หุ่นยนต์เลียนแบบหอย สำหรับเก็บไมโครพลาสติกในมหาสมุทร

อีกหนึ่งผลงานนวัตกรรมเลียนแบบธรรมชาติ (Biomimicry) นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอร์เนล สหรัฐอเมริกา ได้สร้างระบบต้นแบบซึ่งเลียนแบบมาจากการเคลื่อนที่ของหอยทากแอปเปิ้ลฮาวาย (Hawaiian apple snail) ซึ่งมันมีการเคลื่อนไหวที่เป็นเอกลักษณ์ คือ จะใช้เท้าทำจังหวะ ทำให้ผิวน้ำมีการกระเพื่อมไหวจนทำให้อาหารที่อยู่ในรูปสารแขวนลอย ลอยเข้าไปหามันและสามารถกินเป็นอาหารได้ จุดประสงค์ของงานวิจัยนี้คือเพื่อเก็บไมโครพลาสติกจากผิวน้ำในมหาสมุทรนั่นเอง

ทั้งนี้ปัจจุบันวิธีที่มนุษย์เราใช้ในการเก็บขยะพลาสติกส่วนใหญ่จะเป็นตาข่ายดักจับเพื่อกำจัดเศษขยะขนาดใหญ่ออกจากแหล่งน้ำ แต่นั่นไม่สามารถกำจัดขยะขนาดเล็กได้ ซึ่งมันอาจก่อให้เกิดปัญหาตามมาได้ เช่น ถูกสัตว์ทะเลกิน ซึ่งจะเข้าไปสะสมในเนื้อเยื่อและเมื่อมนุษย์ไปจับสัตว์ทะเลเหล่านี้มากิน พลาสติกที่ยังไม่ย่อยสลายก็จะเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ต่อไป ซึ่งส่งผลให้เกิดปัญหาสุขภาพ หรือแม้กระทั่งเป็นสารก่อมะเร็งให้มนุษย์ได้

ทั้งนี้จากข้อมูลของสภาเศรษฐกิจและสังคมแห่งสหประชาชาติ ขยะพลาสติกก่อให้เกิดมลพิษทางทะเลมากถึง 80% ของมลพิษทางทะเล โดยมีขยะที่ไหลลงสู่มหาสมุทรประมาณ 8 - 10 ล้านเมตริกตันเลยทีเดียว การพัฒนาระบบที่ได้รับแรงบันดาลใจจากหอยทากนี้จึงถือเป็นแนวทางในการจัดการกับปัญหาร้ายแรงของการปนเปื้อนของไมโครพลาสติกในน้ำ

สำหรับการออกแบบระบบเลียนแบบหอยนี้ นักวิทยาศาสตร์ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ สร้างแผ่นที่มีลักษณะคล้ายพรม สามารถยืดหยุ่นและม้วนได้ ใต้แผ่นนี้จะมีขดลวดซึ่งทำงานเหมือนเหล็กไขจุก (Corkscrew) คือเคลื่อนไหวแบบบิดหรือหมุน ทำให้แผ่นยืดหยุ่นนี้กระเพื่อมเหมือนคลื่น และส่งผลให้เกิดคลื่นน้ำต่อไป สิ่งสำคัญของการวิจัยนี้คือการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของของไหลอย่างพิถีพิถันเพื่อทำความเข้าใจและปรับไดนามิกของแผ่นยืดหยุ่นให้เหมาะสมที่สุด

ระบบที่เลียนแบบหอยทากนี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและใช้พลังงานน้อยมาก โดยตัวต้นแบบที่นักวิจัยสร้างออกมา แม้จะมีขนาดเล็ก แต่ก็ทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมโดยใช้พลังงานไฟฟ้าแค่ 5 โวลต์เท่านั้น ทั้งนี้ในอนาคตนักวิจัยอาจจะต้องติดตั้งระบบนี้เข้ากับหุ่นยนต์เพื่อไม่ให้ระบบที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่และมอเตอร์นี้จมน้ำ

งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสารเนเจอร์ คอมมิวนิเคชั่น (Nature Communications) เมื่อวันที่ 25 พฤศจิกายน 2023

ที่มาข้อมูล Cornell, Azorobotics

ที่มารูปภาพ Cornell University