บทนำ
นักศึกษาจาก ETH Zurich ได้พัฒนา Helios หุ่นยนต์สี่แขนที่ได้รับแรงบันดาลใจจากการเคลื่อนไหวของไพรเมต ออกแบบมาเพื่อทำงานซ่อมบำรุงและขนส่งสินค้าในสถานีอวกาศรุ่นอนาคต ต้นแบบถูกสร้างโดยทีมที่มีนักศึกษาระดับปริญญาตรี 10 คน ในช่วงสองภาคการศึกษา และมีกำหนดจะนำเสนออย่างเป็นทางการในวันที่ 27 พฤษภาคม ที่ Audimax ของ ETH Zurich ภายในงาน “Fokus-Rollout” แทนที่จะทำซ้ำการเดินแบบสองขาเหมือนมนุษย์ Helios ถูกออกแบบให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมไมโครกราวิตี้ ซึ่งขาแบบเดิมและล้อมีประโยชน์จำกัด หุ่นยนต์นี้ยังตอบโจทย์ด้านต้นทุน โดยคาดว่าชั่วโมงการทำงานของนักบินอวกาศที่ใช้ไปกับการบำรุงรักษาตามปกติอยู่ที่ 140,000 ดอลลาร์ต่อคน และทีมคาดว่า Helios อาจรับงานดูแลบ้านได้ราว 35% ของงานประเภทนั้น ช่วยให้นักบินอวกาศมีเวลาไปโฟกัสงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์มากขึ้น
การออกแบบและคุณลักษณะทางเทคนิค
Helios มีสี่แขนแทนการจัดวางแบบเดิมที่มีสองแขนและสองขา ชุดแขนคู่ล่างทำหน้าที่เป็นมือเพิ่มอีกหนึ่งชุด ขณะที่แขนคู่บนทำงานที่ต้องการความแม่นยำมากกว่า การออกแบบนี้ทำให้หุ่นยนต์สามารถจับ ยึดดึงตัวเองผ่านโมดูลของสถานี และยึดติดกับผนังได้พร้อมกัน
หุ่นยนต์ใช้ระบบแบบเส้นเอ็นด้วยสายเคเบิลและรอก โดยติดตั้งมอเตอร์ไว้ใกล้บริเวณไหล่ สถาปัตยกรรมนี้ช่วยลดมวลของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว พร้อมทั้งเพิ่มความคล่องแคล่วและความคล่องตัว ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญต่อการทำงานในสภาพแวดล้อมที่ไร้น้ำหนักและพื้นที่จำกัด
การออกแบบได้รับแรงบันดาลใจจากวิธีที่ไพรเมตเคลื่อนที่ผ่านต้นไม้ รูปแบบการเคลื่อนไหวที่นักวิจัยระบุว่า มีประสิทธิภาพมากกว่าการเดินแบบสองขาหรือการใช้ล้อ ในการนำทางผ่านพื้นที่ปิดและไร้น้ำหนัก
จุดประสงค์และเหตุผลด้านต้นทุน
เป้าหมายระยะยาวคือการให้หุ่นยนต์เข้ามารับงาน “ดูแลบ้าน” ตามปกติ ทั้งการทำความสะอาด การซ่อมแซม และการย้ายขนส่งสินค้าออกจากนักบินอวกาศ การเปลี่ยนแปลงนี้จะช่วยให้ทีมงานบนอวกาศทุ่มเวลาให้กับการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์มากขึ้น รวมถึงการวิจัยโรคมะเร็งและการพิมพ์อวัยวะ
ทีมประเมินว่าชั่วโมงที่นักบินอวกาศใช้ไปกับการบำรุงรักษาตามปกติมีต้นทุนประมาณ 140,000 ดอลลาร์ต่อคน ด้วยการเสนอว่าหุ่นยนต์สามารถรับงานดูแลบ้านได้ราว 35% ของงานเหล่านั้น ORBIT Robotics จึงวางกรอบแนวทางนี้ว่าเป็นทางเลือกที่คุ้มค่า
การพัฒนาและการนำเสนอ
Helios ถูกสร้างและออกแบบเป็นโปรเจกต์ “โฟกัส” สำหรับนักศึกษา โดยทีมที่มีนักศึกษาระดับปริญญาตรี 10 คน ในช่วงสองภาคการศึกษา หุ่นยนต์จะถูกนำเสนออย่างเป็นทางการในวันที่ 27 พฤษภาคม ที่ Audimax ของ ETH Zurich ภายในงาน “Fokus-Rollout” ของสถาบัน
ORBIT Robotics ซึ่งเป็นโครงการที่ตั้งอยู่ในซูริกและอยู่เบื้องหลัง Helios ได้ยึดแบบจากความสามารถของหุ่นยนต์ในการ “ปีน” ผ่านทางเดินของสถานีในลักษณะคล้ายไพรเมต โดยใช้มือที่เพิ่มขึ้นเพื่อจับรางและผนัง ขณะที่แขนคู่บนใช้ทำงานต่าง ๆ
แผนในอนาคต
แม้ขณะนี้ Helios จะแสดงในรูปแบบต้นแบบที่ผ่านการทดสอบบนโลก แต่ได้ถูกนำเสนอให้เป็นหุ่นยนต์ที่ตั้งใจสำหรับการปล่อยสู่อวกาศในอนาคต เพื่อสาธิตความสามารถเมื่ออยู่ในวงโคจร
