วิศวกร “MIT” เผยโฉม “Bifur-circuits” นวัตกรรมวัสดุฉลาดเปลี่ยนรูปได้

วิศวกรจาก MIT พัฒนาวัสดุแบบโมดูลาร์ที่เชื่อมต่อและเปลี่ยนรูปร่างได้หลากหลาย โดยที่ระบบไฟฟ้ายังคงนำกระแสได้อย่างต่อเนื่อง ปูทางสู่การสร้างหุ่นยนต์ มือจับอัจฉริยะ และอุปกรณ์ช่วยเหลือผู้ป่วยแห่งอนาคตทีมวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ได้พัฒนาระบบส่วนประกอบแบบโมดูลาร์ชุดใหม่ ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างอุปกรณ์อัจฉริยะที่ปรับเปลี่ยนรูปร่างได้ โดยที่การเชื่อมต่อทางไฟฟ้ายังคงทำงานได้ต่อเนื่องไม่ว่าจะเปลี่ยนเป็นรูปทรงใดก็ตามชิ้นส่วนโมดูลาร์ที่ปรับแต่งได้หลายรูปทรงชิ้นส่วนโมดูลาร์นี้มีชื่อเรียกว่า ไบเฟอร์ เซอคิทส์ (Bifur-circuits) อาศัยการเชื่อมต่อไฟฟ้าแบบโมดูลาร์ ช่วยให้นักออกแบบสร้างอุปกรณ์ตอบสนองที่รับรู้รูปร่างของตัวเองได้โดยไม่ต้องใช้สายไฟภายนอก สามารถนำไปใช้สร้างและพัฒนาต้นแบบอุปกรณ์อัจฉริยะได้อย่างรวดเร็ว เช่น มือจับหุ่นยนต์ที่ปรับรูปทรงได้ตามการใช้งาน โดยไม่เสียการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าชิ้นส่วนสร้างจากเครื่องพิมพ์ 3 มิตินี้ ถือเป็นวัสดุโครงสร้างชนิดพิเศษที่เรียกว่า เมแคนนิคอล เมทา แมทีเรียล (Mechanical metamaterial) ซึ่งสามารถต่อกันได้หลากหลายรูปแบบมากกว่าโครงสร้างแบบเดิมสาธิตด้วยตัวอย่างเฟอร์นิเจอร์และอุปกรณ์รอบตัวในงานวิจัยนี้ ทีมงานได้สาธิตวัตถุโต้ตอบหลายชิ้น เช่น เก้าอี้ที่แปลงร่างเป็นโต๊ะพร้อมที่เก็บของ หรือพับแบนเพื่อเก็บได้ โดยโครงสร้างจะรับรู้การเปลี่ยนรูปและส่งข้อความไปแสดงบนหน้าจอ นอกจากนี้ยังสามารถนำไปทำเสาอากาศสื่อสารที่เปลี่ยนรูปทรงเพื่อปรับความถี่ตามสภาพแวดล้อมได้โดยไม่ต้องพึ่งชิ้นส่วนทางกลที่เทอะทะโดยหลักการพัฒนา ทีมวิจัยได้แก้ข้อจำกัดเดิมที่เคยใช้ เมทาแมทีเรียล (Metamaterial) แบบออเซทิก (Auxetic) ที่จะขยายกว้างขึ้นเมื่อถูกดึง ซึ่งปรับได้เพียง 3 รูปแบบ ทีมงานจึงพัฒนา ไบเฟอร์ เซอคิทส์ (Bifur-circuits) ขึ้นมาเพื่อให้ปรับรูปร่างได้หลากหลายขึ้นตามการต่อและหมุนชิ้นส่วนการทำงานของมัน จะอาศัยหลักการทางกลศาสตร์ที่เรียกว่า แมเคนิเคิล ไบเฟอร์เคชัน (Mechanical Bifurcation) หรือการเปลี่ยนพฤติกรรมอย่างฉับพลันเมื่อแรงกระทำถึงจุดวิกฤต เหมือนการดัดไม้บรรทัดพลาสติกจนกระทั่งมันโก่งงอ โดยสำหรับโมดูลนี้ ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นเมื่อหมุนชิ้นส่วนรอบจุดหมุน (Pivot point) ทำให้เกิดโครงสร้างที่มั่นคงยิ่งขึ้น และการเพิ่มชิ้นส่วนเพียงชิ้นเดียวจะเพิ่มรูปแบบการปรับทรงได้แบบทวีคูณวัสดุนำไฟฟ้าที่ไม่ขาดจากกันแม้ปรับแต่งทิศทางทีมงานยังได้ฝังวัสดุนำไฟฟ้าที่ยืดหยุ่นไว้ภายใน เมื่อหมุนหรือบิด ชิ้นส่วนจะเปิดวงจรเฉพาะตัวระหว่างชิ้นที่ติดกัน ทำให้สื่อสารและรับรู้รูปร่างตัวเองได้ ซึ่งในการทดสอบบีบอัดมากกว่า 10,000 ครั้ง พบว่าการนำไฟฟ้าก็ยังคงสมบูรณ์ ไม่เสื่อมสภาพนอกจากนี้ ทีมวิจัยยังได้พัฒนาซอฟต์แวร์ช่วยออกแบบและจำลองโครงสร้าง เพื่อสั่งงานเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบหลายวัสดุให้พิมพ์ออกมาได้ในขั้นตอนเดียว โดยได้สาธิตจริงกับทั้งเก้าอี้ปรับเป็นโต๊ะชา และ คอนโทรลเลอร์เปลี่ยนรูปทรงที่สามารถเลือกเปิดเกมต่าง ๆ ตามรูปร่างของมันได้ในอนาคต ไบเฟอร์ เซอคิทส์ (Bifur-circuits) อาจถูกนำไปใช้ในเครื่องมือฟื้นฟูสมรรถภาพ มือจับหุ่นยนต์นิ่ม หรือที่พักอาศัยชั่วคราวที่ปรับตัวตามสภาพแวดล้อมหลังภัยธรรมชาติ โดยทีมงานตั้งเป้าจะพัฒนาโครงสร้างเหล่านี้ให้มีความฉลาดในตัว (Intrinsic intelligence) ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นไปข่าวที่เกี่ยวข้อง“หุ่นยนต์จีน” ทำลายสถิติ “ยูเซน โบลต์” วิ่ง 100 เมตรเร็วที่สุดในโลกหุ่นยนต์ “Superman” จาก “Unitree” กระโดดสูง 2 เมตร ทุบสถิติโลกมนุษย์“EngineAI” โหด ! ทำ “หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์” ต่อสู้เก่ง รู้วิธีเว้นระยะมิตร-ศัตรู “ProtoBot” หุ่นยนต์ RC ไซซ์กระเป๋าสุดล้ำ ตอบโจทย์คนรักงานประดิษฐ์ จีนเปิดตัว “หุ่นยนต์เซนทอร์” หุ่นยนต์ครึ่งคนครึ่งม้าตัวแรกของโลก ลุยได้ทุกพื้นผิว