มิติใหม่ของเทคโนโลยี! นักวิจัยเปิดตัว โดรนขับเคลื่อนด้วยเสียง ขนาดจิ๋ว ไร้มอเตอร์และเฟืองเกียร์ เปลี่ยนพลังงานเสียงเป็นแรงขับเคลื่อน
ทีมนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการ MicroBioRobotic Systems Lab (MICROBS ประสบความสำเร็จในการประดิษฐ์หุ่นยนต์ขนาดจิ๋ว ทั้งในรูปแบบเรือและอากาศยานไมโครฟลายเออร์ (Microfliers) ที่สามารถเคลื่อนที่ได้โดยอาศัยพลังงานจาก คลื่นเสียง เพียงอย่างเดียว
ผลงานดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances ถือเป็นก้าวสำคัญของการพัฒนาระบบขับเคลื่อนสำหรับหุ่นยนต์ขนาดเล็กพิเศษ โดยตัดระบบมอเตอร์ เฟืองเกียร์ และชิ้นส่วนแม่เหล็กที่มีน้ำหนักมากทิ้งไปทั้งหมด
กลไกสำคัญเบื้องหลังเทคโนโลยีนี้คือ ปรากฏการณ์สั่นพ้องของเสียง ซึ่งทำงานในลักษณะเดียวกับเวลาที่เราเป่าลมผ่านปากขวดแล้วเกิดเสียงก้อง ทีมวิจัยได้ออกแบบและพิมพ์โครงสร้างโพรงอากาศกลวง จากพลาสติก โพลีเมอร์ หรือแก้ว ให้มีขนาดและรูปทรงเฉพาะตัว
เมื่อคลื่นเสียงในย่านความถี่ที่ตรงกันเข้ามากระทบ อากาศภายในโพรงจะสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงและถูกบีบพ่นออกทางช่องเปิด เกิดเป็นกระแสลมแรงดันสูง ที่สร้างแรงขับเคลื่อนผลักดันตัวอุปกรณ์ไปข้างหน้า
โดยกระบวนการนี้ต่างจากการใช้คลื่นเสียงผลักวัตถุจากภายนอกทั่วไป เพราะโครงสร้างของหุ่นยนต์เองสามารถเปลี่ยนพลังงานเสียงให้กลายเป็นแรงขับเคลื่อนได้โดยตรง
ในการทดสอบ ทีมวิจัยได้ติดตั้งโพรงรับเสียง 3 ช่องที่มีความจำเพาะต่อความถี่ต่างกันลงบนเรือขนาดเล็ก ทำให้สามารถบังคับทิศทาง เลี้ยวหลบสิ่งกีดขวาง หรือตั้งโปรแกรมให้นำทางแบบอัตโนมัติได้ง่ายๆ เพียงแค่ปรับเปลี่ยนความถี่เสียงจากลำโพง
นอกจากนี้ยังได้ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติระดับนาโนเมตรสร้างอากาศยานขนาดไมโครที่ทำงานด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิก ซึ่งเป็นความถี่สูงที่มนุษย์ไม่ได้ยิน ขึ้นมาอีกสองรูปแบบคือ
- ไมโครฟลายเออร์ทรงจรวด ตัวอุปกรณ์มีน้ำหนักเพียง 150 ไมโครกรัม อาศัยโพรงขับดัน 3 ช่องพ่นลมลงด้านล่างเพื่อดีดตัวลอยขึ้นจากพื้น
- มโครคอปเตอร์ใบพัดหมุน ใช้ใบพัด 3 แฉกที่ฝังโพรงรับเสียงไว้ เมื่อสัมผัสคลื่นความถี่ที่กำหนด ใบพัดจะหมุนด้วยความเร็วสูงถึง 13,000 รอบต่อนาที จนสร้างแรงยกให้ลอยตัวได้คล้ายเฮลิคอปเตอร์
ตัวโครงสร้างไร้กลไกเคลื่อนไหว โดยการตัดระบบมอเตอร์และข้อต่อออก ทำให้ตัวอุปกรณ์มีน้ำหนักเบา ไม่ซับซ้อน และทลายขีดจำกัดในการย่อขนาดหุ่นยนต์ลงสู่ระดับจุลภาค
แม้ในปัจจุบันการทดลองจะยังอยู่ในระยะเริ่มต้น โดยตัวไมโครฟลายเออร์สามารถยกตัวได้สูงไม่เกิน 5 มิลลิเมตร แต่ผลงานนี้ทำให้เราเห็นถึงความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนวัสดุเชิงกลธรรมดาให้กลายเป็นโครงสร้างหุ่นยนต์อัจฉริยะ
โดยทีมวิจัยระบุว่า ในอนาคตจะมีการผสานโพรงรับเสียงหลายย่านความถี่เข้าด้วยกัน เพื่อให้อุปกรณ์สามารถบิด งอ หรือเปลี่ยนรูปทรงตามสัญญาณเสียง ซึ่งจะเปิดประตูสู่การพัฒนาไมโครบอทสำหรับการสำรวจในพื้นที่จำกัด ไปจนถึงการประยุกต์ใช้ในวงการแพทย์ระดับจุลภาคต่อไป
ที่มา : techspot
