เส้นใยกล้ามเนื้อเทียมขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า แก้ปัญหารุ่นเก่าเสียงดัง

นวัตกรรมเส้นใยกล้ามเนื้อเทียมชนิดใหม่ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า กำลังเป็นก้าวสำคัญของเทคโนโลยีหุ่นยนต์และอวัยวะเทียม โดยเป็นผลงานนักวิจัยจาก MIT Media Lab และ Politecnico di Bari ได้พัฒนา “เส้นใยอิเล็กโตรฟลูอิดิก” ที่เลียนแบบการทำงานของกล้ามเนื้อธรรมชาติได้ใกล้เคียงมากขึ้น ทั้งในด้านความแข็งแรง การตอบสนองที่รวดเร็ว การควบคุม และความสามารถในการปรับใช้งานให้เหมาะกับภารกิจต่าง ๆ

จุดเด่นของเทคโนโลยีนี้คือการออกแบบเส้นใยให้ทำงานเป็นคู่ในลักษณะตรงข้ามกัน คล้ายกล้ามเนื้อจริง โดยเมื่อเส้นหนึ่งหด อีกเส้นจะยืด โดยมีปั๊มขนาดเล็กอยู่ตรงกลาง ทำหน้าที่สูบของเหลวเพื่อควบคุมการเคลื่อนไหวของทั้งสองฝั่งพร้อมกัน ระบบนี้เป็นวงจรปิด จึงไม่ต้องใช้ถังเก็บของเหลวภายนอก ซึ่งช่วยแก้ปัญหาสำคัญของระบบเดิมที่มักต้องพึ่งพาอุปกรณ์ขนาดใหญ่ หนัก และมีเสียงดัง ทำให้ใช้งานจริงได้ยาก

เทคโนโลยีนี้ผสานการทำงานของกล้ามเนื้อเทียมแบบ McKibben เข้ากับปั๊มขนาดเล็กที่ใช้หลักอิเล็กโตรไฮโดรไดนามิกส์ ซึ่งสามารถสร้างแรงดันของเหลวได้โดยไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว ส่งผลให้ระบบทำงานได้เงียบและมีขนาดกะทัดรัด อีกทั้งตัวเส้นใยยังมีความยืดหยุ่นสูง สามารถจัดเรียงหรือกระจายตัวภายในโครงสร้างหุ่นยนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ต่างจากมอเตอร์เซอร์โวแบบเดิมที่มีขนาดใหญ่และมักกระจุกตัวอยู่ตามข้อต่อ

นักวิจัยยังพบว่าระบบต้องมีแรงดันเริ่มต้นที่เหมาะสม เพื่อป้องกันการเกิดฟองอากาศในของเหลว ซึ่งอาจทำให้ปั๊มหยุดทำงาน โดยแรงดันนี้สามารถปรับได้ตามการใช้งาน เช่น หากต้องการให้ตอบสนองเร็วขึ้นก็สามารถเพิ่มแรงดันได้ แต่จะแลกกับแรงหดตัวสูงสุดที่ลดลงเล็กน้อย

ด้วยคุณสมบัติที่เบา เงียบ และยืดหยุ่น กล้ามเนื้อเทียมชนิดนี้จึงมีศักยภาพสูงสำหรับการใช้งานแบบสวมใส่ เช่น โครงสร้างช่วยยกของหนัก หรืออุปกรณ์ช่วยฟื้นฟูการเคลื่อนไหว รวมถึงสามารถต่อยอดไปใช้ในระบบหุ่นยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยของเหลวในรูปแบบอื่น ๆ ได้อีกมาก 

ผู้เชี่ยวชาญมองว่านี่เป็นความก้าวหน้าสำคัญที่ช่วยแก้ข้อจำกัดเดิมของวงการ ทั้งด้านการพกพา ประสิทธิภาพ และการใช้งานจริง พร้อมเชื่อมโยงงานวิจัยพื้นฐานเข้ากับการพัฒนาเทคโนโลยีหุ่นยนต์ในชีวิตประจำวันได้อย่างเป็นรูปธรรม