การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ และวิทยาการของการพัฒนาหุ่นยนต์ในอนาคต - สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ
 
สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน  เมนู 36
เล่มที่ ๓๖
เรื่องที่ ๑ มัสยิด
เรื่องที่ ๒ ละครชาตรี
เรื่องที่ ๓ เกวียน
เรื่องที่ ๔ ทองคำ
เรื่องที่ ๕ มะคาเดเมีย
เรื่องที่ ๖ หุ่นยนต์
เรื่องที่ ๗ แอนิเมชัน
เรื่องที่ ๘ โรคมาลาเรีย
เรื่องที่ ๙ โรคไต
รายชื่อผู้เขียน

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๓๖ / เรื่องที่ ๖ หุ่นยนต์ / การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ และวิทยาการของการพัฒนาหุ่นยนต์ในอนาคต

 การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ และวิทยาการของการพัฒนาหุ่นยนต์ในอนาคต
การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ และวิทยาการของการพัฒนาหุ่นยนต์ในอนาคต

การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ (human-robot interaction) เป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการทำให้มนุษย์ สามารถใช้งานควบคุมติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์ ที่สร้างขึ้นมาได้อย่างสะดวกและเป็นธรรมชาติ ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับสิ่งต่างๆ คือ  ความรู้ทางด้านวิทยาการหุ่นยนต์ ปัจจัยมนุษย์ การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ ปัญญาประดิษฐ์ การทำความเข้าใจภาษาธรรมชาติ เป็นต้น ซึ่งการผสมผสานความรู้ดังกล่าวทำให้สามารถออกแบบระบบการติดต่อสื่อสาร  เพื่อควบคุมการใช้งานหุ่นยนต์อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง นับตั้งแต่ระยะแรกที่หุ่นยนต์เริ่มมีบทบาท ในโรงงานอุตสาหกรรม เช่น โรงงานผลิตรถยนต์ เนื่องจากงานของหุ่นยนต์จะเน้นการหยิบจับ การวางหรือประกอบชิ้นงานเป็นหลัก ดังนั้น เพื่อความสะดวกในการควบคุมหุ่นยนต์ จึงมีการคิดค้นอุปกรณ์สอนและบันทึกค่าตำแหน่งของปลายแขนหุ่นยนต์ ซึ่งเรียกว่า แป้นการสอนตำแหน่ง (teach pendant) โดยผู้ใช้สามารถป้อนเป็นค่าตัวเลขของตำแหน่ง หรือควบคุมการเคลื่อนที่ ของแต่ละข้อต่อ ผ่านปุ่มบนแป้นควบคุม จนปลายแขนถึงตำแหน่งที่ต้องการ แล้วสั่งบันทึกค่ามุมของแต่ละข้อต่อนั้นไว้ หลังจากนั้น สามารถสั่งการให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่เคยสอน และบันทึกไว้ได้  การควบคุมลักษณะนี้ เหมาะกับการใช้งานประเภทหยิบแล้ววาง นอกจากหุ่นยนต์ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งทำหน้าที่ทุ่นแรงในการหยิบจับ เชื่อม ตัด พ่นสี และประกอบชิ้นส่วนแล้ว ยังมีการพัฒนาหุ่นยนต์ให้สามารถทำงานได้หลากหลายด้านมากยิ่งขึ้น เช่น หุ่นยนต์สำรวจและกู้ภัย หุ่นยนต์ใช้ในทางทหาร หุ่นยนต์ใช้ในการแพทย์ หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา รวมทั้งหุ่นยนต์บริการทั้งในสำนักงานและที่บ้าน จะเห็นได้ว่า หุ่นยนต์เข้ามามีบทบาทในวิถีชีวิตมนุษย์มากขึ้น จึงมีการวิจัยและพัฒนา เพื่อสร้างเครื่องมือหรือวิธีการในการควบคุม และติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์ ให้มีความสะดวกและเป็นธรรมชาติมากขึ้น เช่น มีการพัฒนาก้านควบคุม (joystick) ซึ่งทำให้ผู้ใช้งานควบคุมหุ่นยนต์ได้สะดวกขึ้น โดยเฉพาะหุ่นยนต์แบบเคลื่อนที่ ที่ควบคุม โดยการใช้ปุ่ม ร่วมกันกับการส่งคำสั่งการเคลื่อนที่ไปยังหุ่นยนต์
หุ่นยนต์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์
หุ่นยนต์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์
ท่าทางต่างๆ เช่น ภาษามือ (sign language) ก็สามารถนำมาใช้สั่งการหุ่นยนต์ได้เช่นกัน โดยผู้ใช้จะสวมถุงมือป้อนข้อมูล (data gloves) ซึ่งระบบจะทำการตรวจสอบรูปแบบการยืดหรืองอของข้อมือและนิ้วมือ แล้วนำไปเปรียบเทียบกับรูปแบบที่เคยบันทึก หรือจดจำไว้
ก้านควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์
ก้านควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์
การควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกล (teleoperation) นอกจากผู้ควบคุมจะดูผลการควบคุม ผ่านจอแสดงผลแล้ว ยังสามารถสวมอุปกรณ์แสดงผล แบบสวมศีรษะ (head-mounted display) โดยภาพจะแสดงบนจอภาพขนาดเล็กจำนวน ๒ จอ สำหรับตาทั้ง ๒ ข้าง บางรุ่นสามารถแสดงภาพแบบ ๓ มิติ เพื่อให้ได้ข้อมูลระยะลึก หรือระยะใกล้-ไกลของวัตถุต่างๆ ภายในภาพ และบางรุ่นสามารถส่งเสียงแบบ ๓ มิติผ่านทางหูฟัง

หุ่นยนต์ที่บังคับโดยใช้ถุงมือป้อนข้อมูล อุปกรณ์แสดงผลแบบสวมศีรษะ และอุปกรณ์ตรวจับการหมุนของศีรษะ

อุปกรณ์ตรวจจับการหมุนศีรษะ (head tracker) ของผู้ควบคุม ภาพที่แสดงจะสอดคล้องกับการหมุนศีรษะของผู้ควบคุม ทำให้ผู้ควบคุมสามารถติดต่อ และควบคุมหุ่นยนต์ได้อย่างสะดวก และเป็นธรรมชาติ

หุ่นยนต์บางตัวได้รับการพัฒนาให้จดจำหน้าตาและท่าทางของผู้ใช้ โดยอาศัยเทคโนโลยีการมองเห็นของหุ่นยนต์ ซึ่งใช้กล้องเป็นตัวรับภาพ เพื่อแยกรูปแบบใบหน้าและท่าทางของผู้ใช้ โดยอาศัยความรู้เรื่องระบบภาพ และการประมวลผลภาพในคอมพิวเตอร์ บางระบบ ผู้ใช้สามารถใช้เสียงในการสั่งงานหุ่นยนต์ผ่านการรู้จำเสียง โดยหุ่นยนต์จะโต้ตอบกับผู้ใช้ผ่านทางท่าทาง หน้าจอ และ/หรือเสียงสังเคราะห์โดยผ่านทางลำโพง

สำหรับผู้สูงอายุหรือผู้พิการที่ไม่สามารถพึ่งตนเองได้นั้น สามารถใช้สัญญาณทางชีวภาพของร่างกาย เช่น การกลอกตาไป-มา กล้ามเนื้อ หรือสมอง มาใช้ควบคุมหุ่นยนต์ได้เช่นกัน

นอกจากการป้อนข้อมูลคำสั่งผ่านอุปกรณ์แล้ว การรับผลการทำงานของหุ่นยนต์ก็ถือเป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน ที่จะทำให้การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เช่น การมองท่าทางของหุ่นยนต์โดยตรง หรือผ่านทางจอแสดงผล การรับเสียงการทำงานหรือเสียงพูดที่เกิดจากการใช้คอมพิวเตอร์สังเคราะห์ขึ้น รวมทั้งการรับแรงป้อนกลับ (force feedback) ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกล เนื่องจากผู้ใช้สามารถรับรู้แรง ที่วัดได้จากตัวตรวจจับแรงที่ติดตั้งไว้ที่ตัวหุ่นยนต์ หรือปลายแขนหุ่นยนต์ และจะถูกนำมาประมวลผล แล้วส่งต่อมายังอุปกรณ์แสดงผลแรง เช่น ก้านควบคุมที่มีแรงป้อนกลับ หรือชุดแสดงผลแรงป้อนกลับแบบสวม (exoskeleton devices)
หุ่นยนต์ที่ติดตั้งชุดแสดงผลแรงป้อนกลับแบบสวม
หุ่นยนต์ที่ติดตั้งชุดแสดงผลแรงป้อนกลับแบบสวม
จะเห็นได้ว่า การติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์ เป็นศาสตร์ที่มีความจำเป็นอย่างมากในการสั่งงานและควบคุมหุ่นยนต์  ซึ่งมีตั้งแต่การติดต่อสื่อสารระดับพื้นฐาน เช่น การบังคับผ่านคันบังคับ หรือการพูดคุยโต้ตอบกับหุ่นยนต์ การติดต่อจะแสดงผลในรูปแบบต่างๆ เช่น ภาพ เสียง ซึ่งแรงที่ส่งกลับมาของหุ่นยนต์ทำให้การควบคุมหุ่นยนต์มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น  ในอนาคตหุ่นยนต์จะเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของมนุษย์มากขึ้น ทำให้การควบคุมหุ่นยนต์ให้ทำตามคำสั่ง ด้วยอุปกรณ์ควบคุมต่างๆ อาจไม่เพียงพอ หุ่นยนต์จำเป็นต้องมีความฉลาด สามารถตัดสินใจจากฐานความรู้ ความสัมพันธ์ของข้อมูลต่างๆ ที่มีอยู่ รวมถึงการเรียนรู้ข้อมูลใหม่ๆ แล้วนำมาตัดสินใจได้เอง หรือที่เรียกกันว่า หุ่นยนต์มีปัญญาประดิษฐ์ ซึ่งในการพัฒนาจำเป็นต้องใช้ความรู้ทางด้านคอมพิวเตอร์ขั้นสูงอย่างมาก
หุ่นยนต์ช่วยเดิน ที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการเดิน
หุ่นยนต์ช่วยเดิน ที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการเดิน
ในอนาคต การพัฒนาหุ่นยนต์จำเป็นต้องอาศัยแนวทางในวิทยาการ ๕ สาขาหลักดังนี้

๑. วิทยาการด้านปฏิสัมพันธ์  (Interaction)

หุ่นยนต์ต้องมีความสามารถในการทักทายมนุษย์ หรือแม้แต่หุ่นยนต์ด้วยกันเอง โดยผ่านการสั่งการด้วยเสียง หรือประสาทสัมผัสต่างๆ ปัญญาประดิษฐ์จะช่วยให้หุ่นยนต์เข้าใจความหมายเชิงกลุ่มคำหรือประโยค หรือการตีความหมาย จากสัญญาณอื่นๆ ได้

๒. วิทยาการด้านการเคลื่อนที่ (Locomotion)

ปัจจุบันหุ่นยนต์สามารถลุกขึ้น ยืน เดิน และวิ่งเหยาะๆ ได้แล้ว โดยอาศัยความรู้ความเข้าใจด้านพลศาสตร์ (dynamics) ซึ่งความรู้ในสาขานี้ ได้นำมาประยุกต์ใช้ในการพัฒนาแขน-ขาเทียมสำหรับผู้พิการ รวมไปถึงหุ่นยนต์ที่ช่วยอำนวยความสะดวก ในการเดินอีกด้วย

๓. วิทยาการด้านการนำทาง (Navigation)

หุ่นยนต์มีอุปกรณ์ตรวจรู้ที่เกี่ยวข้องกับการระบุตำแหน่งและการนำทาง ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าสิ่งที่มนุษย์มีมาตามธรรมชาติ เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้ตำแหน่งระบบจีพีเอสจากสัญญาณดาวเทียมอุปกรณ์ตรวจรู้ระบบอัลตราโซนิก ซึ่งสามารถจะพัฒนาไปเป็นยานยนต์อัจฉริยะได้ในอนาคต

๔. วิทยาการด้านการเคลื่อนย้ายชิ้นงาน (Manipulation)

หุ่นยนต์มีความสามารถในการหยิบจับเคลื่อนย้ายชิ้นงานได้หลายรูปแบบมากขึ้น โดยแขนของหุ่นยนต์ที่สามารถยืด-หด และปรับเปลี่ยนให้มีความเหมาะสมกับลักษณะการใช้งาน ทำให้หุ่นยนต์สามารถช่วยเหลือมนุษย์ได้มากขึ้น

๕. วิทยาการด้านอัจฉริยะ (Intelligence)

หุ่นยนต์ที่สามารถคิดเองได้นั้นไม่ได้มีอยู่แต่เพียงในภาพยนตร์เท่านั้น ปัจจุบันหุ่นยนต์ได้รับการพัฒนา จนกระทั่ง สามารถค้นหาคำตอบสำหรับปัญหาใหม่จากฐานข้อมูลเดิมที่มีอยู่ได้ โดยแนวโน้มที่หุ่นยนต์จะสามารถสร้างองค์ความรู้ได้ด้วยตัวเอง เช่นเดียวกับมนุษย์ มีความเป็นไปได้อย่างมากในอนาคต

อย่างไรก็ตาม ความฉลาดของหุ่นยนต์จะมีมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ใช้งานว่า ต้องการให้หุ่นยนต์นิ่งเฉย จนกว่าจะถูกถาม หรือให้มีความคิดเป็นของตัวเอง จนสามารถเป็นผู้ดูแลมนุษย์ในยามชราภาพได้ และเมื่อหุ่นยนต์สามารถมีความคิดเป็นของตัวเองแล้ว มนุษย์คงมีคำถามต่อไปอีกว่า “หุ่นยนต์จะยังคงรักษากฎเหล็ก ๓ ข้อ ได้อีกหรือไม่”
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป