ฉันและนักเรียนของฉัน ทำงานเกี่ยวกับหุ่นยนต์ตัวเล็กๆ
ตอนนี้คุณอาจคิดถึงสิ่งนี้ว่า มันเป็นอะไรบางอย่างที่คุณคุ้นเคย
ในรูปแบบของหุ่นยนต์ เช่น มด
พวกเราทุกคนรู้ว่ามด และแมลงอื่นๆ ที่มีขนาดใกล้เคียงกัน
สามารถทำสิ่งที่น่าทึ่งได้
เราทุกคนได้เห็นกลุ่มมด หรืออะไรพวกนั้น
เข็นมันฝรั่งทอดของคุณตอนไปปิ๊กนิ๊ก เป็นต้น
แต่อะไรที่เป็นความท้าทายที่แท้จริง ของการวิศวกรรมมดเหล่านี้
อย่างแรกเลย เราจะเอาความสามารถของมด
ใส่เข้าไปในหุ่นยนต์ขนาดเท่าๆ กับมันได้อย่างไร
เอาล่ะ ก่อนอื่น เราต้องหาทางให้ได้ก่อนว่า จะทำให้พวกมันเคลื่อนที่อย่างไร
เมื่อพวกมันเล็กขนาดนั้น
เราต้องการกลไกลเช่นขา และการเคลื่อนไหวที่มีประสิทธิภาพ
เพื่อที่จะสนับสนุนการขับเคลื่อน
และเราต้องการตัวรับ (เซนเซอร์) พลังงาน และการควบคุม
เพื่อที่จะให้มันทำงานด้วยกัน ในหุ่นมดกึ่งอัจฉริยะนี้
และสุดท้าย เพื่อสร้างสิ่งเหล่านี้ ให้ทำงานได้จริงๆ
เราต้องการให้พวกมันทำงานด้วยกัน เพื่อที่จะทำงานที่ใหญ่กว่า
ดังนั้น เราเริ่มจากการเคลื่อนไหว
แมลงเคลื่อนไปรอบๆ ได้ค่อนข้างดี
วีดีโอนี้ จากมหาวิทยาลัยเบิร์กลีย์ (UC Berkeley)
แสดงการเคลื่อนไหวของแมลงสาป บนพื้นที่ตะปุ่มตะปั่ม
โดยไม่ล้มได้อย่างน่าทึ่ง
และมันสามารถทำสิ่งนี้ได้ เพราะขาของมัน เป็นผลรวมจากวัสดุที่แข็งแกร่ง
ซึ่งเป็นสิ่งที่เราใช้ในการสร้างหุ่นยนต์อยู่แล้ว
และวัสดุอ่อน
การกระโดดเป็นอีกอย่างหนึ่งที่น่าสนใจ ในการไปไหนมาไหนเมื่อคุณตัวเล็กมาก
ดังนั้น แมลงเหล่านี้เก็บพลังงานในรูปของสปริง และปลดปล่อยออกมาอย่างรวดเร็ว
เพื่อที่จะได้มีพลังงานมากๆ ที่จำเป็นต่อการกระโดดขึ้นจากน้ำ เป็นต้น
ฉะนั้น หนึ่งในสิ่งที่ห้องทดลองของฉัน ได้มีส่วนส่งเสริม
ก็คือการรวมวัสดุที่ แข็งแรงและอ่อนนุ่ม
ในหุ่นยนต์ที่เล็กมากๆ
ฉะนั้น หุ่นยนต์ที่กระโดดได้นี้ มีขนาดเพียงสี่มิลลิเมตรในด้านหนึ่ง
ฉะนั้นมันจิ๋วมาก
วัสดุแข็งในที่นี้คือ ซิลิคอน และวัสุดอ่อนคือ ยางซิลิโคน
และความคิดหลักก็คือ เรากำลังจะอัดสิ่งนี้
เก็บพลังงานในสปริง และปล่อยมันให้กระโดด
ดังนั้น มันไม่มีการติดตั้งมอเตอร์ตอนนี้ ไม่มีพลังงาน
มันขับเคลื่อนด้วยวิธีการ ที่เราเรียกกันในห้องทดลอง
"นักเรียนวิทยาลัยกับแหนบ" (เสียงหัวเราะ)
ดังนั้นสิ่งที่คุณจะได้เห็นในวีดีโอ
ก็คือสิ่งนี้ที่กำลังกระโดด ได้อย่างน่าทึ่ง
นี่คืออารอน นักเรียนวิทยาลัยต้องสงสัย กับแหนบ
และที่คุณได้เห็นคือหุ่นยนต์สี่มิลลิเมตร
กระโดดสูงเกือบ 40 เซนติเมตร
มันมากกว่า 100 เท่าของความยาวของมัน
และมันยังคงปลอดภัย กระโดดไปมาอยู่บนโต๊ะ
มันแข็งแรงมาก และแน่นอน มันปลอดภัยดี จนกระทั่งเราทำมันหาย
เพราะมันเล็กมากๆ
อย่างไรก็ดี ที่สุดแล้ว เราต้องการเพิ่มมอเตอร์เข้าไปด้วย
เรามีนักเรียนในห้องทดลอง ทำงานกับหุ่นยนต์ขนาดไม่กี่มิลลิเมตรนี้
และในที่สุด ก็ได้ประกอบมันเป็น หุ่นยนต์อัตโนมัติขนาดเล็ก
แต่เพื่อที่จะพิจารณาในเรื่อง การเคลื่อนที่และเคลื่อนไหวของสิ่งที่มีขนาดเท่านั้น
เราโกง และใช้แม่เหล็ก
ดังนั้น สิ่งนี้แสดงว่าอะไรสุดท้ายแล้วเป็นส่วนหนึ่ง ของขาหุ่นยนต์ตัวเล็กจิ๋ว
และคุณก็จะเห็นข้อต่อยางซิลิคอน
และมันก็มีแม่เหล็กที่ฝังอยู่ ที่ถูกเคลื่อนไปรอบๆ
โดยสนามแม่เหล็กจากภายนอก
ดังนั้น สิ่งนี้นำไปสู่หุ่นยนต์ ที่ฉันแสดงให้ดูก่อนหน้านี้
สิ่งที่น่าสนใจจริงๆ ก็คือหุ่นยนต์สามารถช่วยให้เรารู้ว่า
แมลงเคลื่อนไหวในขนาดเล็กๆ นั้นได้อย่างไร
เรามีตัวอย่างที่ดีว่าทุกๆ อย่าง
ตั้งแต่แมลงสาบจนถึงช้าง ว่าพวกมันเคลื่อนที่อย่างไร
เราทุกคนเคลื่อนไหว ในลักษณะคล้ายๆ กับการกระโดดเวลาเราวิ่ง
แต่เมื่อฉันตัวเล็ก แรงระหว่างขากับพื้น
จะส่งผลต่อการเคลื่อนไหว มากกว่ามวลของฉัน
ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบกระโดด
ดังนั้นสิ่งนี้ยังทำงานได้ไม่ค่อยดีนัก
แต่เรามีรุ่นใหญ่กว่าที่สามารถวิ่งไปมาได้
สิ่งนี้มันมีขนาดหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตรทางด้านข้าง มันเล็กมากๆ เลย
และเราให้มันวิ่งเร็วประมาณ 10 เท่าของความยาวตัวมันต่อวินาที
ดังนั้น 10 เซนติเมตรต่อวินาที
มันค่อนข้างเร็วสำหรับเจ้าตัวเล็กนี่
และมันถูกจำกัดด้วยแบบทดลองของเราด้วย
แต่มันบอกแนวให้คุณว่ามันทำงานอย่างไร
เราทำรูปแบบที่เป็นแบบพิมพ์สามมิติ ของสิ่งนี้ที่เดินข้ามสิ่งกีดขวางได้
เหมือนกับแมลงสาบที่คุณเห็นก่อนหน้านี้
แต่ที่สุดแล้ว เราต้องการเติมทุกอย่างในหุ่นยนต์ลงไป
เราต้องการการตรวจจับ พลังงาน การควบคุม การกระตุ้น ทั้งหมดด้วยกันนี้
และไม่ใช่ทุกอย่างที่ต้องเป็น อะไรที่ได้แรงบันดาลใจจากธรรมชาติ
ดังนั้น หุ่นยนต์นี้มีขนาดเท่ากับทิก แท๊ก (ลูกอม)
และในที่นี้ แทนที่จะเป็นแม่เหล็กหรือกล้ามเนื้อ ที่เคลื่อนไปมา
เราใช้จรวด
ดังนั้นนี่คือวัสดุขนาดเล็ก ที่สอดผสานด้วยกัน
และเราสามารถสร้างพิกเซลเล็กๆ
และเราสามารถนำมันปะไว้ที่พุงของหุ่นยนต์
และหุ่นยนต์นี้ก็จะกระโดด เมื่อมันสัมผัสแสงที่เพิ่มขึ้น
วีดีโอถัดไปเป็นวีดีโอโปรดของฉัน
คุณมีหุ่น 300 มิลลิกรัม
กระโดดประมาณแปดเซนติเมตร ขึ้นไปในอากาศ
มันมีขนาดเพียงสี่คูณสี่มิลลิเมตร
และคุณจะเห็นแสงกระพริบในตอนต้น
เมื่อเครื่องยนต์ติดขึ้น
และหุ่นก็สั่นๆ ผ่านขึ้นไปในอากาศ
มันมีแสงกระพริบ
และคุณสามารถเห็นหุ่น โยนตัวขึ้นไปในอากาศ
มันไม่มีโซ่ล่าม ไม่มีสายต่อเชื่อม
ทุกอย่างอยู่บนนั้น และมันเข้าตอบสนอง
ต่อนักเรียนที่เปิดโคมไฟข้างๆ มัน
ฉันคิดว่าคุณสามารถจินตนาการได้ ถึงสิ่งเจ๋งๆ ที่เราจะทำได้
ด้วยหุ่นเล็กๆ ที่สามารถวิ่งและคลาน และกระโดดและหมุน
ลองนึกถึงซากปรักหักพัง หลังจากเหตุการณ์อย่างแผ่นดินไหว
ลองนึกถึงหุ่นยนต์เล็กๆ วิ่งผ่านซากเหล่านั้น
เพื่อหาผู้รอดชีวิต
หรือลองนึกถึงหุ่นเล็กๆ มากมาย ที่วิ่งไปรอบๆ สะพาน
เพื่อตรวจตราความปลอดภัย
เพื่อจะได้ไม่เกิดเหตุการณ์สะพานพังแบบนี้
ซึ่งมันเกิดขึ้นนอกมินเนียโพลิสในปี ค.ศ. 2007
หรือลองคิดว่า คุณจะทำอะไรได้
ถ้าคุณมีหุ่นที่ว่ายเข้าไปในกระแสเลือด
อย่างในเรื่องท่องทะเลเลือด (Fantastic Voyage) ของไอแซค อาซิมอฟ (Isaac Asimov)
หรือพวกมันอาจผ่าตัดคุณ โดยไม่ต้องผ่าเปิดตัวคุณแต่แรก
หรือพวกเราอาจเปลี่ยนวิธีการสร้างสิ่งต่างๆ
ถ้าเรามีหุ่นตัวเล็กๆ ทำงานในแบบที่ปลวกทำ
และพวกมันก็สร้างจอมปลวกสูงแปดเมตรอันน่าทึ่ง
ที่ระบายอากาศได้ดี เป็นที่อยู่ที่ดีสำหรับปลวก
ในแอฟริกา และออสเตรเรีย
ฉันคิดว่าฉันให้ความคิดกับคุณ
ว่าเราน่าจะทำอะไรได้บ้างกับหุ่นเล็กๆ เหล่านี้
และเราได้สร้างความก้าวหน้า แต่ก็ยังมีอะไรมากมายที่เราต้องทำ
และหวังว่า คุณบางคน จะสามารถเข้ามาช่วยให้เราไปถึงเป้าหมายนั้น
ขอบคุณมากค่ะ
(เสียบปรบมือ)