อเมริกาสร้างริสแบนด์สวมมือคน ขยับมือกลได้เหมือนมือคนจริง ๆ !

ศาสตราจารย์ จ้าว ซวนเหอ (Prof. Xuanhe Zhao) และทีมวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ของ MIT ในอเมริกา ทำสายรัดข้อมือ หรือริสแบนด์ (Wristband) ที่สามารถอ่านการเคลื่อนไหวของมือมนุษย์ที่ควบคุมแล้วเปลี่ยนเป็นการสั่งการมือหุ่นยนต์ได้ โดยใช้เทคโนโลยีพื้นฐานอย่างอัลตราซาวนด์ กับ AI

ปัญหาการควบคุมมือหุ่นยนต์

ปัญหาการควบคุมมือหุ่นยนต์ที่ท้าทายที่สุดอย่างหนึ่ง คือการทำให้ขยับได้เหมือนกับมือของมนุษย์จริง ๆ ที่มีกล้ามเนื้อ 34 มัด ข้อต่อ 27 ข้อ และเส้นเอ็นมากกว่า 100 เส้น ซึ่งนักวิจัยทั่วโลกพยายามมาตลอดว่าจะเลียนแบบการเคลื่อนที่จากความมหัศจรรย์นี้ได้อย่างไร

แม้บางเทคโนโลยีควบคุมมือหุ่นยนต์ อาจแยกแยะได้ว่านิ้วหัวแม่มือและนิ้วชี้ถูกบีบเข้าหากันหรือแยกออกจากกัน แต่ก็ไม่สามารถแยกแยะการเคลื่อนไหวระหว่างนิ้วกลางได้ดีเท่าที่ควร

ควบคุมมือหุ่นยนต์ด้วยอัลตราซาวนด์กับ AI

แต่ทีมของศาสตราจารย์จ้าว คิดต่างไป ด้วยการเสนอว่าการถ่ายภาพด้วยเทคโนโลยีอัลตราซาวนด์ให้ต่อเนื่องและเรียลไทม์มากพอ จะใช้เป็นการสั่งงานมือหุ่นยนต์ได้จริง โดยกลุ่มของศาสตราจารย์จ้าวได้พัฒนาสิ่งที่คล้ายกับสติกเกอร์สำหรับอัลตราซาวนด์รูปแบบต่าง ๆ ที่เป็นตัวแปลงสัญญาณขนาดเล็กที่ใช้ในโรงพยาบาลขนาดเท่าสมาร์ตวอตช์

จับคู่กับวัสดุไฮโดรเจลที่สามารถติดกับผิวหนังได้อย่างปลอดภัย  และะเพิ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กเท่าโทรศัพท์มือถือเข้าไป ออกมาเป็นสายริสแบนด์เพื่อบันทึกภาพกล้ามเนื้อและเส้นเอ็นบริเวณข้อมือต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ โดยทำงานร่วมกับ AI ที่พัฒนาขึ้นเอง เพื่อใช้แปลงคำสั่งจากภาพการเปลี่ยนแปลงกล้ามเนื้อและเส้นเอ็นในนิ้วมือได้ทันทีที่เราต้องการ

ภาพชุดอุปกรณ์ควบคุมแบบริสแบนด์ ที่มา: MIT

จุดเด่นการควบคุมมือหุ่นยนต์ด้วยอัลตราซาวนด์กับ AI

ความพิเศษของริสแบนด์จากทีมศาสตราจารย์จ้าว คือการสั่งการมือหุ่นยนต์ ได้ยืดหยุ่นเหมือนมือคนจริง ๆ เพราะว่าตัวแปรความยืดหยุ่น ที่เรียกว่าค่าองศาอิสระ หรือ Degree Of Freedom (DoF) ที่ระบบนี้รองรับ มีค่า 22 DoF เท่ากับนิ้วมือคนจริง ๆ

โดยวิธีการออกแบบระบบริสแบนด์ คือการให้อาสาสมัครทดลองขยับมือในท่าทางต่าง ๆ และทุกมูฟเม้นที่เปลี่ยนไปจะบันทึกเป็นภาพอัลตราซาวนด์ จากนั้นทีมใช้ AI ฝึกฝนให้จดจำรูปแบบภาพและเชื่อมโยงกับค่าองศาอิสระในท่าทางต่าง ๆ ของมือที่บันทึกการทดสอบอย่างละเอียด 

ซึ่งในที่สุด AI สามารถทำนายได้ว่าท่าทางต่าง ๆ เช่น การจับจีบ การถือสิ่งของต่าง ๆ ทำอักษรอังกฤษด้วยมือ ท่าทางหรือ gesture ที่ใช้จริงในชีวิตประจำวัน และแม้แต่ทางบีบและจับมือ ต้องแปลงเป็นคำสั่งหุ่นยนต์อย่างไรได้แบบแม่นยำ 

การทดสอบควบคุมกับมือหุ่นยนต์ทั่วไป

และนอกจากจะทดสอบกับหุ่นยนต์ในการวิจัยนี้แล้ว ทีมศาสตราจารย์จ้าวยังเอาริสแบนด์ไปดัดแปลงควบคุมมือหุ่นยนต์ที่มีขายทั่วไปในปัจจุบัน ด้วยการเชื่อมต่อผ่านโปรแกรมที่เขียนขึ้นมาเอง และพบว่า การทำงานง่าย ๆ อย่างการเล่นคีย์บอร์ดบนเปียโน การแตะนิ้วเพื่อเล่นเกม ก็ทำได้ไม่มีปัญหาด้วย

โดยงานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจากทั้ง MIT, สถาบันสุขภาพแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา, มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกา, กระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกา และมูลนิธิวิจัยแห่งชาติสิงคโปร์ด้วย

แผนขั้นต่อไปของทีมคือวางแผนย่อขนาดของฮาร์ดแวร์ริสแบนด์ของสายรัดข้อมือให้เล็กลง รวมถึงฝึกฝนซอฟต์แวร์ AI ด้วยท่าทางและการเคลื่อนไหวจากอาสาสมัครที่มีขนาดและรูปทรงมือที่หลากหลายมากขึ้น เพื่อให้ทุกคนสามารถสวมใส่และพลิกโฉมการควบคุมมือหุ่นยนต์ในอนาคต