หุ่นยนต์สัมผัสและรักษาตัวเองกำลังกลายเป็นความจริง

ผิวหนังของมนุษย์นั้นลอกเลียนได้ยาก เพราะไม่เพียงแต่มีความยืดหยุ่น สัมผัสได้ และรักษาตัวเองได้เท่านั้น อย่างไรก็ตาม การค้นพบล่าสุดโดยนักวิทยาศาสตร์กำลังให้ลักษณะดังกล่าวแก่ผิวหนังของหุ่นยนต์

คุณคิดว่ามีเพียงชีวิตของผิวหนังเท่านั้นที่มีความยืดหยุ่นและอัดแน่น สัมผัสได้ และสามารถรักษาตัวเองได้ใช่หรือไม่? การวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าผิวหนังของหุ่นยนต์สามารถและอาจทำงานได้ดีกว่าผิวหนังของมนุษย์ด้วยซ้ำ

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ในสหราชอาณาจักรใช้กราฟีนเพื่อพัฒนาผิวหนังหุ่นยนต์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีการสัมผัสมากกว่ามือมนุษย์

ตามรายงานของสื่อต่างประเทศ ศาสตราจารย์ Ravinder Dahiya จากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์กล่าวว่าผิวหนังหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นใหม่นั้นเป็นเซ็นเซอร์สัมผัสที่นักวิทยาศาสตร์จะใช้เพื่อสร้างอวัยวะเทียมที่มีน้ำหนักเบายิ่งขึ้น และหุ่นยนต์บนพื้นผิวที่นุ่มนวลและดูเป็นธรรมชาติมากขึ้น

เซ็นเซอร์นี้ยังเป็นก้าวแรกสู่หุ่นยนต์ที่นุ่มนวลและเซ็นเซอร์หน้าจอสัมผัสที่ละเอียดอ่อนยิ่งขึ้น

สกินหุ่นยนต์อัจฉริยะที่ใช้พลังงานต่ำนี้สร้างจากชั้นกราฟีนแบบโมโนอะตอมมิก กำลังไฟฟ้าต่อตารางเซนติเมตรของผิวคือ 20 นาโนวัตต์ ซึ่งเทียบเท่ากับเซลล์แสงอาทิตย์คุณภาพต่ำที่สุดที่มีอยู่ในขณะนี้ แม้ว่าเซลล์แสงอาทิตย์ของผิวหนังจะไม่สามารถกักเก็บพลังงานที่สร้างขึ้นได้ แต่ทีมวิศวกรกำลังค้นหาวิธีถ่ายโอนพลังงานที่ไม่ได้ใช้ไปยังแบตเตอรี่เพื่อใช้เมื่อจำเป็น

กราฟีนเป็นวัสดุนาโนชนิดใหม่ที่พบว่าบางที่สุด มีความแข็งแรงมากที่สุด และเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและนำความร้อนได้มากที่สุด เนื่องจากความแข็งแรง ความยืดหยุ่น การนำไฟฟ้า และคุณลักษณะอื่นๆ ที่ดี ทำให้มีศักยภาพที่ดีในด้านฟิสิกส์ วัสดุศาสตร์ และข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์

ในแง่ของคุณสมบัติทางแสง การศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่ากราฟีนชั้นเดียวดูดซับแสงเพียง 2.3% ในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นและช่วงอินฟราเรดใกล้

'ความท้าทายที่แท้จริงคือการให้แสงแดดผ่านผิวหนังที่ปกคลุมเซลล์ PV ได้อย่างไร' ความเห็นของ Ravinder เกี่ยวกับ Advanced Functional Materials

วัสดุการทำงานขั้นสูง

'ไม่ว่าแสงชนิดใด 98% ก็สามารถเข้าถึงเซลล์แสงอาทิตย์ได้' ดาฮิยาบอกกับ BBC ว่าไฟฟ้าที่ผลิตจากเซลล์แสงอาทิตย์นั้นใช้เพื่อสร้างความรู้สึกสัมผัส 'สัมผัสของมันดีกว่าผิวหนังมนุษย์เพียงระดับเดียว'

ผิวหนังช่วยให้แขนหุ่นยนต์ได้รับการตอบรับการกดอย่างเหมาะสม เพื่อให้ควบคุมแรงของวัตถุที่จับได้ดีขึ้น แม้แต่ไข่ที่เปราะบางก็สามารถหยิบขึ้นและหย่อนลงได้อย่างต่อเนื่อง

ดาฮิยากล่าวว่า 'ขั้นตอนต่อไปคือการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตพลังงานที่สนับสนุนการวิจัยนี้ และใช้เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์แบบมือหมุน ซึ่งจะช่วยให้เราสร้างอุปกรณ์เทียมที่คำนึงถึงพลังงานได้อย่างสมบูรณ์'

นอกจากนี้ ผิวหุ่นยนต์ประสิทธิภาพที่เหนือกว่านี้ยังไม่แพงอีกด้วย Dahiya กล่าวว่า ผิวใหม่ขนาด 5-10 ตารางเซนติเมตรมีราคาเพียง 1 ดอลลาร์ ในความเป็นจริง กราฟีนสามารถทำได้มากกว่าการให้สัมผัสที่เฉียบแหลมแก่หุ่นยนต์ แต่ยังสามารถช่วยรักษาผิวหนังของหุ่นยนต์ได้อีกด้วย

ตามรายงานแห่งอนาคต นักวิทยาศาสตร์ชาวอินเดียอยู่ในวารสาร

งานวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์โดย Open Physics พบว่ากราฟีนมีฟังก์ชันการรักษาตัวเองอันทรงพลัง นักวิทยาศาสตร์หวังว่าคุณลักษณะนี้สามารถนำไปใช้กับเซ็นเซอร์ได้ เพื่อให้หุ่นยนต์และมนุษย์มีฟังก์ชันการซ่อมแซมผิวหนังด้วยตนเองเหมือนกัน

ผิวหุ่นยนต์โลหะแบบดั้งเดิมมีความเหนียวน้อยกว่า มีแนวโน้มที่จะแตกร้าวและเสียหาย อย่างไรก็ตาม หากเซ็นเซอร์ซับนาโนมิเตอร์ที่ทำจากกราฟีนสามารถตรวจจับรอยแตกร้าวได้ ผิวหนังของหุ่นยนต์สามารถป้องกันไม่ให้รอยแตกขยายออกไปอีกและแม้แต่ซ่อมแซมรอยแตกร้าวได้ ข้อมูลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่อการแตกหักเกินเกณฑ์การเคลื่อนตัวที่สำคัญ ฟังก์ชันการซ่อมแซมอัตโนมัติจะเริ่มทำงานโดยอัตโนมัติ

'เราต้องการสังเกตพฤติกรรมการรักษาตัวเองของกราฟีนชั้นเดียวที่บริสุทธิ์และมีข้อบกพร่องผ่านกระบวนการจำลองไดนามิกของโมเลกุล ขณะเดียวกันก็สังเกตประสิทธิภาพของกราฟีนในการแปลรอยแยกของเซ็นเซอร์ระดับต่ำกว่านาโนเมตรด้วย' ในการให้สัมภาษณ์ ผู้เขียนหลักของรายงาน Swati Ghosh Acharyya กล่าวว่า 'เราสามารถสังเกตพฤติกรรมการรักษาตัวเองของกราฟีนที่อุณหภูมิห้องโดยไม่มีสิ่งกระตุ้นจากภายนอก'

นักวิจัยจากอินเดียกล่าวว่าเทคโนโลยีนี้จะถูกนำมาใช้ทันที อาจจะเป็นหุ่นยนต์รุ่นต่อไป