เมื่อวัสดุสามารถเปลี่ยนรูปร่างได้เอง และยังรู้ว่าตัวเองกำลังอยู่ในรูปแบบไหน เทคโนโลยีอัจฉริยะอาจไม่จำเป็นต้องพึ่งสายไฟและโครงสร้างแบบเดิมอีกต่อไป ล่าสุดทีมวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ หรือ MIT พัฒนาระบบโมดูลาร์รูปแบบใหม่ในชื่อ Bifur-circuits ที่เปิดทางให้นักออกแบบสร้างอุปกรณ์ซึ่งสามารถเปลี่ยนรูปร่างได้หลากหลาย พร้อมรักษาการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าเอาไว้ได้อย่างต่อเนื่อง
Bifur-circuits คือชิ้นส่วนโมดูลาร์
ที่สามารถนำมาต่อเข้าด้วยกันได้หลายรูปแบบ โดยมีวงจรไฟฟ้าฝังอยู่ภายใน ทำให้โครงสร้างสามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงรูปร่างและสื่อสารข้อมูลออกมาได้ โดยไม่จำเป็นต้องเดินสายไฟภายนอก จุดเด่นนี้ช่วยให้การสร้างต้นแบบอุปกรณ์อัจฉริยะทำได้รวดเร็วขึ้น เช่น การพัฒนามือจับหุ่นยนต์ที่สามารถเปลี่ยนรูปทรงให้เหมาะกับงานแต่ละประเภท โดยยังคงเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าไว้ได้
หัวใจสำคัญของเทคโนโลยีนี้อยู่ที่โครงสร้างซึ่งผลิตด้วย เครื่องพิมพ์ 3 มิติ และสามารถนำชิ้นส่วนมาต่อกันเป็นรูปแบบต่าง ๆ ได้ ทีมวิจัยได้สาธิตแนวคิดด้วยเฟอร์นิเจอร์ที่สามารถเปลี่ยนจากเก้าอี้เป็นโต๊ะพร้อมพื้นที่จัดเก็บ หรือพับให้แบนเพื่อประหยัดพื้นที่จัดเก็บ ที่สำคัญ โครงสร้างยังสามารถตรวจจับได้ว่าตัวเองถูกเปลี่ยนเป็นรูปแบบใด ก่อนส่งข้อมูลไปแสดงบนหน้าจอ
เบื้องหลังความสามารถดังกล่าว
มาจากแนวคิดทางกลศาสตร์ที่เรียกว่า Mechanical Bifurcation ซึ่งหมายถึงการที่โครงสร้างเปลี่ยนพฤติกรรมอย่างรวดเร็วเมื่อแรงกระทำถึงจุดวิกฤต สำหรับ Bifur-circuits ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อผู้ใช้หมุนชิ้นส่วนรอบจุดหมุน หรือ Pivot point ทำให้โครงสร้างสามารถเข้าสู่รูปแบบที่มีความมั่นคงแตกต่างกันได้ และเมื่อเพิ่มจำนวนโมดูลเพียงเล็กน้อย จำนวนรูปแบบที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ก็เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ
แนวทางนี้ยังช่วยแก้ข้อจำกัดของวัสดุ Metamaterial แบบ Auxetic ที่ทีมวิจัยเคยใช้ก่อนหน้านี้ ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถขยายออกด้านข้างเมื่อถูกดึง แต่รองรับการปรับรูปแบบได้เพียง 3 รูปแบบ ขณะที่ Bifur-circuits ถูกออกแบบให้รองรับการเปลี่ยนรูปได้หลากหลายกว่าผ่านการจัดวางโมดูลและกลไกการหมุน
อีกส่วนที่น่าสนใจคือระบบไฟฟ้าที่ถูกฝังอยู่ภายในโครงสร้าง
ทีมงานใช้วัสดุนำไฟฟ้าที่มีความยืดหยุ่น เมื่อชิ้นส่วนถูกหมุนหรือบิด วงจรเฉพาะระหว่างโมดูลที่เชื่อมต่อกันจะถูกเปิดใช้งาน ทำให้ระบบสามารถตรวจจับรูปทรงและส่งข้อมูลออกมาได้ โดยการทดสอบการบีบอัดมากกว่า 10,000 ครั้ง พบว่าความสามารถในการนำไฟฟ้ายังคงทำงานได้อย่างสมบูรณ์และไม่พบการเสื่อมสภาพของระบบ
นอกจากฮาร์ดแวร์แล้ว ทีมวิจัยยังพัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับช่วยออกแบบและจำลองโครงสร้าง เพื่อให้สามารถสั่งงานเครื่องพิมพ์ 3 มิติแบบหลายวัสดุให้ผลิตชิ้นส่วนออกมาได้ในขั้นตอนเดียว แนวทางนี้ช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการสร้างต้นแบบ และเปิดโอกาสให้นำ Bifur-circuits ไปทดลองกับอุปกรณ์หลายประเภท
ทีมวิจัยมองว่าเทคโนโลยีนี้สามารถต่อยอดไปยังงานอื่นได้อีกหลายด้าน ไม่ว่าจะเป็น อุปกรณ์ฟื้นฟูสมรรถภาพ มือจับหุ่นยนต์นิ่ม (Soft Robotic Gripper) หรือแม้แต่โครงสร้างที่พักอาศัยชั่วคราวซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมหลังเกิดภัยพิบัติ
Bifur-circuits จึงเป็นอีกแนวทางที่สะท้อนการผสานระหว่างวัสดุเชิงกล ระบบอิเล็กทรอนิกส์ และการผลิตด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ โดยเป้าหมายสำคัญคือการสร้างโครงสร้างที่ไม่ได้เพียง “เปลี่ยนรูปร่างได้” แต่ยังสามารถรับรู้และสื่อสารได้ว่าตัวเองกำลังอยู่ในรูปแบบใด ซึ่งอาจกลายเป็นพื้นฐานสำคัญของอุปกรณ์อัจฉริยะและหุ่นยนต์ยุคต่อไป
tags : techeblog
