นักวิจัย MIT พัฒนาห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์อัตโนมัติ ประกอบการทดลองเลเซอร์ได้เอง

นักวิจัยของ Massachusetts Institute of Technology ได้สร้างห้องปฏิบัติการอัตโนมัติที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการทดลองทางทัศนศาสตร์ทั้งหมดด้วยตนเอง ตั้งแต่การประกอบเบื้องต้น การปรับแต่งอย่างละเอียด ไปจนถึงการถอดชิ้นส่วนขั้นสุดท้าย ระบบนี้ใช้แขนกลในการหยิบชิ้นส่วนทัศนศาสตร์มาตรฐานและจัดเรียงให้อยู่ในตำแหน่งทำงาน จากนั้นปรับแต่งแต่ละชิ้นส่วนด้วยความแม่นยำระดับไมโครเมตร เพื่อผลิตลำแสงที่มีคุณสมบัติเฉพาะ ระบบยังสามารถถอดชิ้นส่วนของการทดลองที่เสร็จสิ้นอย่างปลอดภัย และประกอบชิ้นส่วนเดิมกลับเข้าด้วยกันใหม่เป็นชุดทดลองที่แตกต่างออกไปโดยสิ้นเชิง ทั้งหมดนี้ดำเนินการโดยไม่ต้องอาศัยการแทรกแซงจากมนุษย์แม้แต่น้อย

การทดลองที่สาธิตความสามารถของระบบ

นักวิจัยได้สาธิตความสามารถของระบบด้วยการให้ระบบสร้างและปรับแต่งโพรงเลเซอร์บนโต๊ะด้วยตนเอง ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของการทดลองทางทัศนศาสตร์ส่วนใหญ่ Sachin Vaidya นักวิจัยหลังปริญญาเอกประจำห้องปฏิบัติการวิจัยอิเล็กทรอนิกส์ของ MIT อธิบายกระบวนการนี้อย่างกระชับว่า เริ่มต้นจากชิ้นส่วนที่วางอยู่อย่างกระจัดกระจาย และจบลงด้วยเลเซอร์ที่ทำงานได้สมบูรณ์ซึ่งถูกประกอบโดยหุ่นยนต์อย่างเต็มรูปแบบ หุ่นยนต์ประสบความสำเร็จในการดำเนินการอิสระถึง 50 ครั้งภายในเวลาเพียง 30 นาที เพื่อประกอบโพรงเลเซอร์ที่ใช้งานได้

เมื่อนักวิจัยจงใจสร้างสิ่งรบกวนทางกายภาพ เช่น การเขย่าชิ้นส่วนอย่างสุ่ม ระบบสามารถตอบสนองโดยอัตโนมัติและปรับแต่งใหม่เพื่อรักษาความแรงของเลเซอร์ได้โดยไม่ต้องพึ่งความช่วยเหลือจากภายนอก ชิ้นส่วนทัศนศาสตร์ทุกชิ้นจะถูกจัดวางในเปลือกหุ้มที่พิมพ์ 3 มิติเฉพาะของตัวเอง ซึ่งออกแบบมาให้แขนกลสามารถหยิบจับและเคลื่อนย้ายได้อย่างปลอดภัย เปลือกหุ้มแต่ละชิ้นมีรหัส QR ที่ระบุสิ่งที่อยู่ภายใน รวมถึงขนาดและคุณสมบัติที่แม่นยำของเลนส์หรือกระจก นอกจากนี้ ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นยังมีฐานแม่เหล็กเพื่อให้ยึดติดกับโต๊ะโลหะของระบบได้อย่างมั่นคง

เครื่องมือปรับแต่งอย่างละเอียดที่รองรับ Wi-Fi สามารถยึดกับอุปกรณ์ติดตั้งทัศนศาสตร์มาตรฐาน และปรับปุ่มหมุนแบบไร้สายเพื่อตั้งค่ามุมของชิ้นส่วนได้อย่างแม่นยำ Vaidya ระบุว่า เครื่องมือนี้มีความแม่นยำเทียบเท่าหรือเหนือกว่ามนุษย์ เขาชี้ว่า โดยดั้งเดิมแล้ว ผู้คนพึ่งพาความรู้สึกและสัญชาตญาณในการปรับแต่งชิ้นส่วนเหล่านี้ ขณะที่เครื่องมือของหุ่นยนต์สามารถทำงานได้ด้วยความสม่ำเสมอที่สูงกว่า

กล้องคู่ที่ติดตั้งบนเพดานช่วยให้ระบบมีมุมมองแบบ Bird's-eye view ของการจัดวางบนโต๊ะทั้งหมด ซึ่งมุมมองนี้ถูกนำไปใช้เพื่อชี้นำหุ่นยนต์ในการระบุชิ้นส่วน วางแผนเส้นทางเคลื่อนที่ที่ปลอดภัย และหลีกเลี่ยงการชนกัน ผู้ใช้สามารถสั่งการหุ่นยนต์ผ่านอินเทอร์เฟซเสมือนที่เรียบง่าย โดยลากไอคอนของชิ้นส่วนไปยังตำแหน่งใหม่และยืนยันการเคลื่อนย้าย จากนั้นระบบจะย้ายชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องทางกายภาพ

ศักยภาพทางเทคนิคและแผนในอนาคต

Marin Soljacic ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ MIT อธิบายศักยภาพของเทคโนโลยีนี้อย่างกระชับว่า หุ่นยนต์ที่สามารถทำงานต่อเนื่องโดยไม่เหนื่อยล้าจะช่วยปลดปล่อยเวลาและความคิดสร้างสรรค์ของนักวิทยาศาสตร์ได้เป็นจำนวนมาก จึงมีศักยภาพในการเร่งความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ ทีมงานกำลังขยายระบบทางกายภาพ และวางแผนพัฒนาอินเทอร์เฟซบนคลาวด์ เพื่อให้นักวิจัยสามารถส่งโปรโตคอลการทดลองจากที่ใดก็ได้ และให้ห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์ตั้งค่าและดำเนินการทดลองด้วยตนเอง

Vaidya ระบุว่า เทคโนโลยีนี้สามารถช่วยให้อุตสาหกรรมทดสอบต้นแบบของผลิตภัณฑ์ได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ตั้งแต่กล้องและจอแสดงผล ไปจนถึงเซลล์แสงอาทิตย์และแว่นตา AR/VR นักวิจัยกำลังใช้ห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์ของตนเองทดสอบวัสดุดักจับคาร์บอนที่เป็นตัวเลือก โดยฉายแสงที่ปรับแต่งอย่างแม่นยำลงบนตัวอย่าง เพื่อวัดประสิทธิภาพในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ของวัสดุแต่ละชนิด ทีมงานจะนำเสนอรายละเอียดของระบบในงานประชุม Intelligent Robots and Systems ที่จะจัดขึ้นในช่วงปลายเดือนนี้