วิทยาการหุ่นยนต์

Overview

วิทยาการหุ่นยนต์ เป็นศาสตร์ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่เป็นการบูรณาการกันระหว่างวิทยาการคอมพิวเตอร์ และวิศวกรรมศาสตร์ ครอบคลุมตั้งแต่แนวคิด การออกแบบ การผลิต การควบคุม และการประยุกต์ใช้งานหุ่นยนต์ จุดประสงค์หลักของวิทยาการหุ่นยนต์คือการออกแบบเครื่องจักรอัจฉริยะที่สามารถช่วยเหลือมนุษย์ในการทำงานในชีวิตประจำวัน และสร้างความปลอดภัยในการทำงาน โดยเป็นการประยุกต์ใช้ความรู้ข้ามศาสตร์ อาทิ วิศวกรรมคอมพิวเตอร์ วิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมไฟฟ้า วิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์ และวิศวกรรมซอฟต์แวร์

ชาโดว์ มือหุ่นยนต์

วิทยาการหุ่นยนต์ (อังกฤษ: robotics) เป็นศาสตร์ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่เป็นการบูรณาการกันระหว่างวิทยาการคอมพิวเตอร์ และวิศวกรรมศาสตร์ ครอบคลุมตั้งแต่แนวคิด การออกแบบ การผลิต การควบคุม และการประยุกต์ใช้งานหุ่นยนต์[1] จุดประสงค์หลักของวิทยาการหุ่นยนต์คือการออกแบบเครื่องจักรอัจฉริยะที่สามารถช่วยเหลือมนุษย์ในการทำงานในชีวิตประจำวัน และสร้างความปลอดภัยในการทำงาน โดยเป็นการประยุกต์ใช้ความรู้ข้ามศาสตร์ อาทิ วิศวกรรมคอมพิวเตอร์ วิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมไฟฟ้า วิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์ และวิศวกรรมซอฟต์แวร์[2][3]

ในปัจจุบัน วิทยาการหุ่นยนต์ได้พัฒนาเครื่องจักรที่สามารถทดแทนแรงงานมนุษย์และลอกเลียนแบบกิจกรรมของมนุษย์ได้หลากหลายสถานการณ์ โดยเฉพาะในงานที่มีลักษณะอันตราย (เช่น การตรวจสอบวัตถุปนเปื้อนกัมมันตรังสีและการปลดชนวนวัตถุระเบิด) งานในสายการผลิตอุตสาหกรรม หรือการทำงานในสภาวะแวดล้อมที่มนุษย์ไม่สามารถอาศัยอยู่ได้ เช่น อวกาศและใต้ทะเลลึก นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติหรือโครงสร้างทางชีวภาพ (Bio-inspired Robotics) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการเคลื่อนที่และการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน[4]

แนวคิดการประดิษฐ์เครื่องจักรที่ทำงานได้โดยอัตโนมัติสามารถย้อนกลับไปได้ตั้งแต่สมัยคลาสสิก ทว่าการวิจัยเชิงระบบเพื่อการใช้งานจริงเพิ่งเริ่มต้นอย่างจริงจังในคริสต์ศตวรรษที่ 20 ในช่วงต้นคริสต์ศตวรรษที่ 21 วิทยาการหุ่นยนต์เป็นสาขาวิชาที่เติบโตอย่างก้าวกระโดดจากการขับเคลื่อนของเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ โดยเฉพาะความก้าวหน้าในด้านปัญญาประดิษฐ์เชิงกายภาพ (Embodied AI) และโมเดลภาษา-การมองเห็น-และการกระทำ (Vision-Language-Action Models) ซึ่งช่วยเปลี่ยนผ่านจากการเขียนโค้ดคำสั่งที่ซับซ้อนในอดีต ไปสู่การที่หุ่นยนต์สามารถรับคำสั่งและสื่อสารกับมนุษย์ได้โดยตรงผ่านภาษาธรรมชาติ (Natural Language) ท่าทาง หรือการแสดงออกทางสีหน้า ทำให้ผู้ใช้งานทั่วไปสามารถควบคุมหุ่นยนต์ได้ง่ายยิ่งขึ้น[5]

นอกจากนี้ วิทยาการหุ่นยนต์ยังขยายขอบเขตการวิจัยไปสู่จุดประสงค์ที่หลากหลาย ทั้งการใช้งานในครัวเรือน การทหาร และการแพทย์ โดยเฉพาะการพัฒนานาโนบอท (Nanorobotics) สำหรับการรักษาโรคในระดับเซลล์[6] รวมถึงการผสมผสานองค์ความรู้ร่วมกับนาโนเทคโนโลยี และวิศวกรรมชีวภาพ เพื่อปฏิวัติวงการเทคโนโลยีสมัยใหม่ในอนาคต

นิรุกติศาสตร์

วิทยาการหุ่นยนต์เป็นคำที่ทับศัพท์จากภาษาอังกฤษคำว่า Robotic มีรากศัพท์มาจากคำว่า Robot คำนี้ถูกเผยแพร่สู่สาธารณะครั้งแรกโดยนักเขียนขาวเช็กชื่อ คาเรล ชาเปค ในบทละครชื่อ ห.ส.ร. (หุ่นยนต์สากลราวี) เผยแพร่ในปี ค.ศ. 1920[7] รากศัพท์ของคำว่า Robot มาจากคำภาษาสลาฟว่า Robota อันหมายถึง คนรับใช้ บทละคร ห.ส.ร.เปิดฉากในโรงงานผลิตเหล่ามนุษย์เทียมที่เรียกว่า “โรบ็อท” สิ่งมีชีวิตที่มีหน้าตาและท่าทางคล้ายมนุษย์ คล้ายกับแนวคิดเรื่องหุ่นยนต์แอนดรอยด์ในปัจจุบัน คาเรล ชาเปคกล่าวว่าเขาไม่ได้เป็นผู้คิดคำดังกล่าว แต่เป็นพี่ชายของเขาชื่อ โยเซฟ ชาเปค จากจดหมายสั้นที่เขาได้เขียนถึงพจนานุกรมภาษาอังกฤษอ็อกซ์เฟิร์ด[8][9]

คำว่า Robotics ถูกใช้ครั้งแรกในหนังสือนวนิยายวิทยาศาสตร์ของไอแซค อาซิมอฟ ในเรื่องที่ชื่อว่า รันอะเบาท์ ตีพิมพ์ในเดือนพฤษภาคม ปี ค.ศ. 1942 ในวารสาร แอสโทวดิง ไซเอินซ์ ฟิกชัน[10] อาซิมอฟเป็นผู้บัญญัติกฎ 3 ข้อของหุ่นยนต์ อันเป็นแนวคิดที่แพร่หลายในวงการนิยายวิทยาศาสตร์ในเวลาต่อมา[11]

การจัดประเภทของหุ่นยนต์

แบ่งตามวิวัฒนาการและระบบควบคุม

การแบ่งประเภทของหุ่นยนต์ตามยุคสมัยของเทคโนโลยีระบบควบคุมและระดับปัญญาประดิษฐ์ สามารถแบ่งออกเป็นยุคสำคัญได้ดังนี้:

  • รุ่นที่ 1 หุ่นยนต์ทำตามคำสั่งล่วงหน้า (Playback / Sequence Robot): เป็นหุ่นยนต์แขนกลยุคแรกที่มีระบบควบคุมไม่ซับซ้อน ทำงานเคลื่อนไหวซ้ำ ๆ ตามชุดคำสั่งหรือพิกัดที่ถูกบันทึกไว้ในหน่วยความจำล่วงหน้าโดยไม่สามารถปรับเปลี่ยนตามสภาพแวดล้อมได้
  • รุ่นที่ 2 หุ่นยนต์เรียนรู้ด้วยการสอน (Playback Robot with Learning): หุ่นยนต์ที่สามารถจดจำรูปแบบการเคลื่อนไหวผ่านการควบคุมหรือนำทางโดยผู้ปฏิบัติงานมนุษย์ (Lead-through/Walk-through programming) แล้วนำชุดข้อมูลกลไกนั้นมาปฏิบัติซ้ำเองได้
  • รุ่นที่ 3 หุ่นยนต์ควบคุมด้วยเซนเซอร์ (Sensor-controlled Robot): หุ่นยนต์ที่เริ่มมีระบบประมวลผลผ่านคอมพิวเตอร์ ร่วมกับการใช้เซนเซอร์ตรวจจับสภาพแวดล้อม (เช่น เซนเซอร์สัมผัส หรือกล้องระบบทัศนศาสตร์) ทำให้ระบบสามารถปรับเปลี่ยนการเคลื่อนไหวขั้นพื้นฐานตามการเปลี่ยนแปลงของวัตถุได้
  • รุ่นที่ 4 หุ่นยนต์ฉลาดรู้คิด (Cognitive / AI-driven Robot): หุ่นยนต์ที่ทำงานร่วมกับเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) สามารถตัดสินใจ วางแผนเส้นทาง และแก้ปัญหาเฉพาะหน้าในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนได้ด้วยตนเอง
  • รุ่นที่ 5 หุ่นยนต์ปัญญาประดิษฐ์เชิงกายภาพ (Embodied AI Robot): หุ่นยนต์ยุคปัจจุบัน (ทศวรรษที่ 2020 เป็นต้นมา) ที่ผสานรวมโมเดลพื้นฐาน (Foundation Models) และระบบรับรู้ประสาทสัมผัสหลายรูปแบบ (Multimodal Perception) ทำให้สามารถเข้าใจคำสั่งภาษาธรรมชาติตลอดจนบริบททางกายภาพรอบตัว และเรียนรู้ทักษะใหม่ ๆ ได้จากการสังเกตการณ์

แบ่งตามลักษณะโครงสร้างทางกายภาพ

  1. หุ่นยนต์ข้อต่อกลหรือแขนกลอุตสาหกรรม (Articulated Robot): หุ่นยนต์กลุ่มที่มีฐานติดตั้งอยู่กับที่แต่มีข้อต่อหมุนควบคุมได้หลายทิศทาง โครงสร้างถูกออกแบบมาเพื่อย้ายชิ้นส่วนหรืออุปกรณ์ปลายแขน (End-effector) ไปยังพิกัดที่กำหนดในพื้นที่ทำงานอย่างแม่นยำ ครอบคลุมถึงหุ่นยนต์ชนิดคาร์ทีเซียน (Cartesian Robot) ที่เคลื่อนที่ตามแนวแกนเส้นตรง มักใช้ในสายการผลิตและประกอบชิ้นส่วนยานยนต์
  2. หุ่นยนต์เคลื่อนที่ (Mobile Robot): หุ่นยนต์ที่มีความสามารถในการเคลื่อนย้ายตำแหน่งตัวเองได้ โดยอาศัยระบบล้อ สายพาน หรือแพลตฟอร์มขับเคลื่อนอัตโนมัติ (เช่น AGV และ AMR) ควบคุมระยะไกลหรือขับเคลื่อนได้เองผ่านระบบนำทางอัจฉริยะ (SLAM) และเซนเซอร์หลบหลีกสิ่งกีดขวาง ใช้สำหรับการขนส่งสินค้าในคลังสินค้าและสายการผลิตปัจจุบัน
  3. หุ่นยนต์แอนดรอยด์ (Humanoid / Android): หุ่นยนต์ที่ออกแบบให้มีรูปร่าง โครงสร้างอวัยวะ และลักษณะการเคลื่อนไหวเลียนแบบมนุษย์ ในปัจจุบัน (ปี 2026) หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ได้ก้าวข้ามจากขั้นงานวิจัยในห้องปฏิบัติการไปสู่การนำมาใช้งานจริงในเชิงพาณิชย์และภาคอุตสาหกรรม โดยปัญหาดั้งเดิมเรื่องการทรงตัวเดินสองขา (Bipedal Locomotion) และการรักษาสมดุลแบบพลวัต ได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพสูงและยืดหยุ่นด้วยเทคโนโลยีการเรียนรู้เชิงลึกและการควบคุมแบบเรียลไทม์[12]
    iCub หุ่นยนต์แอนดรอยด์ในงานนิทรรศกาล Festival Economia 2018
  4. หุ่นยนต์เลียนแบบสิ่งมีชีวิตหรือหุ่นยนต์ซูมอร์ฟิก (Zoomorphic Robot): หุ่นยนต์ที่มีการออกแบบและระบบการเคลื่อนที่เลียนแบบพฤติกรรมหรือโครงสร้างทางชีวภาพของสัตว์ เช่น หุ่นยนต์สี่ขา (Quadrupedal Robot) หุ่นยนต์งู หรือหุ่นยนต์ปลา มีจุดประสงค์หลักเพื่อใช้ในการปฏิบัติภารกิจในภูมิประเทศที่เข้าถึงยาก หรือพื้นที่ภัยพิบัติ เช่น พื้นผิวขรุขระ แอ่งโคลน หรือการสำรวจใต้ทะเลลึก[13]
  5. หุ่นยนต์ไฮบริด (Hybrid Robot): หุ่นยนต์ที่มีการผสมผสานโครงสร้างทางกายภาพตั้งแต่สองประเภทขึ้นไปเข้าด้วยกัน เพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการทำงาน เช่น หุ่นยนต์สี่ขาเลียนแบบสัตว์ที่ติดตั้งล้อเสริมไว้ที่ปลายขา เพื่อให้สามารถวิ่งทำความเร็วบนพื้นราบและเปลี่ยนไปใช้วิธีเดินก้าวข้ามสิ่งกีดขวางในพื้นที่ขรุขระได้

ประวัติศาสตร์วิทยาการหุ่นยนต์

ในปี ค.ศ. 1948 (พ.ศ. 2491) นอร์เบิร์ต วีเนอร์ (Norbert Wiener) นักคณิตศาสตร์ชาวอเมริกัน ได้บัญญัติหลักการของไซเบอร์เนติกส์ (Cybernetics)[14] อันเป็นพื้นฐานสำคัญของสาขาวิชาวิทยาการหุ่นยนต์ในเวลาต่อมา

หุ่นยนต์ระบบอัตโนมัติเพิ่งจะมีปรากฏในช่วงหลังของคริสต์ศตวรรษที่ 20 หุ่นยนต์ดิจิทัลตัวแรกที่สามารถโปรแกรมได้ด้วยระบบคอมพิวเตอร์มีชื่อว่า “ยูนิเมต” (Unimate)[15] ถูกติดตั้งใช้งานในปี ค.ศ. 1961 (พ.ศ. 2504) เพื่อใช้ยกแท่งเหล็กร้อนออกจากเครื่องฉีดอลูมิเนียม (Die Casting Machine) มาวางเรียงซ้อนกัน ในปัจจุบันมีการใช้หุ่นยนต์เพื่อการพาณิชย์และอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานที่รวดเร็ว มีคุณภาพ และลดต้นทุนเมื่อเทียบกับแรงงานมนุษย์ หุ่นยนต์มักถูกนำไปใช้ในงานที่สกปรก อันตราย หรือเป็นงานที่เกินขีดความสามารถของมนุษย์ เช่น การผลิตสินค้าในโรงงานอุตสาหกรรม การประกอบชิ้นส่วนยานยนต์ การบรรจุภัณฑ์ อุตสาหกรรมเหมืองแร่ การขนส่ง การสำรวจอวกาศและใต้ทะเลลึก การผ่าตัดทางการแพทย์ การทหารและการสงคราม การวิจัยในห้องปฏิบัติการ ตลอดจนระบบการผลิตจำนวนมาก (Mass Production)

ปี (ค.ศ.) ชื่อหุ่นยนต์ / สิ่งประดิษฐ์ ผู้ประดิษฐ์ / หน่วยงาน เหตุการณ์สำคัญ
300 ปีก่อนคริสตกาล – หยานซี (Yan Shi) เอกสารลายลักษณ์อักษรแรกที่กล่าวถึงวิทยาการหุ่นยนต์ ปรากฏในคัมภีร์ลัทธิเต๋าชื่อ "เลี่ยจื่อ" (Lie Zi) บันทึกการเข้าพบอุปราชมู่แห่งแคว้นโจว โดยหยานซีได้สร้างสิ่งประดิษฐ์จักรกลที่มีรูปร่างและขนาดคล้ายมนุษย์มาแสดง
400 ปีก่อนคริสตกาล พิราบบิน (The Flying Pigeon) อาร์คีตัสแห่งทาเรนตุม (Archytas of Tarentum) มีการประดิษฐ์นกไม้จำลองที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานไอน้ำ ซึ่งสามารถบินได้ในระยะสั้น ๆ
คริสต์ศตวรรษที่ 1 ออโตมาตา (Automata) แฮรอนแห่งอเล็กซานเดรีย และคณะ แฮรอนแห่งอเล็กซานเดรีย (Heron of Alexandria) ได้เขียนตำรา “Pneumatica and Automata” บรรยายถึงเครื่องกลอัตโนมัติมากกว่า 100 ชนิด อาทิ เครื่องพ่นไฟ เครื่องหยอดเหรียญ และเครื่องดนตรีพลังงานลม
1206 วงดนตรีออโตมาตา (Robot Band) อัลจาซารี (Al-Jazari) วิศวกรมุสลิมประดิษฐ์หุ่นยนต์วงดนตรีมนุษย์กลบนเรือจำลองที่สามารถตั้งโปรแกรมการทำงานด้วยกลไกเพลาลูกเบี้ยว ขับเคลื่อนด้วยแรงดันน้ำ รวมถึงออโตมาตารูปนกยูงและเครื่องล้างมืออัตโนมัติ
1495 อัศวินจักรกล (Mechanical Knight) เลโอนาร์โด ดา วินชี (Leonardo da Vinci) มีการค้นพบพิมพ์เขียวการออกแบบหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ในชุดเกราะอัศวิน ซึ่งสามารถขยับแขน คอ และอ้าปากได้ผ่านระบบรอกและเกียร์
1738 เป็ดกล (Digesting Duck) ฌัก เดอ โวกองซง (Jacques de Vaucanson) ประดิษฐ์เป็ดกลออโตมาตาที่มีความสามารถจำลองพฤติกรรมสิ่งมีชีวิต เช่น การขยับปีก กินอาหาร และขับถ่ายสิ่งจำลองออกมาได้
1898 เทเลออโตเมชัน (Teleautomaton) นิโคลา เทสลา (Nikola Tesla) นำเสนอเรือบังคับวิทยุลำแรกของโลกในงานนิทรรศการระบบไฟฟ้า ควบคุมระยะไกลด้วยคลื่นสัญญาณวิทยุ
1921 หุ่นยนต์ อาร์.ยู.อาร์. (R.U.R.) คาเรล ชาเปก (Karel Čapek) คำว่า "โรบอท" (Robot) ถูกเผยแพร่และใช้งานในฐานะมนุษย์กลเป็นครั้งแรกผ่านบทละครไซไฟเรื่อง R.U.R. (Rossum's Universal Robots)
1939–1940 เอเลคโทร (Elektro) เวสติงเฮาส์ (Westinghouse) หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ความสูง 7 ฟุต จัดแสดงในงาน World's Fair สามารถเดิน พูดคุย (ผ่านเครื่องเล่นแผ่นเสียง) และสูบบุหรี่ได้
1946 เวิร์ลวินด์ (Whirlwind) สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) พัฒนาคอมพิวเตอร์ดิจิทัลเครื่องแรกที่สามารถประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ ซึ่งส่งผลต่อระบบควบคุมหุ่นยนต์ในเวลาต่อมา
1948 เอลซี และ เอลเมอร์ (Elsie & Elmer) วิลเลียม เกรย์ วอลเตอร์ (W. Grey Walter) หุ่นยนต์เต่ากล (Machina Speculatrix) ที่แสดงพฤติกรรมพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต สามารถเคลื่อนที่หาแสงและหลบสิ่งกีดขวางได้เอง
1956 ยูนิเมต (Unimate Patent) จอร์จ เดโวล และ โจเซฟ เอนเกลเบอร์เกอร์ จดสิทธิบัตรหุ่นยนต์แขนกลอุตสาหกรรมและก่อตั้งบริษัท Unimation ซึ่งเป็นบริษัทหุ่นยนต์เชิงพาณิชย์แห่งแรกของโลก
1961 ยูนิเมต (Unimate) จอร์จ เดโวล (George Devol) หุ่นยนต์แขนกลอุตสาหกรรมตัวแรกของโลก ถูกนำไปติดตั้งใช้งานจริงในสายการผลิตของ เจนเนอรัลมอเตอร์ส (GM)
1967 วาบอต-1 (WABOT-1) มหาวิทยาลัยวาเซดะ หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์อัจฉริยะตัวแรกของโลก สามารถเดินสองขา สื่อสารภาษาญี่ปุ่น ตรวจจับระยะด้วยเซนเซอร์ ทัศนศาสตร์ และหูเทียม
1971 มาร์ส 3 (Mars 3) สหภาพโซเวียต ยานสำรวจและหุ่นยนต์เดินได้ตัวแรกที่ลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคารสำเร็จ แต่ขาดการติดต่อหลังลงจอดเพียง 20 วินาที[16]
1973 ฟามูลัส (Famulus) คูก้า (KUKA) หุ่นยนต์อุตสาหกรรมตัวแรกของโลกที่มีแกนหมุนควบคุมด้วยระบบไฟฟ้าอิสระถึง 6 แกน
1974 ไออาร์บี 6 (IRB 6) เอบีบี (ABB) หุ่นยนต์อุตสาหกรรมเชิงพาณิชย์ตัวแรกของโลกที่ควบคุมการทำงานด้วยไมโครคอมพิวเตอร์ (Microcomputer) ทั้งระบบ
1975 พูม่า (PUMA) วิกเตอร์ ไชน์แมน (Victor Scheinman) พัฒนาแขนกลหุ่นยนต์ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง (Programmable Universal Machine for Assembly) ภายใต้บริษัท Unimation
1976 ไวกิ้ง 1 (Viking 1) นาซา (NASA) ยานสำรวจอวกาศลำแรกของสหรัฐอเมริกาที่ลงจอดบนดาวอังคารและใช้แขนกลหุ่นยนต์เก็บตัวอย่างดินมาวิเคราะห์ชีววิทยา[17]
1978 เฟรดดี้ (Freddy I & II) พาทริเซีย แอมเบอร์ และ โรบิน ป็อปเปิลสโตน พัฒนาภาษา RAPT ซึ่งเป็นภาษาโปรแกรมหุ่นยนต์ยุคแรก ๆ ที่ช่วยให้แขนกลสามารถระบุตำแหน่ง รูปร่าง และตอบสนองต่อระบบรับรู้จำลองได้
1982 นวนิยายซีรีส์หุ่นยนต์ ไอแซค อสิมอฟ (Isaac Asimov) ตีพิมพ์รวมเรื่องสั้น The Complete Robot โดยมีการบัญญัติ "กฎข้อที่ศูนย์" เสริมเข้ากับกฎสามข้อของหุ่นยนต์ เพื่อให้นิยายมีมิติทางจริยธรรมที่ปกป้องมนุษยชาติในภาพรวม
2000–2011 อะซิโม (ASIMO) ฮอนด้า (Honda) เปิดตัวและพัฒนาหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์เดินสองขาที่ก้าวหน้าที่สุดในยุคนั้น สามารถวิ่ง ทรงตัว เปิดขวดน้ำ และปฏิสัมพันธ์กับมนุษย์ ก่อนจะยุติการพัฒนาและปลดเกษียณอย่างเป็นทางการในปี ค.ศ. 2022
2016 โซเฟีย (Sophia) แฮนสัน โรโบติกส์ (Hanson Robotics) หุ่นยนต์แอนดรอยด์ที่เปิดระบบและมีชื่อเสียงระดับโลกจากการจำลองสีหน้า แววตา และการตอบโต้บทสนทนาสดกับมนุษย์จนได้รับสัญชาติพลเมือง
2021–2023 โมเดลปัญญาประดิษฐ์หุ่นยนต์ (RT-1 / RT-2) กูเกิล ดีปมายด์ (Google DeepMind) การเปลี่ยนผ่านครั้งสำคัญสู่ยุค "Embodied AI" ด้วยการพัฒนาโมเดล Vision-Language-Action (VLA) ทำให้หุ่นยนต์สามารถรับคำสั่งเป็นภาษาธรรมชาติที่ซับซ้อนจากมนุษย์ และแปลงเป็นพฤติกรรมการควบคุมฮาร์ดแวร์ได้โดยตรง[18]
2024–2026 หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ยุคใหม่ (Optimus / Figure) เทสลา (Tesla), ฟิกเกอร์ AI (Figure AI) ฯลฯ เกิดการแข่งขันเชิงพาณิชย์ในตลาดหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์อย่างก้าวกระโดด มีการส่งมอบหุ่นยนต์อัจฉริยะ (เช่น Tesla Optimus และ Figure 01) เข้าไปทดลองทำงานร่วมกับมนุษย์ในโรงงานอุตสาหกรรมและคลังสินค้า โดยหุ่นยนต์สามารถเรียนรู้งานผ่านการมองเห็นและการสั่งงานด้วยเสียงพูดภาษาธรรมชาติได้อย่างสมบูรณ์

ลักษณะของหุ่นยนต์ 3 ประการ

หุ่นยนต์มีหลายประเภทสำหรับใช้งานในภูมิประเทศที่หลากหลายและการใช้งานที่แตกต่างกัน แม้ว่าหุ่นยนต์จะมีความหลายหลายในการใช้งานและรูปร่าง โครงสร้างของหุ่นยนต์ทั้งหมดจะมีความเหมือนกันอยู่ 3 ด้าน ประกอบด้วย

เครื่องกลของหุ่นยนต์ ช่วยให้หุ่นยนต์แก้ปัญหาที่เผชิญในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

1. ด้านเครื่องกล: หุ่นยนต์ทั้งหมดสร้างขึ้นจากเครื่องกล มีรูปทรงการออกแบบสำหรับทำงานใดงานหนึ่งให้สำเร็จ เช่น หุ่นยนต์ที่ออกแบบสำหรับการเคลื่อนที่บนพื้นผิวที่มีฝุ่นหนา อาจใช้ตีนตะขาบในการเคลื่อนที่ ลักษณะทางเครื่องกลดังกล่าวมากจากการที่ผู้ประดิษฐ์ต้องการทำงานให้สำเร็จโดยคำนึงถึงฟิสิกส์ของสภาพแวดล้อมโดยรอบ กล่าวคือรูปร่างหุ่นยนต์มีปัจจัยจากหน้าที่การใช้งาน

วงจรดิจิทัล (Digital Circuit) สำคัญมากต่อการทำงานของระบบต่าง ๆ ในหุ่นยนต์

2. ด้านไฟฟ้า: หุ่นยนต์มีส่วนประกอบทางไฟฟ้าสำหรับการให้พลังงานขับเคลื่อนและควบคุมกลไกภายใน อาทิ หุ่นยนต์ตีนตะขาบต้องมีแหล่งพลังงานเพื่อที่จะเคลื่อนที่ พลังงานที่ว่าอยู่ในรูปของไฟฟ้าที่วิ่งผ่านสายลวดไฟฟ้า มีต้นกำเนิดจากแบตเตอรี่ เป็นวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย แม้แต่เครื่องจักรที่ใช้น้ำมันก็ยังต้องใช้กระแสไฟฟ้าในการทำให้เกิดกระบวนการสันดาป เป็นสาเหตุที่ว่าทำไมเครื่องจักรที่ใช้น้ำมันอย่างรถยนต์ ถึงต้องมีแบตเตอรี่ ในด้านไฟฟ้าของหุ่นยนต์มีประโยชน์ในการเคลื่อนที่ (โดยใช้มอเตอร์), การตรวจจับเซนเซอร์ (เมื่อมีการวัดสัญญาณทางไฟฟ้า เช่น ความร้อน, เสียง, พิกัด และสถานะพลังงาน) และการควบคุม (หุ่นยนต์ใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อทำให้มอเตอร์และเซนเซอร์มีการทำงาน)

3. ด้านโปรแกรม: หุ่นยนต์ต้องมีการใช้ภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการทำงาน โปรแกรมคือวิธีการที่หุ่นยนต์ตัดสินใจว่าจะทำอะไร อย่างไร เมื่อไหร่ ยกตัวอย่างเช่น ในหุ่นยนต์ตีนตะขาบ การที่หุ่นยนต์จะเคลื่อนที่ผ่านถนนลูกรังอาจต้องมีการปรับโครงสร้างเครื่องกลและรับพลังงานในปริมาณที่เหมาะสมจากแบตเตอรี่ แต่หุ่นยนต์จะไม่มีการขยับเขยื้อนเลยหากไม่มีการโปรแกรมมันให้เคลื่อนไหว โปรแกรมคือหัวใจสำคัญของหุ่นยนต์ หุ่นยนต์อาจมีโครงสร้างและวงจรไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม แต่หากโปรแกรมของหุ่นยนต์มีการออกแบบสั่งการที่ไม่มีประสิทธิภาพ งานที่หุ่นยนต์ทำได้จะไม่สัมฤทธิ์ผลตามที่คาดหมาย หรือไม่มีการทำงานเลยแม้แต่น้อย

โปรแกรมหุ่นยนต์มีอยู่ 3 แบบ: ควบคุมระยะไกล (Remote Control), ปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence) และแบบลูกผสม (Hybrid) โปรแกรมควบคุมระยะไกลมีคำสั่งที่ติดตั้งไว้และจะทำงานเมื่อได้รับสัญญาณจากแหล่งควบคุม อาทิ มนุษย์ที่ควบคุมอุปกรณ์รีโมทคอนโทรล เครื่องมือที่ถูกควบคุมโดยมนุษย์จะถูกมองว่าเป็นเรื่องของระบบอัตโนมัติ มากกว่าที่จะเป็นเรื่องวิทยาการหุ่นยนต์ หุ่นยนต์ที่ใช้ปัญญาประดิษฐ์จะมีการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมด้วยตัวเองโดยไม่ต้องมีแหล่งควบคุม และสามารถตัดสินใจแก้ปัญหาที่พบด้วยโปรแกรมที่ติดตั้งไว้ ส่วนหุ่นยนต์ลูกผสมสามารถตัดสินใจได้เองจากโปรแกรมที่ตั้งไว้ เป็นการผสานกันระหว่างโปรแกรมสองแบบ AI และ RC

ส่วนประกอบ

แหล่งพลังงาน

ในปัจจุบัน แบตเตอร์รี่คือแหล่งพลังงานส่วนใหญ่ของหุ่นยนต์ มีตั้งแต่แบตเตอรี่แบบตะกั่ว-กรดที่มีความปลอดภัยสูงและมีอายุในการใช้งานที่ยาวนาน แต่มีน้ำหนักมาก ไปจนถึงแบตเตอร์รี่แบบเงิน-แคดเมียมที่มีขนาดเล็กกว่าแต่มีราคาแพง การออกแบบหุ่นยนต์ที่ใช้แบตเตอร์รี่ต้องมีการคำนึงถึงปัจจัยด้านความปลอดภัย, อายุการใช้งาน และน้ำหนัก เครื่องกำเนิดไฟฟ้า อาทิ เครื่องยนต์สันดาปภายใน ก็สามารถนำมาใช้ในหุ่นยนต์ได้เช่นกัน แต่การออกแบบกลไกการทำงานจะมีความซับซ้อนและต้องใช้เชื้อเพลิงขับเคลื่อน ต้องมีการระบายความร้อน และจะมีน้ำหนักมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับหุ่นยนต์ที่ใช้แบตเตอร์รี่ การโยงสายไฟเข้ากับหุ่นยนต์จะช่วยให้หุ่นยนต์ไม่ต้องมีเซลล์ไฟฟ้าหรือเครื่องสันดาบในตัวเครื่อง ทำให้มีข้อได้เปรียบในเรื่องน้ำหนักที่เบาและลดขนาดหุ่นยนต์ อย่างไรก็ตามการออกแบบนี้จะทำให้หุ่นยนต์ต้องมีสายเคเบิลโยงกับตัวเครื่องอยู่ตลอดเวลา

หุ่นยนต์สำรวจดาวอังคาร InSight ของ NASA ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ด้วยเซลล์สุริยะในการทำงานที่ห่างไกลบนพื้นผิวของดาวอังคาร

แหล่งพลังงานอื่น ๆ ที่มีความเป็นไปได้ในอนาคต:

  • แก๊สอัดแน่น
  • เซลล์สุริยะ
  • ไฮโดรลิกส์ (ของเหลว)
  • ขยะชีวภาพ โดยการย่อยสลายอาหารของแบคทีเรีย
  • นิวเคลียร์

ตัวกระตุ้น

ตัวกระตุ้น (Actuator) คือมอเตอร์ที่รับผิดชอบสำหรับการเคลื่อนไหวหรือการควบคุมกลไกหรือระบบ ทำงานเสมือนกล้ามเนื้อของหุ่นยนต์ด้วยพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งพลังงาน จากนั้นก็แปลงพลังงานนั้นให้เป็นการเคลื่อนไหว เช่น กระตุ้นให้หัวพิมพ์ฉีดสีออกมา หรือกระตุ้นให้ก้ามปูเบรกจับเข้ากับล้อ เป็นต้น ปัจจุบัน ตัวกระตุ้นไฟฟ้าแบบวงล้อ, แบบเกียร์ และแบบเส้นตรง (Linear actuator) นิยมใช้กันในหุ่นยนต์อุตสาหกรรม ปัจจุบันนี้เริ่มมีการนำตัวกระตุ้นแบบใหม่เข้ามาใช้งาน เช่น แรงดันอากาศ, สารเคมี, แรงดันไฮโดรลิกส์ เป็นต้น

เซนเซอร์

เซนเซอร์ (Sensor) ทำให้หุ่นยนต์สามารถรับข้อมูลการวัดค่าจากสิ่งแวดล้อม หรือ ส่วนประกอบที่อยู่ภายในหุ่นยนต์ ซึ่งจำเป็นอย่างมากในการทำงานของหุ่นยนต์ และ ตอบสนองกับสิ่งแวดล้อมที่เปลี่ยนไปด้วยการคำนวณที่เหมาะสม การวัดค่าจากเซนเซอร์ทำไปเพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย เช่น การเตือนภัยด้านควมปลอดภัยจากสิ่งแวดล้อมและความผิดพลาดของระบบภายใน และ เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับงานที่หุ่นยนต์ทำแบบเรียลไทม์

แขนกล

ในสาขาวิทยาการหุ่นยนต์ แขนกล (Manipulator) คือเครื่องมือในการเคลื่อนสิ่งของโดยที่ผู้ควบคุมไม่ต้องสัมผัสโดยตรง แขนกลหุ่นยนต์มีการใช้งานที่หลากหลายในปัจจุบัน เช่น การเชื่อมโลหะ, การผ่าตัด และ การประกอบชิ้นส่วนยานยนต์[19]

การตอบสนองกับสภาพแวดล้อมและการนำทาง

หุ่นยนต์เรือใบอัตโนมัติ Vaimos

หุ่นยนต์ส่วนมากในปัจจุบันใช้มนุษย์ควบคุมและทำงานในพื้นที่สภาวะแวดล้อมที่จำกัด อย่างไรก็ตามในปัจจุบัน เริ่มมีการใช้หุ่นยนต์ที่สามารถทำงานและเคลื่อนที่ในพื้นที่ที่กว้างขวางและหลากหลายแบบ หุ่นยนต์ประเภทนี้จำเป็นต้องใช้ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์สำหรับการนำทาง สำหรับการทำงานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายเหล่านั้น การทำงานของหุ่นยนต์เหล่านี้อาจถูกขัดขวางได้เมื่อมีสิ่งกีดขวางที่ไม่ได้โปรแกรมไว้ หุ่นยนต์ที่มีความซับซ้อน เช่น ASIMO และ Meinü robot มีความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์สำหรับการนำทาง มากกว่าหุ่นยนต์ทั่วไป รวมไปถึงรถยนต์ไร้คนขับ, หุ่นยนต์รถอัตโนมัติ และ DARPA Grand Challenge มีเซนเซอร์ตรวจจับสภาวะแวดล้อมที่ดี สามารถนำทางได้โดยใช้ข้อมูลที่ได้รับ หุ่นยนต์ประเภทนี้มีระบบ GPS หรือ เรดาร์ระบุตำแหน่ง พร้อมกับอุปกรณ์เซนเซอร์เก็บข้อมูลอื่น เช่น กล้องวิดีโอ ไลดาร์ และ ระบบนำทางเฉื่อย (inertial navigation system) สำหรับการนำทางที่ดีขึ้นระหว่างพิกัดสองจุด

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์และหุ่นยนต์

หุ่นยนต์ C3PO และ R2D2 จากภาพยนตร์สตาร์วอร์ส

ในการรับคำสั่งที่ซับซ้อนจากมนุษย์ หุ่นยนต์จำเป็นที่จะต้องมีระบบประสาทสัมผัสที่ชาญฉลาดและทำงานสอดประสานกัน (multimodal perception) เพื่อให้หุ่นยนต์ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมที่ไม่ได้จำกัดอยู่แต่ภายในโรงงานอุตสาหกรรม การมีหุ่นยนต์ที่มนุษย์สามารถออกคำสั่งได้มีความสำคัญอย่างยิ่ง การมีปฏิสัมพันธ์กับหุ่นยนต์[20] ในปัจจุบัน ได้เปลี่ยนผ่านจากการเขียนโปรแกรมด้วยโค้ดคำสั่งที่ซับซ้อน ไปสู่การสั่งงานที่ง่ายดายด้วยภาษาธรรมชาติ โดยผู้ใช้งานทั่วไปไม่จำเป็นต้องมีความรู้เชิงเทคนิ8หรือวิศวกรรมหุ่นยนต์เชิงลึก[21][22]

ในนวนิยายวิทยาศาสตร์ นักเขียนนิยายมักจะจินตนาการให้หุ่นยนต์สามารถสื่อสารกับมนุษย์ด้วยท่าทาง คำพูด และ การแสดงออกทางสีหน้า โดยใช้ภาาาธรรมชาติแบบที่มนุษย์ทั่วไปใช้ แทนการเขียนโปรแกรมด้วยโค้ด ใช้การพูดโดยใช้ภาษาธรรมชาติแบบมนุษย์ ไม่ใช่ธรรมชาติโดยพื้นฐานของหุ่นยนต์ การที่หุ่นยนต์จะตอบโต้ได้แบบมนุษย์จริง ๆ แบบในภาพยนตร์ไซไฟ เช่น หุ่นยนต์ C-3PO ในภาพยนตร์สตาร์ วอร์ส หรือ ผู้การเดต้าในซีรีย์สตาร์ เทรค ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกมองว่าเป็นเรื่องในอนาคตอันไกลโพ้น ทว่าด้วยความก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดดของระบบปัญญาประดิษฐ์เชิงกายภาพ (Embodied AI) ร่วมกับโมเดลภาษาขนาดใหญ่ในปัจจุบัน ทำให้เทคโนโลยีนี้ไม่ได้เป็นเพียงแค่จินตนาการในภาพยนตร์ไซไฟอีกต่อไป แต่พัฒนาไปสู่ระบบที่สามารถใช้งานได้จริงและมีแนวโน้มที่จะเข้ามามีบทบาทอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันทั่วไปในอนาคตอันใกล้[23]

หน่วยงานและชมรมทางด้านหุ่นยนต์ในไทย

ดูเพิ่ม

อ้างอิง

  1. ↑ "Definition of robotics". Merriam-Webster Online Dictionary. สืบค้นเมื่อ 15 กรกฎาคม 2026.{{cite web}}: CS1 maint: date auto-translated (ลิงก์)
  2. ↑ Spong, Mark W.; Hutchinson, Seth; Vidyasagar, M. (2005). Robot Modeling and Control. John Wiley & Sons. ISBN 978-0471151234.
  3. ↑ Craig, John J. (2005). Introduction to Robotics: Mechanics and Control (พิมพ์ครั้งที่ 3rd). Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0201543612.
  4. ↑ Kim, Sangbae; Laschi, Cecilia; Trimmer, Barry (2013). "Soft robotics: a bioinspired evolution in robotics". Trends in Biotechnology. 31 (5): 287–294. doi:10.1016/j.tibtech.2013.03.002.
  5. ↑ Brohan, Anthony; Brown, Noah (2023). "Robotic Transformer 2 (RT-2): Vision-Language-Action Models Transfer Web Knowledge to Robotic Control". The International Journal of Robotics Research. doi:10.1177/02783649231211520.
  6. ↑ Soto, Fernando; Chrostowski, Ryan (2020). "Medical Microbots and Nanobots: Future Prospects in Deep Tissue Navigation". Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 8. doi:10.3389/fbioe.2020.605663.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (ลิงก์)
  7. ↑ "1 ศตวรรษ หุ่นยนต์สากลราวี หนึ่งร้อยปีโรคระบาด และความสำนึกพลาดในสังคม (ไม่) สมบูรณ์แบบ". มติชนสุดสัปดาห์. 5 มกราคม 2024. สืบค้นเมื่อ 15 กรกฎาคม 2026.{{cite web}}: CS1 maint: date auto-translated (ลิงก์)
  8. ↑ "Robot - Etymology, Origin & Meaning". etymonline (ภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน). สืบค้นเมื่อ 2026-07-15.
  9. ↑ "robot, n.2". Oxford English Dictionary. สืบค้นเมื่อ 15 กรกฎาคม 2026.{{cite web}}: CS1 maint: date auto-translated (ลิงก์) CS1 maint: url-status (ลิงก์)
  10. ↑ "Robotics: A Brief History". cs.stanford.edu. สืบค้นเมื่อ 2026-07-15.
  11. ↑ "Runaround | short story by Asimov | Britannica". www.britannica.com (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 2026-07-15.
  12. ↑ Gu, Jason (2024). "The Rise of Commercial Humanoid Robots in Manufacturing". IEEE Robotics & Automation Magazine. 31 (2): 12–18. doi:10.1109/MRA.2024.3370512.
  13. ↑ Werness, Hope B. (2004). The Continuum Encyclopedia of Animal Symbolism in Art. Continuum. ISBN 978-0826415257.
  14. ↑ Wiener, Norbert (1948). Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine. MIT Press.
  15. ↑ "Unimate - The First Industrial Robot". Robotic Industries Association. สืบค้นเมื่อ 15 กรกฎาคม 2026.{{cite web}}: CS1 maint: date auto-translated (ลิงก์)
  16. ↑ "Mars 3 Lander". NASA Space Science Data Coordinated Archive. สืบค้นเมื่อ 15 กรกฎาคม 2026.{{cite web}}: CS1 maint: date auto-translated (ลิงก์)
  17. ↑ "Viking 1 Mission Overview". NASA. สืบค้นเมื่อ 15 กรกฎาคม 2026.{{cite web}}: CS1 maint: date auto-translated (ลิงก์)
  18. ↑ Brohan, Anthony; Brown, Noah (2023). "Robotic Transformer 2 (RT-2): Vision-Language-Action Models Transfer Web Knowledge to Robotic Control". The International Journal of Robotics Research. doi:10.1177/02783649231211520.
  19. ↑ Mason, Matthew T. (2001). "Mechanics of Robotic Manipulation". doi:10.7551/mitpress/4527.001.0001.
  20. ↑ Craig, John J. (2005). "13". Introduction to Robotics: Mechanics and Control (พิมพ์ครั้งที่ 3rd). Pearson Prentice Hall. น. 353–355. ISBN 978-0201543612.
  21. ↑ Craig, John J. (2005). "12". Introduction to Robotics: Mechanics and Control (พิมพ์ครั้งที่ 3rd). Pearson Prentice Hall. ISBN 978-0201543612.
  22. ↑ Sarowar, M. S. (2026). "Vision-Language-Action and Vision Language Models for Robot Manipulation: A Comprehensive Review Towards Real-World Applications". Preprints. doi:10.20944/preprints202606.0400.v1.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (ลิงก์)
  23. ↑ Goodrich, M. A.; Schultz, A. C. (2007). "Human–Robot Interaction: A Survey". Foundations and Trends in Human-Computer Interaction. 1 (3): 203–275. doi:10.1561/1100000005.

Related

No related data.

Recommendations