆ ได้อย่างมาก"
เทคโนโลยีซอฟต์วาล์วที่ก้าวล้ำนี้ถือเป็นก้าวสำคัญในการทำให้หุ่นยนต์ที่อ่อนนุ่มและปราศจากระบบอิเล็กทรอนิกส์ทำงานอัตโนมัติได้ ซึ่งเป็นก้าวสำคัญในการเพิ่มความปลอดภัยและความสามารถในการปรับตัวในอุตสาหกรรมต่างๆ การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications เปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับอนาคตของหุ่นยนต์แบบอ่อน เทคโนโลยีนี้คาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในการดูแลสุขภาพ การผลิต และสาขาอื่นๆ อีกมากมาย ซึ่งนำความสะดวกสบายและนวัตกรรมมาสู่ชีวิตและการทำงานของเรามากขึ้น