เล่มที่ 36
หุ่นยนต์
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
ความหมาย ประวัติ และวิวัฒนาการของหุ่นยนต์
หุ่นยนต์ (robot) คือ เครื่องจักรกลหรือหุ่นที่มีเครื่องกลไกอยู่ภายใน สามารถทำงานได้หลายอย่างร่วมกับมนุษย์ หรือทำงานแทนมนุษย์ และสามารถจัดลำดับแผนการทำงานก่อนหรือหลังได้
ระดับขั้นการทำงานของหุ่นยนต์สามารถจำแนกได้ ๖ ระดับ ตามเกณฑ์มาตรฐาน ของสมาคมหุ่นยนต์อุตสาหกรรม แห่งญี่ปุ่น (Japanese Industrial Robot Association: JIRA) ดังนี้
ระดับที่ ๑ กลไกที่ถูกควบคุมด้วยมนุษย์ (manual-handling device)
ระดับที่ ๒ หุ่นยนต์ที่ทำงานตามแผนล่วงหน้าที่กำหนดไว้ โดยไม่สามารถปรับเปลี่ยนแผนงานได้ (fixed-sequence robot)
ระดับที่ ๓ หุ่นยนต์ที่ทำงานตามแผนล่วงหน้าที่กำหนดไว้ โดยสามารถปรับเปลี่ยนแผนงานได้ (variable-sequence robot)
ระดับที่ ๔ ผู้ควบคุมเป็นผู้สอนงานให้แก่หุ่นยนต์ หุ่นยนต์จะทำงานเล่นย้อนกลับ ตามที่หน่วยความจำบันทึกไว้ (playback robot)
ระดับที่ ๕ ผู้ควบคุมบันทึกข้อมูลเชิงตัวเลขการเคลื่อนที่ให้แก่หุ่นยนต์ และหุ่นยนต์สามารถทำงานได้เอง โดยไม่ต้องมีการสอนงาน (numerical control robot)
ระดับที่ ๖ หุ่นยนต์มีความฉลาด สามารถเรียนรู้สภาพแวดล้อม และตัดสินใจทำงานได้ด้วยตัวเอง (intelligent robot)
สำหรับสถาบันหุ่นยนต์แห่งสหรัฐอเมริกา (The Robotics Institute of America: RIA) จะพิจารณาเพียงระดับที่ ๓-๖ เท่านั้น จึงถือว่า เป็นหุ่นยนต์
หุ่นยนต์สามารถจำแนกเป็น ๒ ประเภทใหญ่ๆ ตามลักษณะการใช้งาน คือ
๑. หุ่นยนต์ชนิดติดตั้งอยู่กับที่ (fixed robot) หุ่นยนต์ประเภทนี้มีลักษณะเป็นแขนกล ซึ่งสามารถขยับ และเคลื่อนไหวได้เฉพาะข้อต่อ นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม
๒. หุ่นยนต์ชนิดเคลื่อนที่ได้ (mobile robot) หุ่นยนต์ประเภทนี้สามารถเคลื่อนที่ไปได้ด้วยตัวเอง โดยการใช้ล้อ ขา หรือการขับเคลื่อนในรูปแบบอื่นๆ
คาเรล คาเปก ผู้ที่ทำให้คำว่า "โรบอต" เป็นที่รู้จักกันทั่วโลก
หุ่นยนต์มาจากคำว่า “โรบอต” (robot หรือ robota) ในภาษาเช็ก ซึ่งแปลว่า ทาส หรือผู้ถูกบังคับใช้แรงงาน โดยใน พ.ศ. ๒๔๖๔ คาเรล คาเปก (Karel Capek) นักประพันธ์ชาวเช็ก ได้ประพันธ์ละครเวทีเรื่อง “อาร์.ยู.อาร์.” (Rossum’s Universal Robots: R.U.R.) มีเนื้อหาเกี่ยวกับมนุษย์ต้องการทาสรับใช้ จึงสร้างหุ่นยนต์มาช่วยทำงาน ต่อมาหุ่นยนต์ได้พัฒนาตัวเองให้มีความฉลาดมากขึ้น จึงเกิดความคิดต่อต้านมนุษย์และไม่ยอมให้กดขี่ข่มเหงอีกต่อไป ละครเรื่องนี้โด่งดังมาก จนทำให้คำว่า “โรบอต” เป็นที่รู้จักไปทั่วโลก
ต่อมา ใน พ.ศ. ๒๔๘๕ ไอแซก อะซิมอฟ (Isaac Asimov) นักวิทยาศาสตร์และนักประพันธ์ชาวอเมริกัน เชื้อสายรัสเซีย ได้ประพันธ์นวนิยายเชิงวิทยาศาสตร์ เรื่อง “รันอะราวนด์” (Run around) ซึ่งมีเนื้อหาเกี่ยวกับเรื่องหุ่นยนต์ ในผลงานการประพันธ์ดังกล่าวกำหนดกฎ ๓ ข้อของหุ่นยนต์ขึ้น ประกอบด้วย
๑. หุ่นยนต์ห้ามทำร้ายมนุษย์ หรือนิ่งเฉยปล่อยให้มนุษย์ตกอยู่ในอันตราย
๒. หุ่นยนต์ต้องเชื่อฟังคำสั่งมนุษย์ ยกเว้นคำสั่งนั้นขัดแย้งกับกฎข้อแรก
๓. หุ่นยนต์ปกป้องตัวเองได้ แต่ต้องไม่ขัดกับกฎข้อแรกหรือกฎข้อที่ ๒
หลังจากบทประพันธ์ของอะซิมอฟเผยแพร่ออกไป กฎ ๓ ข้อนี้ก็ได้รับการสนับสนุนจากคนเป็นจำนวนมาก เนื่องจาก เป็นกฎที่มีความถูกต้อง และตั้งอยู่บนพื้นฐานของความปลอดภัยในการดำรงชีวิตร่วมกันระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ ผลจากนวนิยายเรื่องนี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สนใจหุ่นยนต์มากขึ้น และเริ่มต้นพัฒนาหุ่นยนต์อย่างจริงจังนับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา
หุ่นยนต์มีเรื่องราวมายาวนานตั้งแต่สมัยโบราณ แต่ส่วนใหญ่จะอยู่ในเรื่องเล่าของตำนานปรัมปรา เช่น ในสมัยของกรีกโบราณ มีตำนานของ ทาลอส (Talos) เป็นหุ่นยนต์ทหารยามผู้พิทักษ์เกาะครีต ทำหน้าที่ป้องกันการบุกรุกของศัตรู และขัดขวาง ไม่ให้พลเมืองออกจากเกาะโดยมิได้รับราชานุญาตจากกษัตริย์ไมนอส ในตำนานกล่าวว่า ทาลอสคือ รูปปั้นทองเหลือง ที่ถูกราดด้วยน้ำศักดิ์สิทธิ์ จึงสามารถเคลื่อนไหวได้ แม้ว่าจะไม่ได้กล่าวถึงกลไกขับเคลื่อน แต่ก็เป็นภาพลักษณ์ต้นแบบของหุ่นยนต์ จนถึงปัจจุบัน
มนุษย์ได้มีการประดิษฐ์อุปกรณ์ที่เคลื่อนไหวได้มานานมากแล้ว โดยในสมัยโบราณชาวกรีกจะเรียกว่า ออโตมาตา (automata) ซึ่งเป็นที่มาของคำว่า “อัตโนมัติ” (autonomous) ในปัจจุบัน ออโตมาตาชิ้นแรกของโลกเท่าที่มีหลักฐานบันทึกไว้ประดิษฐ์ขึ้น เมื่อประมาณ ๔๐๐ ปีก่อนคริสตกาล (พ.ศ. ๑๔๓) โดยอาร์คายทาส (Archytas of Tarentum) นักคณิตศาสตร์และนักประดิษฐ์ ชาวกรีก ได้ประดิษฐ์นกพิราบกล (Pigeon) ที่บินและขยับปีกขึ้นลงได้ โดยอาศัยแรงขับเคลื่อนจากไอน้ำ
ออโตมาตาที่ทำงานครบสมบูรณ์รุ่นแรกเกิดขึ้นเมื่อประมาณ ๒๕๐ ปีก่อนคริสตกาล (พ.ศ. ๒๙๓) โดยทซิบิอุส (Ctesibius of Alexandria) นักคณิตศาสตร์และนักประดิษฐ์ชาวกรีก ได้ประดิษฐ์นาฬิกาน้ำที่เรียกว่า เครปไซดรา (Clepsydra) ซึ่งบอกเวลาโดยระดับน้ำ และใช้หลักการของกาลักน้ำอยู่ตลอดเวลา ทำให้นาฬิกาน้ำสามารถทำงานได้ใหม่โดยอัตโนมัติ
ในช่วง พ.ศ. ๕๔๓-พ.ศ. ๖๔๓ เฮรอน (Heron of Alexandria) นักคณิตศาสตร์และนักประดิษฐ์ชาวกรีก ได้สร้างอุปกรณ์ขึ้นมามากมาย หนึ่งในนั้นคือ อุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำ (Aeolipile) หรือเครื่องจักรเฮรอน ซึ่งถือเป็นเครื่องจักรไอน้ำตัวแรกของโลก
ใน พ.ศ. ๑๗๔๙ อัล-จาซารี (Al-Jazari) นักประดิษฐ์มุสลิมชาวอิรัก ได้ออกแบบเรือที่มีวงดนตรีหุ่นกลนั่งเล่นดนตรีอยู่ข้างใน ๔ ตัว เพื่อถวายความบันเทิงแก่แขกของเชื้อพระวงศ์ โดยการขับเคลื่อนของหุ่นกลนั้นใช้พลังงานจากน้ำ และสามารถปรับเปลี่ยนจังหวะการทำงานของหุ่นตีกลอง เป็นเสียงดนตรีได้หลายจังหวะ โดยการย้ายหมุด ไปยังตำแหน่งที่แตกต่างกัน
ใน พ.ศ. ๒๒๘๐ ชากส์ เดอ ฟูคอนซอน (Jacques de Vzucanson) นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส ได้สร้างหุ่นยนต์เป่าฟลุต (Flute Player) ที่เป่าฟลุตออกมาเป็นเพลงอย่างไพเราะได้ถึง ๑๒ เพลง โดยมีการขยับนิ้วมือที่ทำด้วยไม้ และมีปอดเทียม ในการขับลมมาเป็นฟลุต และในอีก ๒ ปีถัดมา ชากส์ เดอ ฟูคอนซอน ได้สร้างหุ่นยนต์เล่นแทมบูรีน (Tambourine Player) และหุ่นยนต์เป็ด (Digesting Duck) ที่มีกลไกเคลื่อนไหวกว่า ๔๐๐ ชิ้น สามารถที่จะขยับปีก แสดงท่าทางการกิน การย่อย (บดเมล็ดพันธุ์พืช) และการขับถ่ายได้ ซึ่งถือว่า เป็นหุ่นยนต์ยุคใหม่ที่สามารถทำงานได้จริงเป็นตัวแรกของโลก
หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้ตัวแรกของโลกเกิดขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่ ๒ (พ.ศ. ๒๔๘๒-พ.ศ.๒๔๘๘) ในรูปแบบของระเบิดบิน (flying bomb) ที่มีความฉลาด โดยอาศัยอุปกรณ์ตรวจรู้หรือเซ็นเซอร์ (sensor) เป็นตัวควบคุมการจุดระเบิด
ระเบิดบินเป็นหุ่นยนต์เคลื่อนที่ตัวแรกที่พัฒนาขึ้น ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ ๒
ในช่วง พ.ศ. ๒๔๙๑-พ.ศ. ๒๔๙๒ วิลเลียม เกรย์ วอลเทอร์ (William Grey Walter) ชาวอเมริกัน สร้างหุ่นยนต์อัตโนมัติ ที่มีรูปร่างคล้ายเต่า เรียกว่า แมคินา สเปคูลาทริกซ์ (Machina Speculatrix) ชื่อ “เอลเมอร์” (Elmer) และ “เอลซี” (Elsie) โดยสร้างจากมอเตอร์ไฟฟ้า มีล้อ ๓ ล้อ สำหรับใช้ในการเคลื่อนที่ และมีอุปกรณ์ตรวจรู้แสง หุ่นยนต์ทั้ง ๒ ตัว มีระบบการทำงาน ที่กำหนดให้วิ่งเข้าหาแสง และมีความสามารถเคลื่อนที่หลบสิ่งกีดขวาง
วิลเลียม เกรย์ วอลเทอร์
ต่อมา ใน พ.ศ. ๒๕๐๓ มหาวิทยาลัยจอนส์ ฮอปกินส์ (Johns Hopkins University) ได้พัฒนาหุ่นยนต์ชื่อ “บีสต์” (Beast) ที่มีอุปกรณ์ตรวจรู้แสง และระบบการสะท้อนของคลื่นเสียงโซนาร์ (sonar) ช่วยในการนำทาง โดยหุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ไปมาได้อย่างอิสระ และกลับมาเติมพลังงานเข้าสู่แบตเตอรี่ได้ด้วยตัวเอง
หุ่นยนต์อุตสาหกรรมตัวแรกของโลกได้ พัฒนาสร้างขึ้นใน พ.ศ. ๒๕๐๔ โดย จอร์จ ดีวอล (George Devol) และโจเซฟ เอ็นเกลเบอร์เกอร์ (Joseph Engelberger) วิศวกรชาวอเมริกัน ทั้ง ๒ คน ได้ประดิษฐ์แขนกลหุ่นยนต์ สำหรับนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรมชื่อ “ยูนิเมต” (Unimate) และก่อตั้งบริษัทสร้างหุ่นยนต์แห่งแรกของโลกชื่อ “ยูนิเมชัน” (Unimation) ต่อมาโจเซฟได้รับสมญานามว่าเป็น (Unimation) ต่อมาโจเซฟได้รับสมญานามว่าเป็น “บิดาแห่งหุ่นยนต์ด้านอุตสาหกรรม”
หุ่นยนต์ "เชกกี"
ใน พ.ศ. ๒๕๐๙ “เชกกี” (Shakey) หุ่นยนต์เคลื่อนที่ตัวแรกของโลกที่มีความคิด เป็นของตัวเอง ได้รับการพัฒนาขึ้น โดยสถาบันวิจัยสแตนฟอร์ด (Stanford Research Institute: SRI) หุ่นยนต์เชกกีมีระบบคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ในการประมวลผลภาพ (image processing) และมีอุปกรณ์ตรวจรู้เป็นเครื่องบอกนำทางในการเคลื่อนที่
ใน พ.ศ. ๒๕๑๓ หุ่นยนต์ชื่อ “ลูโนโฮดวัน” (Lunokhod 1) ที่สร้างโดยสหภาพโซเวียต (ปัจจุบันคือ ประเทศรัสเซีย) เป็นหุ่นยนต์ที่ควบคุมจากระยะไกลตัวแรกของโลก ที่ขึ้นไปสำรวจสภาพพื้นผิวของดวงจันทร์ ตัวหุ่นยนต์ประกอบด้วยล้อทั้งหมด ๘ ล้อ มีอุปกรณ์ตรวจรู้ต่างๆ เช่น กล้องโทรทัศน์ ๔ ตัว อุปกรณ์ตรวจรู้รังสีคอสมิก(cosmic-ray) และรังสีเอกซ์ (X-ray) หุ่นยนต์ลูโนโฮดวันยังได้รับการออกแบบ ให้สามารถนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้เป็นพลังงานในการขับเคลื่อนได้
หุ่นยนต์ซีทรีพีโอ (ซ้าย)
และหุ่นยนต์อาร์ทูดีทู (ขวา)
ใน พ.ศ. ๒๕๒๐ ภาพยนตร์เรื่อง สตาร์วอรส์ (Star Wars) ได้สร้างจินตนาการ ของหุ่นยนต์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอัตโนมัติชื่อ “อาร์ทูดีทู” (R2D2) และหุ่นยนต์ ที่คล้ายมนุษย์ชื่อ “ซีทรีพีโอ” (C3PO) ภาพยนตร์เรื่องนี้มีชื่อเสียงโด่งดังมาก จนทำให้คนรู้จัก และสนใจหุ่นยนต์มากขึ้น
แม้อีก ๒๐ ปีต่อมา หลังจากที่สหรัฐอเมริกาได้สร้างหุ่นยนต์อุตสาหกรรมตัวแรกของโลกขึ้นแล้วก็ตาม แต่หุ่นยนต์กลับมีวิวัฒนาการที่ก้าวหน้าอย่างมากในประเทศญี่ปุ่น ในช่วงที่มีการปฏิวัติอุตสาหกรรม การขยายตัวของอุตสาหกรรม ทำให้มีการใช้หุ่นยนต์กันอย่างแพร่หลาย เพื่อใช้แทนแรงงานคน และเพิ่มผลผลิต เช่น อุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรมเครื่องใช้ไฟฟ้า
หุ่นยนต์มักถูกนำมาใช้ในงานที่ต้องเสี่ยงอันตราย หรืองานที่ต้องการความแม่นยำและความละเอียดสูง ในช่วงแรก หุ่นยนต์ยังขาดความสามารถในการเรียนรู้ และทำงานได้อย่างจำกัดโดยต้องอาศัยการรับคำสั่งจากมนุษย์ แต่ในเวลาต่อมา ความสามารถของหุ่นยนต์กลับเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณ เมื่อโลกได้เข้าสู่ยุคอินเทอร์เน็ต (internet) ตั้งแต่ พ.ศ. ๒๕๓๓ เป็นต้นมา หุ่นยนต์มีความสามารถ และแข็งแกร่งมากขึ้น จากวิทยาการด้านคอมพิวเตอร์ วัสดุ และโลหะ ความรู้ที่มนุษย์สั่งสมมานาน สามารถถ่ายทอดสู่สมองกลของหุ่นยนต์ได้ ภายในเสี้ยววินาที
ใน พ.ศ. ๒๕๔๐ ความฉลาดของมนุษย์ถูกท้าทายจากปัญญาประดิษฐ์ (artificial intelligence) จากการที่ การ์รี คาสปารอฟ (Garry Kasparov) แชมป์หมากรุกโลกชาวรัสเซีย พ่ายแพ้ต่อสมองกลที่ชื่อว่า “ดีปบลู” (Deep Blue) ซึ่งพัฒนาขึ้น โดยมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน (Carnegie Mellon University) และบริษัทไอบีเอ็ม สมองกลรุ่นใหม่นี้ ทำให้หุ่นยนต์มีการทำงานที่รวดเร็วมากขึ้น และสามารถทำงานได้ด้วยการวิเคราะห์ข้อมูลภายในสมองกลของหุ่นยนต์เอง โดยไม่ต้องอาศัยการตัดสินใจจากมนุษย์
ในปีเดียวกันนั้นเอง หุ่นยนต์ “โซเจอร์เนอร์” (Sojourner) ได้เหยียบดาวอังคารเป็นครั้งแรก โดยรับหน้าที่ในการถ่ายภาพพื้นผิว และเก็บตัวอย่างหิน เพื่อส่งข้อมูลกลับมายังโลก ในโครงการพาทไฟน์เดอร์ (Pathfinder) ที่ก่อตั้งโดย องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (National Aeronautics and Space Administration: NASA)
หุ่นยนต์ได้รับการพัฒนาความสามารถทางกายภาพและความคิดอย่างต่อเนื่อง บทบาทของหุ่นยนต์ได้เปลี่ยนจากเครื่องจักรกล ที่ทำงานได้อย่างแม่นยำ ในโรงงานอุตสาหกรรม มาเป็นหุ่นยนต์ที่มีอารมณ์และความรู้สึก ดังเห็นได้จากใน พ.ศ. ๒๕๔๒ หุ่นยนต์สุนัข “ไอโบ” (Aibo) พัฒนาโดยบริษัทโซนี่ ประเทศญี่ปุ่น สร้างขึ้นให้มีลักษณะเหมือนสัตว์เลี้ยง มีความรู้สึกตอบสนอง เพื่อให้สามารถเป็นเพื่อนกับมนุษย์ได้
หุ่นยนต์สุนัข "ไอโบ"
ใน พ.ศ. ๒๕๔๓ บริษัทฮอนด้า (Honda) ประเทศญี่ปุ่น ได้พัฒนาหุ่นยนต์เดิน ๒ ขาคล้ายมนุษย์ (humanoid) มีชื่อว่า “อะซิโม” (ASIMO) เป็นหุ่นยนต์รุ่นที่ ๑๑ โดยใช้เวลาในการค้นคว้าและวิจัยถึง ๑๔ ปี อะซิโมถูกจัดให้เป็นหุ่นยนต์ ที่สามารถทำงานรับใช้มนุษย์ได้ เป็นเพื่อนที่แสนดี และยังเป็นเพื่อนคู่คิดของมนุษย์อีกด้วย
ในระหว่าง พ.ศ. ๒๕๔๖-พ.ศ. ๒๕๔๗ สำนักพัฒนาวิจัยภายใต้กระทรวงกลาโหมสหรัฐอเมริกา (Defense Advanced Research Projects Agency: DARPA) ได้นำเสนอให้จัดการแข่งขันรถยนต์ที่สามารถเคลื่อนที่ได้เองโดยไม่มีคนขับ โดยกำหนดให้รถขับผ่านทะเลทรายเป็นระยะทาง ๑๓๑ ไมล์ ภายในรถจะติดตั้งอุปกรณ์ตรวจรู้ต่างๆ ซึ่งสามารถรับรู้ถึงสภาพถนน และสภาพการจราจร รวมถึงอุปสรรคกีดขวางต่างๆ บนถนนและรอบๆ ตัวรถได้เป็นอย่างดี โดยมีสมองกลคอมพิวเตอร์ไว้ประมวลผลจากอุปกรณ์ตรวจรู้ต่างๆ ที่ส่งเข้ามาอย่างชาญฉลาด ทำให้รถสามารถวิ่งถึงจุดหมายได้
ด้วยเหตุที่หุ่นยนต์มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน และแข็งแกร่งกว่ามนุษย์ นักวิทยาศาสตร์จึงคาดหวังว่า เมื่อหุ่นยนต์มาอยู่ร่วมกับมนุษย์ ก็จะช่วยดูแลปกป้องมนุษย์ และเป็นสื่อกลางในการส่งผ่านความรู้ที่เกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์กับมนุษย์ ไปสู่รุ่นลูกหลานของมนุษย์ต่อไปได้
