SeaPerch หุ่นยนต์ใต้น้ำเพื่อการศึกษาสำรวจโลกใต้ทะเล

สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ร่วมมือกับโครงการ Sea Grant แห่งชาติของสหรัฐอเมริกา ที่มุ่งเน้นการอนุรักษ์และพัฒนาทรัพยากรทางทะเลอย่างยั่งยืนผ่านการวิจัย การศึกษา และการเผยแพร่ความรู้ ได้สร้างผลกระทบอย่างมากต่อเยาวชนที่สนใจวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมทางทะเล พัฒนานวัตกรรม โครงการซีเพิร์ช (SeaPerch) และซีเพิร์ช II (SeaPerch II) ซึ่งเป็นเครื่องมือการศึกษาที่ได้รับความนิยมและได้กลายเป็นเครื่องมือการศึกษาที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายสำหรับนักเรียนในระดับมัธยมศึกษาตอนต้นและตอนปลาย เนื่องจากนวัตกรรมนี้เปิดโอกาสให้นักเรียนและครูสามารถสำรวจโลกทะเลได้อย่างชัดเจนมากขึ้น

การสร้างและควบคุมซีเพิร์ช ซึ่งเป็นยานยนต์ใต้น้ำควบคุมระยะไกล (ROV) นั้นเกี่ยวข้องกับการเรียนรู้และประยุกต์ใช้ทักษะที่หลากหลาย ทั้งกระบวนการผลิตด้วยมือ เทคนิคอิเล็กทรอนิกส์ และแนวคิด STEM หรือการบูรณาการความรู้จากทั้ง 4 สาขานี้เข้าด้วยกัน ซึ่งก็คือ Science (วิทยาศาสตร์), Technology (เทคโนโลยี), Engineering (วิศวกรรมศาสตร์), และ Mathematics (คณิตศาสตร์) ผ่านโครงการซีเพิร์ช นักเรียนและครูได้สำรวจและทำความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้าง อิเล็กทรอนิกส์ และพลวัตใต้น้ำ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการศึกษาและสำรวจโลกทะเล

ดร.แอนดรูว์ เบนเน็ตต์ (Andrew Bennett) ผู้บริหารด้านการศึกษาของ MIT Sea Grant และอาจารย์อาวุโสในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล (MechE) กล่าวว่า “ซีเพิร์ชได้สร้างผลกระทบอย่างมหาศาลต่อสาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมทางทะเล”  และในปี 2003 โครงการนี้ได้แพร่กระจายไปทั่วประเทศและต่างประเทศอย่างรวดเร็ว สร้างชุมชนผู้พัฒนาที่มีชีวิตชีวาและมีส่วนร่วมในการพัฒนาเทคโนโลยีใต้น้ำ

โดยการออกแบบของ SeaPerch II ยังคงเน้นความเรียบง่ายและการใช้วัสดุที่หาง่าย ทำให้นักเรียนและผู้สนใจสามารถสร้างและปรับแต่งหุ่นยนต์ได้ด้วยตนเองซึ่งออกแบบให้มีโครงสร้างหลักจากท่อพีวีซีและมอเตอร์สามตัวสำหรับการเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มโมดูลเสริมเพื่อขยายความสามารถของหุ่นยนต์ หนึ่งในโมดูลที่น่าสนใจคือ Gripper Module ซึ่งเป็นมือจับที่ทำจากซิลิโคนแบบอ่อน สามารถใช้หยิบจับและเคลื่อนย้ายวัตถุใต้น้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังมีโมดูล Robot Whisker Sensor ที่เลียนแบบหนวดของสัตว์บางชนิด ช่วยให้หุ่นยนต์สามารถตรวจจับสิ่งกีดขวางและนำทางในพื้นที่แคบได้ดีขึ้น

ภายใต้การนำของ RoboNation ซีเพิร์ชยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องด้วยการจัดการแข่งขันระดับโลก ซึ่งเป็นการเปิดโอกาสให้นักเรียนได้เผชิญหน้ากับปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงและพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ หัวข้อการแข่งขันล่าสุดได้แก่ การทำเหมืองใต้ทะเลลึกและการเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับปล่องระบายความร้อนใต้พิภพ

ปัจจุบันซีเพิร์ช II อยู่ระหว่างการพัฒนาที่ MIT Sea Grant โดยต่อยอดจากซีเพิร์ชดั้งเดิม โดยเพิ่มองค์ประกอบของหุ่นยนต์และวิทยาศาสตร์ทางทะเลและภูมิอากาศ โครงการนี้ยังคงเน้นการเรียนรู้ผ่านการลงมือปฏิบัติจริง โดยมีวัตถุประสงค์ที่นักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนต้นและตอนปลายสามารถบรรลุได้ โดยดร.แอนดรูว์ เบนเน็ตต์ (Andrew Bennett) กล่าวว่า เขาหวังว่าซีเพิร์ช II จะช่วยให้เยาวชนเข้าถึงการเรียนรู้เกี่ยวกับหุ่นยนต์ และวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศได้ง่ายยิ่งขึ้น

อีกทั้งไดแอน แบรนคาซิโอ (Diane Brancazio) หัวหน้าทีมผู้สร้าง K-12 หรือโครงการการศึกษาชั้นเกรด 12 หรือมัธยมศึกษาปีที่ 6 สำหรับ MIT Edgerton Center หรือศูนย์ให้การสนับสนุนกิจกรรมนอกหลักสูตร กล่าวว่า “สิ่งที่ทรงคุณค่าที่สุดเกี่ยวกับโครงการนี้คือการใช้ส่วนประกอบจากร้านฮาร์ดแวร์ที่ต้องนำมาประกอบและปรับแต่งด้วยตนเอง ซึ่งช่วยให้นักเรียนได้เรียนรู้กระบวนการสร้างหุ่นยนต์ตั้งแต่เริ่มต้น”

ทั้งนี้ซีเพิร์ช II ประกอบด้วยโมดูลต่าง ๆ ที่ช่วยให้นักเรียนและครูสามารถปรับแต่งการเรียนรู้ให้เหมาะสมกับความต้องการของตนเอง เช่น โมดูลตรวจจับแรงดันและอุณหภูมิ โมดูลควบคุมอัตโนมัติ และโมดูลบทเรียนสำหรับหุ่นยนต์อ่อน

สำหรับความเห็นของผู้ใช้งาน ทีแกน ซัลลิแวน (Teagan Sullivan) นักศึกษาปีที่สามในสาขาวิศวกรรมเครื่องกล ผู้ที่มีส่วนร่วมในโครงการนี้ กล่าวว่า “ฉันได้เห็นผลกระทบของซีเพิร์ช II ในระดับเล็กๆ โดยการทำงานโดยตรงกับนักเรียน โครงการนี้ส่งเสริมความคิดสร้างสรรค์และสอนให้เด็กๆ รู้ว่าการทำงานร่วมกันเป็นเส้นทางสู่ความสำเร็จที่ดีที่สุด”

MIT Sea Grant ยังคงพัฒนาโมดูลซีเพิร์ช II ใหม่ ๆ อย่างต่อเนื่อง โดยมีเป้าหมายที่จะสร้างโอกาสให้เยาวชนได้มีส่วนร่วมในการสำรวจและทำความเข้าใจโลกทะเลอย่างแท้จริง