มหาอำนาจหุ่นยนต์โลก

รศ.ดร. มนูกิจ พานิชกุล

สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย

manukid@ait.ac.th

หุ่นยนต์เป็นนวัตกรรมที่แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและความนึกคิด ของนักหุ่นยนต์ชาติต่าง ๆ ได้เป็นอย่างดี ในปัจจุบัน อเมริกา ญี่ปุ่น และ เยอรมนี เป็น 3 มหาอำนาจทางหุ่นยนต์ของโลก ในตอนนี้ผู้เขียนจะขอมาเล่าถึงจุดเด่น ของหุ่นยนต์ที่พัฒนาโดยมหาอำนาจเหล่านี้ หุ่นยนต์หลาย ๆ ตัวที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้ โด่งดังถึงขนาดถูกจาลึกชื่อลงในหอเกียรติยศทางด้านหุ่นยนต์ (Robot Hall of Fame) เลยทีเดียว

อเมริกาเป็นต้นตำรับหุ่นยนต์โลก ทฤษฎีที่มีชื่อเสียงมากมายที่ถูกนำมาใช้ในหุ่นยนต์ ถูกค้นพบที่นี่ ตัวอย่างเช่น

ทฤษฎีการวางแผนการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์โดยอาศัยแบบจำลองโดยอาจารย์ Rodney Brooks ที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซตส์

ทฤษฎีเครือข่ายระบบประสาทแบบ Perceptron ที่เป็นพื้นฐานในการจำแนกสิ่งต่าง ๆ สำหรับหุ่นยนต์ เช่นจำแนกภาพ เสียง หรือรูปแบบของสัญญาณโดยอาจารย์ Frank Rosenblatt ที่มหาวิทยาลัยคอร์เนล

ทฤษฎีฟัซซีที่ถูกใช้ในการควบคุมอุปกรณ์ต่าง ๆ อย่างแพร่หลายในปัจจุบันรวมถึงในหุ่นยนต์ด้วยโดยอาจารย์ Lofti Zadeh ที่ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบอร์คเลย์

ทฤษฎีการโปรแกรมทางพันธุกรรม ซึ่งใช้วิธีการเลือกทางธรรมชาติในการค้นหาคำตอบต่าง ๆ เช่นเส้นทางการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์โดยอาจารย์ John Koza ที่มหาวิทยาลัยแสตนฟอร์ด เป็นต้น

ถึงแม้ว่าศัพท์คำว่าหุ่นยนต์ซึ่งถูกบัญญัติ โดยนักประพันธ์ชาวเช็กที่ชื่อ Karel Capek ไม่ได้เกิดที่อเมริกา แต่อเมริกาก็ยังเป็นต้นกำเนิดของหุ่นยนต์ใช้งานจริงบนโลก Unimate เป็นหุ่นยนต์อุตสาหกรรมตัวแรกของโลก ถูกพัฒนาโดย George Devol ซึ่งในตอนหลังได้ถูกยกย่องให้เป็นบิดาของหุ่นยนต์โลก หุ่นยนต์ตัวนี้ถูกนำไปใช้ในสายการผลิตจริงของบริษัท เจนเนอรัล มอเตอร์ส ในปี 1961 โดยถูกนำไปใช้ยกแม่พิมพ์งานหล่อและใช้เชื่อมตัวถังรถยนต์

หุ่นยนต์เคลื่อนที่ตัวแรกของโลกที่สามารถเคลื่อนที่และทำงานได้เองอัตโนมัติที่ชื่อ Shakey ถือกำเนิดที่ มหาวิทยาลัยแสตนฟอร์ด บนตัวติดตั้งเซ็นเซอร์ 3 ประเภท คือเซ็นเซอร์วัดระยะทางโดยใช้หลักการตรีโกณมิติ บัมเปอร์ตรวจการชน และกล้องทีวี Shakey เป็นตัวจุดประกายให้นักหุ่นยนต์ทั่วโลกหันมาพัฒนาหุ่นยนต์เคลื่อนที่ เพิ่มเติมไปจากแขนหุ่นยนต์

ในวงการภาพยนตร์นั้นหุ่นยนต์ชื่อ Robby ในภาพยนตร์เรื่อง Forbidden Planet เป็นหุ่นยนต์ตัวแรกที่ปรากฏตัวบนจอ ถัดมาซีรีส์ภาพยนตร์เรื่อง Star Wars โดย George Lucas ซึ่งมีหุ่นยนต์รับใช้ C3-P0 ที่มีลักษณะคล้ายมนุษย์ และ R2-D2 ที่มีลักษณะทรงกระบอกคล้ายกระป๋องน้ำอัดลมขนาดใหญ่ ได้ทำให้หุ่นยนต์ เป็นที่รู้จักของคนทุกวงการ

หุ่นยนต์ที่มีชื่อเสียงอย่างมากอีกตัวของอเมริกา คือหุ่นยนต์ขององค์การ NASA ที่ไปสำรวจดาวอังคาร ที่ชื่อ Mars Pathfinder Sojourner Rover ซึ่งมีน้ำหนักประมาณ 10 กิโลกรัมกว่า เป็นหุ่นยนต์ตัวแรกที่ถูกส่งไป สำรวจดาวอังคารในปี 1997 และสามารถทำงานส่งข้อมูลของดาวอังคารมาที่โลกถึง 83 วัน โดยเคลื่อนที่ด้วยระยะทางรวมประมาณ 100 เมตร ถัดมาหุ่นยนต์ฝาแฝดขนาดใหญ่ Spirit และ Opportunity น้ำหนักประมาณ 180 กิโลกรัม ก็ถูกส่งตามไปสำรวจ ดาวอังคารเมื่อต้นปีที่แล้ว ก็ถูกจัดได้ว่าเป็นสุดยอดของเทคโนโลยีของหุ่นยนต์ เลยทีเดียว

ญี่ปุ่นเป็นประเทศที่มีความก้าวหน้าทางด้านหุ่นยนต์มากที่สุดประเทศหนึ่งในโลก โดยสามารถเห็นได้จากจำนวนและประเภทของหุ่นยนต์ที่ได้รับการพัฒนาขึ้น รวมถึงที่ถูกนำมาใช้จริง ลักษณะเฉพาะอย่างหนึ่งของหุ่นยนต์จากญี่ปุ่นคือ เป็นหุ่นยนต์ที่เต็มไปด้วยจินตนาการอันหลากหลาย หุ่นยนต์หลาย ๆ ตัวถูกพัฒนาสำหรับอนาคต โดยที่อาจจะยังไม่นำมาใช้จริงได้ในปัจจุบัน

หุ่นยนต์การ์ตูนตัวแรกของโลกที่มีชื่อว่า Astro Boy หรือ Tetsuwan Atom เกิดที่ญี่ปุ่นในปี 1951 ก่อนที่จะมีอีกหลายตัวทยอยตามกันมา หุ่นยนต์ประเภทใหม่ ๆ หลายตัวเกิดครั้งแรกที่ญี่ปุ่น ตัวอย่างเช่น หุ่นยนต์ลิงที่ห้องวิจัยอาจารย์ Toshio Fukuda มหาวิทยาลัยนาโกย่า ที่สามารถรักษาสมดุลและห้อยโหนราวบันไดได้เอง โดยอาศัยกล้องซึ่งติดตั้งภายนอกหุ่นยนต์ ซีรีส์หุ่นยนต์งูที่ห้องวิจัยอาจารย์ Shigeo Hirose สถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียว ที่สามารถเลื้อยได้โดยอาศัยแรงเสียดทาน ของผิวสัมผัสบริเวณท้องกับพื้น หุ่นยนต์ล้อเดียวที่ห้องวิจัยอาจารย์ Shinichi Yuta มหาวิทยาลัยซึกุบะ ที่สามารถหมุนเคลื่อนที่ เลี้ยว และรักษาสมดุลได้ด้วยตัวเอง ที่ห้องวิจัยอาจารย์ Yuta ยังมีซีรีส์หุ่นยนต์ Yamabico ที่แปลว่าเสียงสะท้อนจากภูเขา อีกหลายสิบตัว Yamabico เป็นซีรีส์หุ่นยนต์เคลื่อนที่กลุ่มแรก ๆ ของญี่ปุ่นเทียบได้กับ Shakey ในฝั่งของอเมริกา อาจารย์ทั้ง 3 ท่านมีชื่อเสียงในอันดับต้น ๆ ของวงการหุ่นยนต์โลกและเคยมาเมืองไทยหลายครั้ง

หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ (Humanoid Robot) เป็นตัวอย่างที่ดีอันหนึ่งที่แสดงให้เห็นถึง ความพยายามของนักหุ่นยนต์จากญี่ปุ่น ในการทำฝันที่พบเห็นในการ์ตูนให้เป็นจริง มหาวิทยาลัยวาเซดะเป็นมหาวิทยาลัยแรก ๆ ที่ทำการพัฒนาหุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ นักวิจัยหลายคนจากห้องวิจัยในมหาวิทยาลัยนี้ ในตอนหลังได้ย้ายไปพัฒนา ซีรีส์หุ่นยนต์ P-2,3 และ หุ่นยนต์อาซิโม (Asimo) ให้กับฮอนด้า จนขณะนี้แทบถือได้ว่า อาซิโมเป็นเสมือนทูตทางเทคโนโลยี ให้กับฮอนด้าไปแล้ว

อาซิโมเป็นสุดยอดของหุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ ที่ได้รับการกล่าวถึง มากที่สุด ถึงแม้ว่าในปัจจุบันจะมีหุ่นยนต์อีกหลายตัวที่มีลักษณะคล้ายคลึงกัน ไม่ว่าจะเป็น ซีรีส์หุ่นยนต์ SDR และ หุ่นยนต์ Qrio จากโซนี่ หุ่นยนต์ Partner จากโตโยต้า หุ่นยนต์ Wakamura จากมิตซูบิชิ ซีรีส์หุ่นยนต์ Hoap จากฟูจิตสึ หรือซีรีส์หุ่นยนต์ HRP และหุ่นยนต์ Isamu จาก Kawada Industries ก็ตาม

หุ่นยนต์ที่โดดเด่นอีกตัวของญี่ปุ่น คือหุ่นยนต์สุนัขไอโบ (Aibo) จากโซนี่ โดยปกติแล้วหุ่นยนต์ที่ถูกผลิตและทำยอดขายได้มากมักเป็นประเภทหุ่นยนต์ ที่ฐานอยู่กับที่ (แขนหุ่นยนต์) ที่ถูกใช้มากในโรงงานอุตสาหกรรม แต่ไอโบเป็นหุ่นยนต์เคลื่อนที่ตัวแรก ๆ ที่ถูกผลิตและสามารถทำยอดขาย ได้อย่างมากมาย เทคโนโลยีขั้นสูงทางด้านแมชีนวิชั่นและปัญญาประดิษฐ์ ทำให้ไอโบถูกซื้อนำไปใช้เป็นแพลทฟอร์มหุ่นยนต์ที่หลาย ๆ ห้องวิจัย

เยอรมนีเป็นอีกประเทศหนึ่งที่มีขีดความสามารถทางด้านอุตสาหกรรมสูงสุดในยุโรป มีบริษัทที่สนับสนุนในการพัฒนาหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติมากมาย ตัวอย่างเช่น Kuka และ Reis ที่จำหน่ายแขนหุ่นยนต์ Siemens และ Festo ที่จำหน่ายอุปกรณ์ สำหรับพัฒนาหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ หุ่นยนต์สัญชาติเยอรมันที่น่าสนใจ ประกอบด้วย Rotex จากสถาบันหุ่นยนต์และเมคาทรอนิคส์ดีแอลอาร์ (DLR Institute of Robotics and Mechatronics) ซึ่งเป็นหุ่นยนต์อัตโนมัติตัวแรกของโลก ที่ทำภารกิจนอกโลกบนยานอวกาศโคลัมเบีย (Columbia) ในปี 1993 ซึ่งถูกใช้ในการทดสอบการใช้งาน หุ่นยนต์ในอวกาศ ถูกควบคุมได้ทั้งจากบนโลก และบนยานอวกาศ

ตามมาด้วย Rokviss ซึ่งเป็นแขนหุ่นยนต์ขนาดเล็ก ที่เพิ่งถูกติดตั้งบนสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station) ในปลายปีที่แล้ว เพื่อใช้ทดสอบในงานบริการ ประกอบ และซ่อมดาวเทียม หุ่นยนต์ที่น่าสนใจอีกตัวคือหุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ Tron X ซึ่งใช้การควบคุมตำแหน่ง ของกระบอกสูบลม (Servo Pneumatic) แทนที่จะใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ดังที่พบเห็นในหุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ทั่วไป

นอกจากนี้แล้ว งานวิจัยทางด้านแขนหุ่นยนต์ สำหรับอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบระบบควบคุมแบบใหม่ ๆ ที่มีประสิทธิภาพ การใช้เซ็นเซอร์ตรวจวัดแรงเพื่อควบคุมการจับวัตถุของมือหุ่นยนต์ ยังได้รับ การวิจัยพัฒนาอย่างจริงจังในเยอรมนีอีกด้วย

จากตัวอย่างภาพรวมของหุ่นยนต์ที่ยกมาข้างต้น ผู้อ่านจะเห็นได้ถึงลักษณะเด่น ของมหาอำนาจหุ่นยนต์เหล่านี้ ผู้เขียนได้แต่หวังว่าในอนาคต ประเทศไทยของเราจะเป็นมหาอำนาจทางหุ่นยนต์ และหุ่นยนต์จาก ประเทศไทยของเราจะถูกจารึกชื่อในหอเกียรติยศทางด้านหุ่นยนต์กับเขาได้บ้าง

เดือนหน้าพบกันในตอน รถอัจฉริยะ:รถหุ่นยนต์ของเมืองไทย