หุ่นยนต์จะมี "มือ" ที่รับความรู้สึกได้เหมือนคน ด้วยเทคโนโลยี Ultrasound จาก UltraSense ที่ทนทานและแม่นยำกว่าเดิม

หุ่นยนต์ในปัจจุบันเริ่มมองเห็นและเดินเหินได้เก่งขึ้นมากครับ แต่ปัญหาใหญ่ที่ขัดใจนักพัฒนามานานคือเรื่องของ "การสัมผัส" เพราะมือหุ่นยนต์ส่วนใหญ่มักจะมือหนักเกินไป หรือไม่ก็รับรู้ความรู้สึกได้ไม่ละเอียดพอ ล่าสุดบริษัท UltraSense กำลังนำเทคโนโลยีคลื่นเสียงความถี่สูง หรือ Ultrasound (อัลตราซาวด์) มาเปลี่ยนนิ้วมือหุ่นยนต์ให้รับรู้ความรู้สึกได้เหมือนคนเรา แถมยังทนทานกว่าเดิมหลายเท่าตัวด้วยครับ

ทำไมผิวหนังหุ่นยนต์แบบเดิมถึงพังง่ายและดูแลยาก

ปกติแล้วหุ่นยนต์ที่รับความรู้สึกได้จะใช้สิ่งที่เรียกว่า "ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์" (Electronic Skin) ครับ ระบบนี้จะใช้แผ่นเซนเซอร์บาง ๆ แปะไว้ที่ปลายนิ้วหรือพื้นผิวที่ต้องสัมผัสกับสิ่งของโดยตรง ปัญหาคือเมื่อหุ่นยนต์ต้องหยิบจับของซ้ำ ๆ นับล้านครั้ง เซนเซอร์พวกนี้จะเริ่มเสื่อมสภาพจากการถูกกด การเสียดสี หรือแม้แต่ฝุ่นและความชื้นในอากาศครับ

ตัวอย่างเช่น หุ่นยนต์ในโรงงานที่ต้องหยิบกล่องพัสดุตลอด 24 ชั่วโมง ผิวหนังเทียมที่ปลายนิ้วจะเริ่มสึกหรอจนทำให้การรับรู้เพี้ยนไปจากเดิมครับ เมื่อเซนเซอร์เริ่มเพี้ยน หุ่นยนต์ก็อาจจะเผลอกำของแรงเกินจนพัง หรือจับเบาเกินจนของหลุดมือได้ การจะซ่อมหรือเปลี่ยนผิวหนังพวกนี้ก็ทำได้ยากและเสียเวลามากครับ

นอกจากนี้ ผิวหนังแบบเดิมยังแพ้ทางเรื่องสภาพแวดล้อมครับ ถ้าต้องทำงานในที่ที่ร้อนจัด เย็นจัด หรือต้องล้างทำความสะอาดด้วยน้ำยาบ่อย ๆ เซนเซอร์ที่อยู่ด้านนอกสุดมักจะพังก่อนเพื่อนเสมอ นี่คือเหตุผลที่ทำให้หุ่นยนต์ที่รับความรู้สึกได้ดี ๆ ยังไม่ถูกเอามาใช้งานในชีวิตจริงอย่างแพร่หลายเสียทีครับ

Ultrasound วิธีใหม่ที่ย้ายเซนเซอร์ไปไว้ใต้ผิวหนัง

บริษัท UltraSense เลยคิดใหม่ทำใหม่ครับ แทนที่จะเอาเซนเซอร์ไปแปะไว้ข้างนอกให้เสี่ยงพัง พวกเขาเลือกที่จะฝังเซนเซอร์ไว้ "ข้างล่าง" หรือใต้ชั้นผิวหนังแทนครับ โดยใช้หลักการของคลื่นเสียง Ultrasound ส่งผ่านเข้าไปในวัสดุที่ใช้ทำนิ้วมือหุ่นยนต์ แล้วรอฟังเสียงสะท้อนกลับมาเพื่อวิเคราะห์ว่าตอนนี้ปลายนิ้วกำลังเจอกับอะไรอยู่ครับ

ลองนึกภาพคล้ายกับระบบโซนาร์ในเรือดำน้ำ หรือการที่หมอใช้เครื่องอัลตราซาวด์ตรวจดูเด็กในท้องครับ คลื่นเสียงจะเดินทางผ่านชั้นผิวหนังไปกระทบกับวัตถุข้างนอก เมื่อเรากดนิ้วลงไป ชั้นผิวหนังจะยุบตัวลง ทำให้ระยะทางและเวลาที่เสียงเดินทางเปลี่ยนไป เซนเซอร์ที่อยู่ข้างล่างจะรู้ทันทีว่ามีแรงกดมากน้อยแค่ไหนครับ

การทำแบบนี้มีข้อดีมหาศาล คือเราสามารถเลือกใช้วัสดุอะไรก็ได้มาทำเป็นผิวหนังชั้นนอกครับ ไม่ว่าจะเป็นยางที่เหนียวพิเศษ พลาสติกที่ทนทาน หรือแม้แต่โลหะและผ้า เพราะเซนเซอร์ Ultrasound สามารถส่งเสียงทะลุผ่านวัสดุเหล่านี้ได้หมดเลย ทำให้หุ่นยนต์ตัวนั้นมีความทนทานสูงมาก เพราะเซนเซอร์ตัวจริงถูกปกป้องไว้ข้างในอย่างดีครับ

แม่นยำระดับมิลลิกรัม รู้ลึกถึงรอยหยักบนพื้นผิว

ความเจ๋งของ UltraSense ไม่ได้มีแค่ความทนทานครับ แต่ยังมีความละเอียดที่สูงมากด้วย โดยพวกเขาระบุว่าระบบนี้มีความละเอียดพื้นที่สัมผัสถึง 500 µm (ไมโครเมตร) ซึ่งละเอียดพอที่จะรับรู้ถึงรอยหยักเล็ก ๆ บนพื้นผิวได้เลยครับ นอกจากนี้ยังวัดแรงกดได้แม่นยำถึงระดับ 1.25 mN (มิลลินิวตัน) หรือเทียบเท่ากับน้ำหนักของเศษกระดาษชิ้นเล็ก ๆ เท่านั้นเองครับ

ความละเอียดระดับนี้ช่วยให้หุ่นยนต์ทำงานที่ละเอียดอ่อนได้มากขึ้นครับ เช่น หุ่นยนต์ที่ใช้ในทางการแพทย์สามารถคลำหาตำแหน่งเส้นเลือดได้แม่นยำ หรือหุ่นยนต์บริการสามารถหยิบจับผลไม้สุกอย่างลูกสตรอว์เบอร์รีได้โดยไม่ทำให้ผิวช้ำครับ เพราะมันรู้ตัวทันทีว่าต้องใช้แรงกดแค่ไหนถึงจะพอดี

นอกจากนี้ ระบบยังทำงานได้คงเส้นคงวามากกว่าเดิมครับ แม้จะผ่านการใช้งานมานานจนผิวหนังชั้นนอกเริ่มสึกไปบ้าง แต่เนื่องจากเซนเซอร์หลักไม่ได้ถูกทำลาย ค่าการวัดจึงยังแม่นยำเหมือนวันแรกที่ติดตั้งครับ ไม่ต้องคอยตั้งค่าใหม่บ่อย ๆ เหมือนระบบเก่าที่เซนเซอร์เสื่อมสภาพตามการใช้งานครับ

รู้ทันทีว่าของกำลังจะหลุดมือด้วยระบบตรวจจับแรงเฉือน

หนึ่งในสิ่งที่ยากที่สุดสำหรับหุ่นยนต์คือการรู้ว่า "ของกำลังจะลื่นหลุดมือ" ครับ ปกติคนเราจะรู้ได้จากแรงเสียดทานที่ปลายนิ้ว ซึ่ง UltraSense สามารถจำลองความรู้สึกนี้ได้ด้วยการวัดสิ่งที่เรียกว่า "แรงเฉือน" (Shear Force) ครับ โดยระบบนี้มีระดับสัญญาณรบกวนต่ำมากเพียง 5 mN ทำให้ตรวจพบความเคลื่อนไหวเพียงนิดเดียวที่ปลายนิ้วได้ทันทีครับ

ยกตัวอย่างเช่น ถ้าหุ่นยนต์กำลังถือแก้วน้ำที่เปียกและแก้วเริ่มไหลลงด้านล่าง คลื่นเสียง Ultrasound จะตรวจพบการเปลี่ยนแปลงของหน้าสัมผัสใต้ผิวหนังทันทีว่ามีการขยับเขยื้อนเกิดขึ้น ระบบจะส่งสัญญาณให้หุ่นยนต์เพิ่มแรงบีบก่อนที่แก้วจะหล่นพื้นครับ ซึ่งเร็วกว่าการใช้กล้องมองดูความเคลื่อนไหวจากภายนอกมากครับ

ความสามารถนี้สำคัญมากสำหรับหุ่นยนต์ที่ต้องทำงานร่วมกับมนุษย์ครับ เช่น หุ่นยนต์ที่ช่วยพยุงคนไข้เดิน หรือหุ่นยนต์ที่ต้องส่งของให้มือต่อมือ เพราะมันจะรับรู้ได้ทันทีว่าจังหวะไหนที่คนรับของไปแล้ว หรือจังหวะไหนที่แรงดึงเปลี่ยนไป ทำให้การทำงานมีความปลอดภัยและลื่นไหลเหมือนมีคนมาช่วยจริง ๆ ครับ

แยกแยะวัสดุได้เองว่าที่กำลังจับอยู่คือเหล็กหรือพลาสติก

อีกหนึ่งความสามารถที่น่าทึ่งคือการแยกแยะชนิดของวัสดุครับ คลื่นเสียง Ultrasound จะมีลักษณะการสะท้อนที่ต่างกันไปตามความหนาแน่นของวัตถุที่มันไปกระทบครับ UltraSense ใช้จุดนี้มาวิเคราะห์ว่าสิ่งที่หุ่นยนต์กำลังสัมผัสอยู่นั้นคืออะไรกันแน่ ไม่ว่าจะเป็นโลหะ แก้ว พลาสติก ยาง ผ้า หรือแม้แต่ผิวหนังของคนครับ

ลองนึกภาพหุ่นยนต์แยกขยะที่สามารถรู้ได้ทันทีที่แตะว่าขวดนี้เป็นพลาสติกหรือแก้ว โดยไม่ต้องรอให้กล้องส่อง หรือหุ่นยนต์ทำความสะอาดบ้านที่รู้ว่ากำลังเช็ดโต๊ะไม้หรือเช็ดหน้าจอทีวีอยู่ เพื่อที่จะได้เลือกใช้น้ำหนักมือและวิธีการทำความสะอาดที่ถูกต้องครับ

เทคโนโลยีนี้นำข้อมูลจากการสะท้อนของเสียง ทั้งความแรงของสัญญาณและรูปแบบของคลื่น มาประมวลผลผ่านชิปอัจฉริยะ (ASIC) ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษครับ ทำให้หุ่นยนต์สามารถตัดสินใจได้เองในระดับเสี้ยววินาทีว่าควรจะปฏิบัติกับวัตถุชิ้นนั้นอย่างไร โดยไม่ต้องส่งข้อมูลกลับไปถามสมองกลส่วนกลางให้เสียเวลาครับ

จากปุ่มกดในรถยนต์สู่ปลายนิ้วหุ่นยนต์อัจฉริยะ

หลายคนอาจจะสงสัยว่าเทคโนโลยีนี้เชื่อถือได้แค่ไหน ทาง UltraSense บอกว่าพวกเขาไม่ใช่หน้าใหม่ครับ เพราะก่อนหน้านี้ได้ส่งมอบเซนเซอร์แบบเดียวกันนี้ไปใช้ในอุตสาหกรรมรถยนต์แล้วมากกว่า 4 ล้านชิ้นครับ โดยส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้ทำเป็นปุ่มกดระบบสัมผัสที่ซ่อนอยู่ใต้แผงคอนโซลไม้หรือโลหะในรถหรูนั่นเองครับ

การที่เทคโนโลยีนี้ผ่านการทดสอบในรถยนต์มาแล้ว หมายความว่ามันทนต่อแรงสั่นสะเทือน ทนต่ออุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงบ่อย และทำงานได้ยาวนานหลายปีโดยไม่พังครับ เมื่อนำพื้นฐานที่แข็งแกร่งนี้มาปรับใช้กับหุ่นยนต์ (Physical AI) จึงทำให้มั่นใจได้ว่าหุ่นยนต์รุ่นใหม่ ๆ จะมีความทนทานในระดับที่ใช้งานจริงในบ้านหรือโรงงานได้สบายครับ

นอกจากนี้ UltraSense ยังมีการจดสิทธิบัตรคุ้มครองเทคโนโลยีนี้ไว้มากมายครับ ทั้งเรื่องการวัดแรงกดผ่านชั้นผิวหนัง การออกแบบวงจรไฟฟ้าเพื่อวัดแรงโดยเฉพาะ ไปจนถึงวิธีการตั้งค่าความแม่นยำอัตโนมัติ ทำให้คู่แข่งเลียนแบบได้ยาก และเป็นการการันตีว่านี่คือเทคโนโลยีชั้นนำที่จะเป็นมาตรฐานใหม่ของหุ่นยนต์ในอนาคตครับ

สรุปสั้น ๆ

ข่าวนี้คือสัญญาณว่าหุ่นยนต์ในอนาคตอันใกล้จะไม่ได้มีดีแค่การเดินหรือการมองเห็น แต่พวกมันจะเริ่มมี "ประสาทสัมผัส" ที่ใกล้เคียงกับมนุษย์มากขึ้นครับ ด้วยเทคโนโลยี Ultrasound จาก UltraSense ที่ทำให้มือหุ่นยนต์ทั้งทนทานและละเอียดอ่อนในเวลาเดียวกัน สำหรับเราที่เป็นผู้ใช้งานทั่วไป สิ่งที่จะเปลี่ยนไปคือเราจะได้เห็นหุ่นยนต์บริการหรือหุ่นยนต์ช่วยงานบ้านที่หยิบจับของได้นุ่มนวลขึ้น ไม่ทำของพัง และทำงานในสภาพแวดล้อมที่สกปรกหรือเปียกชื้นได้โดยไม่พังง่าย ๆ ครับ ตอนนี้เทคโนโลยียังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาร่วมกับผู้ผลิตหุ่นยนต์ เรายังไม่ต้องทำอะไรเพิ่มเติมนอกจากรอต้อนรับเพื่อนร่วมบ้านที่ฉลาดและนุ่มนวลกว่าเดิมครับ

ที่มา: Ultrasound offers a scalable path to tactile intelligence for physical AI — The Robot Report