การพัฒนาหุ่นยนต์ปีนป่ายเสาทรงกระบอกเลียนแบบกิ้งกือโดยใช้การหมุนของล้อไมโครสไปน์

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

นราวิชญ์ ตันติพิทักษ์โชติ, เปมิกา ฟง

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ศรัณย์ นวลจีน, เกรียงกมล สว่างศรี

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนกำเนิดวิทย์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2566

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

การปีนป่ายโครงสร้างสูง เป็นงานที่เสี่ยงอันตรายต่อการเกิดอุบัติเหตุจนบาดเจ็บหรือเสียชีวิต ทำให้เริ่มมีการพัฒนาหุ่นยนต์ปีนป่าย (Climbing robot) ขึ้นในช่วงปี ค.ศ. 1960 โดยมีข้อจำกัดและผิวที่ปีนป่ายได้ต่างกัน ขึ้นกับเทคนิคที่ใช้ยึดเกาะ (Adhesion) และเคลื่อนที่ (Locomotion) การยึดเกาะเสาต่างจากผนังแบนราบ เพราะต้องคำนึงความโค้งผิวด้วย วิธีที่มักใช้กันคือใช้ล้อรัดเสาให้แน่น ซึ่งเคลื่อนที่ได้ช้า ทั้งยังใช้ได้กับเสาที่ยึดเท่านั้น ต่อมาได้มีการพัฒนาหุ่นยนต์ปีนป่ายขึ้นโดยใช้ล้อ Microspine ร่วมกับโครงสร้างรูปตัว T ซึ่งเปลี่ยนการเคลื่อนที่บนพื้นราบไปยังผนังได้เอง พร้อมความเร็วการปีนที่สูงกว่า แต่ไม่สามารถใช้กับผิวโค้งได้ ทีมผู้พัฒนาจึงสนใจพัฒนาหุ่นยนต์เลียนแบบการม้วนตัวของกิ้งกือเพื่อเพิ่มพื้นที่สัมผัสของล้อให้สามารถรองรับการเคลื่อนที่จากพื้นราบเป็นผิวแนวดิ่งที่มีความโค้งของเสาทรงกระบอกได้ พร้อมกับพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องเพื่อเป็นประโยชน์ในการต่อยอดภายภาคหน้า

จากการศึกษาพบว่า หุ่นยนต์กิ้งกือสามารถปีนเสาและเปลี่ยนเฟสการเคลื่อนที่จากพื้นไปยังผิวราบแนวดิ่งได้เป็นอย่างดี แต่มีข้อจำกัดคือไม่สามารถเปลี่ยนเฟสการเคลื่อนที่จากพื้นแนวราบเป็นเสาแนวดิ่งได้ เนื่องจากหมุนข้อต่อเปลี่ยนทิศทางไปขณะเปลี่ยนเฟส เมื่อเพิ่มจำนวนชิ้นต่อโยงพบว่าหุ่นยนต์สามารถปีนป่ายได้เร็วยิ่งขึ้นหากชิ้นต่อโยงมีความเร็วรอบที่เท่ากันเพื่อป้องกันการหลุดจากพื้นผิวจากความไม่สมดุล ความเอียงของเสาที่เพิ่มขึ้นจะลดความเร็วการเคลื่อนที่ แต่รัศมีเสาไม่มีความสัมพันธ์กับความเร็วที่ชัดเจน ทั้งนี้แบบจำลองและต้นแบบที่พัฒนาขึ้นสามารถนำไปใช้ได้ในหลากหลายวัตถุประสงค์ทั้งในการซ่อมแซมเสาไฟฟ้า สำรวจลาดตระเวน แจ้งเตือนภัยพิบัติ เก็บเกี่ยวผลผลิต ต่อยอดเป็นหุ่นยนต์กรีดยางพาราอัตโนมัติ จนถึงการใช้งานในอุตสาหกรรมอวกาศ