จากขาแมงมุม ถึงแขนกลเทียมแบบใหม่

อย่างที่เคยกล่าวไว้ว่า ธรรมชาตินั้นมีความหลากหลายยิ่งนัก
โดยเฉพาะสิ่งมีชีวิตทั้งหลายที่ได้ถือกำเนิดขึ้นมาบนโลกใบนี้
วิวัฒนาการทำให้สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อม เพื่อความ อยู่รอด
หลายชนิดต้องสูญพันธุ์ไปเนื่องจากไม่สามารถปรับตัวได้
ส่วนพวกที่ปรับตัวได้ดีกว่า ก็ดำรงเผ่าพันธุ์ของตนเองสืบต่อกันมาถึงรุ่น ปัจจุบัน

ลักษณะพิเศษหรือความสามารถพิเศษของสิ่งมีชีวิต หลายชนิด สร้างความพิศวงให้กับมนุษย์เราไม่น้อย
แม้ว่ามนุษย์จะมีเทคโนโลยีที่มีความก้าวหน้ามากพอ ที่จะใช้สร้างเครื่องไม้ เครื่องมือที่มีการทำงาน
และได้ผลลัพธ์เหมือนกับลักษณะพิเศษหรือความสามารถ พิเศษเหล่านั้น
แต่ที่ยังไม่สามารถทำได้ดีเท่าก็คือ ความเรียบง่ายที่ให้ผลลัพธ์ที่มี ประสิทธิภาพมากกว่าอย่างเทียบกันไม่ติด

เคยเล่าให้คุณผู้อ่านฟังเกี่ยวกับ Biomimetics ซึ่งก็คือศาสตร์ว่าด้วยการศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยี
โดยใช้ลักษณะพิเศษต่าง ๆ ที่มีอยู่ในธรรมชาติเป็นต้นแบบ
เพราะว่าคุณลักษณะพิเศษ โดยเฉพาะของบรรดาสิ่งมีชีวิตหลาย ๆชนิดนั้น หากศึกษาอย่างละเอียดก็จะพบว่า
ส่วนใหญ่แล้วไม่ได้มีกระบวนการซับซ้อนอย่าง เทคโนโลยีที่มนุษย์เราพัฒนาขึ้นเอง

ลองมาดูเทคโนโลยีล่าสุดซึ่งเป็นผลงานวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ ซึ่งได้รับการตีพิมพ์ในวารสารอิเล็กทรอนิกส์
Bioinspiration & Biomimetics ฉบับล่าสุด ซึ่งเกี่ยวกับการสร้างระบบไฮดรอลิกส์ขนาดจิ๋วขึ้นมา
โดยอาศัยการเคลื่อนไหวของขาแมงมุม เป็นต้นแบบในการสร้างระบบไฮดรอลิกส์

แมงมุม ใช้ขาในการเคลื่อนไหวเช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตหลายชนิด
แต่ที่ต่างกันก็คือแมงมุมไม่ได้ใช้กล้ามเนื้อและกระดูก ในการทำให้ข้อต่อต่าง ๆ ขยับเขยื้อนให้เคลื่อนไหว
เหมือนกับสิ่งมีชีวิตชั้นสูงหลายชนิด รวมถึงมนุษย์เราด้วย

สิ่งที่ทำให้ขาของแมงมุมเคลื่อนไหว ได้ก็คือ การใช้ของเหลวในร่างกายที่เรียกว่า Haemolymph
ซึ่งอาจเรียกว่าเลือดแมงมุมก็ได้ (ความจริงแล้วแมงมุมไม่มีเลือดและระบบไหลเวียนของโลหิตอย่างแท้จริง)
ในการทำให้ขาทั้งแปดเคลื่อนไหว
ทั้งนี้โดยอาศัยการปั๊มของเหลวดังกล่าว ด้วยแรงดันผ่านไปตามช่องว่างที่อยู่ภายในขา
ทำให้มันสามารถยืดหรือหดขาเพื่อใช้ในการเคลื่อนไหวได้ตามต้องการ

นักวิทยาศาสตร์ทั้งสองก็เลยได้ไอเดียมาพัฒนาระบบไฮดรอลิกส์ต้นแบบ
โดยอาศัยเทคนิคที่คล้ายคลึงกับการเคลื่อนไหวของขาแมงมุม ที่มีชื่อว่า Smart Sticks ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความยืดหยุ่น
ข้างในมีช่องว่างให้ของเหลวสามารถไหลผ่านได้ มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 มิลลิเมตร



Smart Sticks ถูกใช้เป็นข้อต่อเพื่อเชื่อมส่วนต่างของระบบ แขนกลเทียม (ขากลเทียม)
ซึ่งตัวต้นแบบถูกสร้างขึ้นมาเพื่อทดสอบระบบ จึงหน้าตาไม่เหมือนกับแขนหรือขาสักเท่าไหร่นัก
แต่เอาเป็นว่าความสำคัญมันอยู่ตรงที่เจ้า Smart Sticks มากกว่า (ดูภาพประกอบ)



เมื่อต้องการให้แขนกลหรือขากลเทียมเคลื่อนไหวของ เหลว ซึ่งในที่นี้คือ น้ำจะถูกปล่อยออกไปตามท่อผ่านไปสู่
Smart Sticks ทีนี้เมื่อ Smart Sticks มีความดัน (จากของเหลวที่ถูกปั๊มเข้ามา) เพิ่มมากขึ้น มันก็จะโป่งออกดังรูป
ทำให้ส่วนที่อยู่ติดกันของขากลเทียม เบนออกจากกันเป็นมุมประมาณ 1.8 องศา
เมื่อรวมกันหลาย ๆ ท่อนของขากลเทียม (10 ท่อนสำหรับตัวต้นแบบ)
เจ้า Smart Sticks จึงสามารถทำให้ขากลเทียมงอได้เป็นมุมเกือบ 20 องศาทีเดียว

นักวิทยาศาสตร์คาดหมายว่าด้วยเทคนิคนี้ จะทำให้เราสามารถพัฒนาระบบแขนกลขากล สำหรับหุ่นยนต์
ที่จะถูกส่งขึ้นไปในการสำรวจอวกาศ เพราะว่าการนำสิ่งใด ๆ ขึ้นไปในอวกาศนั้น
นอกจากต้นทุนของเทคโนโลยีแล้ว “น้ำหนัก” หรือ “ปริมาตร” ของสิ่ง ๆ นั้น เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ต้องนึกถึง

ดังนั้นหากว่าเราสามารถสร้างเทคโนโลยีที่ให้ “กำลัง” ได้มาก ใน ขณะที่ “มวล” ของตัวมันเองนั้นต่ำแล้ว
เทคโนโลยีนั้นก็น่าจะเหมาะสมที่สุด สำหรับการท่องอวกาศของมนุษย์เราในอนาคต ข้างหน้านั่นเอง

“ง่าย...แต่มีประสิทธิภาพ” คือคำตอบของ Biomimetics


ข้อมูลจาก มติชน
ที่มา : //www.artsmen.net

Create Date : 10 กุมภาพันธ์ 2553		0 comments
Last Update : 10 กุมภาพันธ์ 2553 15:32:03 น.
Counter : 1445 Pageviews.
Share Tweet