บทวิเคราะห์เชิงลึกในอุตสาหกรรม: หุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ – มือที่คล่องแคล่ว: การออกแบบที่ได้รับการปรับปรุงของเทสลาและบทบาทสำคัญของระบบรับรู้

มือที่คล่องแคล่วต้องมีความสามารถในการรับน้ำหนักสูง การรับรู้สัมผัสที่ดีเยี่ยม ความแม่นยำในการควบคุมการเคลื่อนไหวสูง และความคล่องตัวแบบหลายองศาอิสระ เพื่อให้สามารถปฏิบัติงานที่หลากหลายและซับซ้อนได้ ดังนั้น มือที่คล่องแคล่วจึงเป็นเทคโนโลยีที่มีอุปสรรคสูงและเป็นองค์ประกอบสำคัญในการออกแบบหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์

เทสลาได้อัปเกรดหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ Optimus ด้วยมือที่คล่องแคล่วว่องไวถึง 22 องศาอิสระ ซึ่งเกือบเป็นสองเท่าของรุ่นก่อนที่มี 11 องศาอิสระ การพัฒนาครั้งสำคัญนี้ช่วยให้การเคลื่อนไหวและการควบคุมมีความละเอียดและแม่นยำยิ่งขึ้น

จากเอกสารการยื่นจดสิทธิบัตรในปี 2024 คาดว่าแขนเทียมรุ่นที่ 3 ของเทสลาจะใช้โครงสร้างแบบขับเคลื่อนด้วยเส้นเอ็น โดยมีชุดเกียร์แบบเฟืองดาวเคราะห์ สกรูบอล และเส้นเอ็นแบบสายเคเบิล มอเตอร์และสกรูถูกฝังอยู่ในแขนท่อนล่าง การหมุนของมอเตอร์จะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นผ่านสกรู ซึ่งจะดึงเส้นเอ็นที่เชื่อมต่อกับกระดูกนิ้ว เพื่อชดเชยการเสียรูปของเส้นเอ็นที่เกิดจากการเคลื่อนไหวของข้อมือ สปริงแข็งจะถูกพันรอบเส้นเอ็น คล้ายกับกลไกในสายเบรกจักรยาน

Unitree Robotics เป็นหนึ่งในบริษัทพัฒนาหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ชั้นนำของจีน หุ่นยนต์ของบริษัทนี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการควบคุมการเคลื่อนไหวและการทรงตัวที่ยอดเยี่ยม แม้ว่ามือที่คล่องแคล่วของมันจะยังด้อยกว่าหุ่นยนต์ Optimus ของ Tesla ในแง่ของความแม่นยำและการออกแบบก็ตาม

เมื่อไม่นานมานี้ Unitree ได้เปิดตัวโครงการวิจัยและพัฒนาแขนกลอัจฉริยะภายในองค์กร และได้ว่าจ้างวิศวกรอัลกอริทึม AI วิศวกรเครื่องกล และผู้เชี่ยวชาญด้านเมคาทรอนิกส์แบบครบวงจรอย่างแข็งขัน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการมุ่งเน้นเชิงกลยุทธ์ของบริษัทในการปรับปรุงฟังก์ชันการทำงานของแขนหุ่นยนต์ในฐานะที่เป็นข้อได้เปรียบในการแข่งขันที่สำคัญ

การบูรณาการเซ็นเซอร์มีบทบาทสำคัญในการทำให้หุ่นยนต์สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวได้อย่างคล่องแคล่ว ตามที่ Ziwei Xia และคณะกล่าวไว้ เซ็นเซอร์สำหรับมือที่คล่องแคล่วแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์ภายในและภายนอก การประมวลผลทางประสาทสัมผัสเกิดขึ้นในสามระดับ ได้แก่ การวางแผน การควบคุม และการเรียนรู้

เซ็นเซอร์ภายในจะตรวจสอบตำแหน่งข้อต่อ แรง และแรงบิด ให้ข้อมูลป้อนกลับแบบเรียลไทม์เพื่อลดข้อผิดพลาดและเพิ่มความแม่นยำในการเคลื่อนไหว เซ็นเซอร์เหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมที่แม่นยำในสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

เซ็นเซอร์ภายนอกประกอบด้วยเซ็นเซอร์ตรวจจับระยะใกล้ เซ็นเซอร์สัมผัส และเซ็นเซอร์แบบหลายโหมด เซ็นเซอร์ตรวจจับระยะใกล้ช่วยประเมินระยะห่างระหว่างมือกับวัตถุเป้าหมายในระหว่างขั้นตอนการเข้าใกล้ ในขณะที่เซ็นเซอร์สัมผัสให้ข้อมูลป้อนกลับทางกายภาพเกี่ยวกับแรงสัมผัสและคุณสมบัติของวัตถุเมื่อสัมผัส

เซ็นเซอร์สัมผัสในยุคแรกๆ เน้นการวัดแรงและความดันเป็นหลัก โดยทั่วไปจะฝังอยู่ในปลายนิ้วและใช้ปรากฏการณ์เพียโซอิเล็กทริกในการตรวจจับแรงหลายมิติ อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์เหล่านี้มักขาดความละเอียดเชิงพื้นที่และมีปัญหาในการตรวจจับตำแหน่งการสัมผัส

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ เซ็นเซอร์สัมผัสแบบหลายอาร์เรย์จึงได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นแบบตรวจจับได้เพียงอย่างเดียว กล่าวคือ สามารถตรวจจับแรงกดได้ แต่ไม่สามารถตรวจจับอุณหภูมิ พื้นผิว หรือปัจจัยแวดล้อมอื่นๆ ได้

นั่นคือจุดที่ผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์เข้ามามีบทบาท เซ็นเซอร์แบบมัลติโมดอล—ที่สามารถเก็บข้อมูลได้หลากหลายประเภทมากขึ้น—จะช่วยให้หุ่นยนต์รับรู้แรง อุณหภูมิ พื้นผิว และอื่นๆ เลียนแบบผิวหนังมนุษย์ได้ ด้วยเหตุนี้ จึงคาดว่าผิวหนังอิเล็กทรอนิกส์จะช่วยเร่งการนำระบบหุ่นยนต์ที่มีความคล่องแคล่วไปใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงในอุตสาหกรรมต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว