โรโบคัพฮิวแมนนอยด์

กรุงเทพฯ--17 มิ.ย.--Sir (Thailand)

บริษัทซีเกท เทคโนโลยี (ประเทศไทย) จำกัด สมาคมวิชาการหุ่นยนต์ไทย ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) และสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (ฟีโบ้) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี จะจัด “การแข่งขันฟุตบอลหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ชิงแชมป์ประเทศไทย 2552 (Thailand Humanoid Soccer Competition 2009)” เป็นครั้งแรกในประเทศไทย การแข่งขันหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ เป็นการแข่งขันหุ่นยนต์ที่ได้รับการออกแบบโดยมีต้นแบบมาจากร่างกายมนุษย์ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์มีลำตัวพร้อมหัว สองแขน และสองขา ซึ่งในการแข่งขันครั้งนี้นิสิตนักศึกษาต้องประดิษฐ์หุ่นยนต์ที่มีขนาด 30 - 60 ซม. สำหรับรุ่น Kid size 2 ตัว โดยโจทย์ในการแข่งขันครั้งนี้คือ จำนวนการยิงประตูฟุตบอลที่หุ่นยนต์แต่ละทีมทำได้และหุ่นยนต์ต้องมีความสามารถในการเตะฟุตบอลเข้าประตูด้วย เพื่อให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการแข่งขันฟุตบอลหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ชิงแชมป์ ประเทศไทย 2552 คณะผู้จัดการแข่งขันขอเสนอบทความที่เรียบเรียงโดยรองศาสตราจารย์ ดร. ชิต เหล่าวัฒนา ซึ่งปัจจุบันดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (ฟีโบ้) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี และเป็นผู้เชี่ยวชาญในด้านหุ่นยนต์ให้ท่านพิจารณา

ปีนี้เด็กไทยจะไปเข้าร่วม RoboCup Humanoid League ณ ประเทศออสเตรียระหว่างวันที่ 29 มิถุนายน ? 5 กรกฎาคม 2552 ผมขอกล่าวถึงรายละเอียดของหุ่นยนต์และระบบต่างๆที่ประกอบขึ้นเป็นทีมฟุตบอลหุ่นยนต์ Team KMUTT นักวิจัยของฟีโบ้นำโดย ดร.ถวิดา มณีวรรณ์ และ ดร. ปาษาณ กุลวานิช ได้พัฒนาชุดนักเตะฮิวแมนนอยด์มาอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 2548 ซึ่งเป็นปีแรกที่ฟีโบ้ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรีได้เข้าร่วมแข่งขัน ปัจจุบันทุกระบบได้รับการพัฒนาจนมีขีดความสามารถไม่ยิ่งหย่อนไปกว่าทีมระดับแนวหน้าของโลก คณะกรรมการจัดการแข่งขันฟุตบอลหุ่นยนต์ RoboCup มีความพยายามที่จะผลักดันเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของโลกให้มีความก้าวหน้า ในแต่ละปีจึงมีการเปลี่ยนแปลงกฎการแข่งขันเพื่อส่งเสริมและกระตุ้นให้ทีมได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง กฎใหม่ของ RoboCup Humanoid League ที่เปลี่ยนไปมีดังนี้

? บังคับให้มีผู้เล่นหุ่นยนต์เพิ่มจากทีมละ 2 ตัวเป็นทีมละ 3 ตัวเพื่อเน้นการเล่นแบบเป็นทีมมากขึ้นส่งเสริมการ พัฒนาซอฟท์แวร์การทำงานร่วมกันของหุ่นยนต ์

? ขนาดสนามใหญ่ขึ้น จากเดิมคือ 4.5เมตร X 3.5เมตร เป็น 6.0เมตร X 4.0เมตร เพื่อรองรับจำนวนผู้เล่นหุ่นยนต ์ในสนามที่มากขึ้นและเน้นการออกแบบระบบขับเคลื่อนของหุ่นยนต์ที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงาน

? เปลี่ยนน้ำหนักและขนาดจากลูกบอลพลาสติกเบาเป็นลูกเทนนิสเพื่อลดการทำประตูจากระยะไกลและเน้นการครองลูกให้มากขึ้นเพื่อเน้นการออกแบบระบบปัญญาประดิษฐ์สำหรับการเข้าทำประตู

ความสามารถของทีมในปี 2552 มีดังนี้คือ การเดินสองขาอย่างมีเสถียรภาพและรวดเร็ว ความสามารถในการลุกกลับมา เดินได้หลังจากล้ม ระบบการมองเห็นที่สามารถปรับตัวได้กับสภาวะแสงที่เปลี่ยนแปลง ระบบการมองเห็นที่สามารถ แยกแยะวัตถุได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว ระบบการมองเห็นที่สามารถเห็นได้ไกลมากขึ้น รวมไปถึงระบบการเล่นแบบทีมที่แก้ปัญหาการแย่งกันเล่นระหว่างผู้เล่นพวกเดียวกันเอง

หุ่นยนต ์KM?1/KM?2/KM?3/KM?4

หุ่นยนต์ฮิวมานอยด ์KM?series เป็นความพยายามที่จะสร้างมาตรฐานหุ่นยนต์ในทีมให้เหมือนกันเพื่อความสะดวกในการออกแบบโปรแกรมและการซ่อมบำรุง หุ่นยนต์ในสายพันธุ ์KM ทั้ง 4 ตัว(หุ่นยนต ์3 ตัวมีไว้สำหรับแข่ง อีก 1 ตัวเป็นตัวสำรอง) เป็นสมาชิกใหม่ของทีมฟุตบอล

หุ่นยนต ์Team KMUTT เป็นหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์อัตโนมัติขนาดเล็กรุ่นที่ 5 ของ FIBO (รุ่นที่1?Prototype01/รุ่นที่2?ใจดี/รุ่นที่3?ใจด ีupgrade/รุ่นที่4?จี๊ด?กาละแม?พอดี/รุ่นที่5?KM?1?2?3?4) ความสามารถพื้นฐานเช่น ความสามารถในการมองหาวัตถุความสามารถในการลุกขึ้นยืนจากการล้ม ความสามารถในการเดินหลากรูปแบบยังคงไว้เหมือนกับหุ่นยนต์รุ่นที่4 โดยที่ข้อด้อยหลายประการจากการแข่งขันในปีที่ผ่านมาได้ถูกนำมาพิจารณาและปรับปรุงการ ออกแบบหุ่นยนต์รุ่นใหม่ให้มีสมรรถนะดียิ่งขึ้นดังนี้

? ระบบการมองเห็น: ยกระดับกล้องเป็นรุ่น QuickcamPro 9000 ซึ่งมีจำนวนพิกเซิลมากกว่ารวมไปถึงมีความเร็วในการจับภาพสูงกว่าเดิม

? ระบบการประมวลผล: เปลี่ยนจากระบบปฏิบัติการ Window XP embedded มาเป็นระบบปฏิบัติการ LINUX ระบบประมวลผลนี้จะใช ้PC?104 เป็นตัวฮารด์แวร์ในการคำนวณ ความยืดหยุ่นในการรองรับฮาร์ดแวร ์ที่จะนำมาเชื่อมต่อกับหุ่นยนต์มีมากขึ้น นอกจากนี้ระบบปฏิบัติการยังช่วยให้การเขียนชุดคำสั่งเป็นไปได้อย่าง สะดวกรวดเร็วและเป็นระบบรวมไปถึงการเชื่อมโยงข้อมูลระหว่างหุ่นยนต์ก็สามารถทำได้ง่ายกว่า ระบบปฏิบัติการแบบเดิม

? ระบบการเดินและระบบทางกล: จากประสบการณ์การแข่งขันเข่าจะเป็นจุดที่รับน้ำหนักมากที่สุดระหว่างการ เดินและมีผลทำให้มอเตอร์เข่าชำรุดง่าย ดังนั้นเราจึงเปลี่ยนขนาดมอเตอร์ให้สามารถทนต่อแรงบิดได้มากขึ้นเพื่อ การเดินที่มีเสถียรภาพ นอกจากนี้เรายังออกแบบขาของหุ่นยนต์แบบใหม่เพื่อช่วยให้การลุกจากท่าล้มทำได ้สะดวกยิ่งขึ้นโดยใช้พลังงานน้อยลง

ชิปประมวลผลสำหรับระบบ การมองเห็นและระบบ เชื่อมโยงต่างๆ

Advantech • โปรเซสเซอร์: Geode LX-800สำหรับบอร์ด PCM3353 (PC-104 format) • ความเร็วในการประมวลผล: 500 เมกกะเฮิร์ตซ ์• ระบบปฏิบัติการ: LINUX

ชิปประมวลผลสำหรับการ ควบคุมมอเตอร ์ Philips LPC-2138 • โปรเซสเซอร์: ARM7 TDMI-S • ความเร็วในการประมวลผล: 60เมกกะเฮิร์ตซ ์

ชื่อ M-1/KM-2/KM-3/KM-4 ความสูง 49 เซ็นติเมตร น้ำหนัก 3 กิโลกรัม ความเร็วในการเดินเฉลี่ย ~0.25 เมตรต่อวินาท ี จำนวนองศาอิสระ 22 มอเตอร ์

ดิจิตอลเซอร์โวมอเตอร ์รุ่น Robotis Dynamixel RX-28/RX-64 • แรงบิด 33 กิโลกรัม-เซ็นติเมตร(ที่แรงดันไฟฟ้า14.8โวลท์) • ความเร็วเชิงมุม 0.126 วินาที/60 องศา

เซนเซอร ์ กล้อง

Logitech Quickcam Pro9000• ความเร็วการจับภาพ 15 เฟรมต่อวินาที(ขณะประมวลผลด้วย Machine Vision Software)• ความละเอียดของภาพ 320 X 640 พิกเซล

เซนเซอร์วัดความเอียง (Tilt Sensor) Analog Device ADXL202• ความเร่ง +/- 2g

ไจโรเซนเซอร ์(Rate Gyro) Silicon Sensing Systems CRS03-02 ความเร็วในการตรวจวัด: +/- 100 deg/sec

เข็มทิศอีเล็คทรอนิกส ์MagneticCompass Daventech • ความละเอียดในการตรวจจับ: 0.1 องศา

การเดินของหุ่นยนต์รุ่นที่ 5 มีพื้นฐานมาจากการสงวนค่าของโมเมนตัมเชิงมุม (Conservation of angular momentum) กล่าวคือระบบมีความสามารถ ในการสร้างสมดุลในการเดินให้เกิดขึ้นได้ตลอดเวลาโดยพิจารณาจากสภาพความเร็วในการหมุนของจุดศูนย์กลางมวลของหุ่นยนต์ณเวลาจริง ข้อมูลจากไจโร (Gyro sensor)ในรูปของความเร็วเชิงมุมของจุดศูนย์กลางมวลจะถูกป้อนกลับไปให้ระบบประมวลผลใช้ในการรักษาสมดุล 100 ครั้งใน 1 วินาท ี(100 เฮิร์ตซ์) หุ่นยนต์จึงมีความสมดุลในการเดินสูงและล้มยากกว่าหุ่นยนต์รุ่นเก่า อย่างไรก็ตามเมื่อมีเหตุทำให้หุ่นยนต์ล้มอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ระบบประมวลผลจะช่วยปรับให้หุ่นยนต์กลับลุกขึ้นมา ยืนได้เองโดยอัตโนมัติโดยใช้ข้อมูลจากตัวตรวจวัดความเอียง (Tilt Sensor)

ระบบการมองเห็นของหุ่นยนต์ใช้หลักการของการหาค่าสีต่างๆในสภาพแวดล้อมของหุ่นยนต์

มีระบบ Wireless Local Area Network (WLAN) ช่วยในการสื่อสารระหว่างหุ่นยนต์ในทีมสามารถสร้างการ เล่นเป็นระบบทีม ซึ่งเป็นประโยชน์ในสถานการณ์ต่อไปนี้ ? หุ่นยนต์ทุกตัวในทีมจะไม่เข้าไปแย่งลูกบอลพร้อมๆกันแต่จะให้ตัวที่อยู่ใกล้ลูกที่สุดวิ่งเข้าหาบอล ? หุ่นทุกตัวในทีมจะทราบตำแหน่งของบอลในสนามถึงแม้หุ่นบางตัวจะไม่เห็นบอลด้วยตัวเองทำให ้สามารถรักษาตำแหน่งการยืนหรือเคลื่อนที่ในสนามได้อย่างเหมาะสม ? ขนาดสนามที่มีขนาดใหญ่ขึ้นทำให้ต้องใช้หุ่นยนต์ทุกตัวให้เต็มที่เนื่องจากหุ่นเพียงตัวใดตัวหนึ่งไม ่สามารถที่จะทำหน้าที่ได้เต็มสนาม

วารสาร International Robotics and Autonomous Systems, USA มีกำหนดการออก Special Issue: Humanoid Soccer Robot. ทางกองบรรณาธิการขอให้ผมตรวจทานและให้ความเห็นบทความวิจัยหนึ่งที่น่าสนใจมาก บทความฉบับนี้กล่าวถึงวิธีการต่างๆที่จะทำให้หุ่นยนต์สามารถเล่นฟุตบอลกับมนุษย์ตามที่ทาง Robocup Federation ประกาศไว้ว่าภายในปี 2050 จะมีการแข่งขันฟุตบอลระหว่างทีมหุ่นยนต์กับทีมแชมป์โลก ผมหวังว่าคณะกรรมการฟีฟ่าต้องออกกฏเกณฑ์ให้เข้มงวดกว่า Worldcup ครับ หลังจากอ่านบทความนี้แล้วผมจึงมั่นใจว่าก่อนปี 2050 เราคงมีเทคโนโลยีที่ทำให้มนุษย์และหุ่นยนต์เล่นบอล์กันได้ด้วยดี

นักวิจัยได้เสนอวิธีการปฎิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์และหุ่นยนต์ (physical human-robot interaction) เพื่อให้หุ่นยนต์และมนุษย์สามารถเล่นฟุตบอลด้วยกันได้อย่างปลอดภัยแม้จำเป็นต้องมีการปะทะ (Impact)ในเกมส์ก็ตาม แนวความคิด “คนไม่เจ็บและหุ่นยนต์ไม่พัง” นี้ ฟังดูง่ายแต่ทำจริงค่อนข้างยากเพราะแข้งเราคงทนทานสู้แข้งโลหะของหุ่นยนต์ไม่ได้ ทางออกทางหนึ่งคือการใช้ข้อต่อที่ยืดหยุ่นได้ (elastic joint) เป็นต้นกำลังขับ (actuator) แม้ว่าระบบการขับเคลื่อนที่ใช้ข้อต่อยืดหยุ่นดังกล่าวสามารถรองรับการ Impact ได้ดีขึ้น ในแง่ของการควบคุมเรายังจำเป็นต้องควบคุมแรงอันเกิดจากการสัมผัสและปะทะกันระหว่างหุ่นยนต์และมนุษย์หรือระหว่างหุ่นยนต์กับสิ่งแวดล้อมภายนอก ระบบควบคุมแบบ Impedance Control ที่เราประยุกต์ใช้ในหุ่นยนต์อุตสาหกรรมงานประกอบละเอียด ปัญหาวิจัยที่ต้องค้นหาคือเราควรปรับค่า Impedance อย่างไรให้เหมาะสมกับลักษณะการสัมผัสดังกล่าว นักวิจัยกลุ่มนี้จึงได้ออกแบบขาหุ่นยนต์ข้อต่อยืดหยุ่นที่มีโปรแกรมควบคุมค่า Impedance อย่าง Real Time. มีโปรแกรมอย่างเดียวไม่พอเราต้องศึกษาลักษณะของการปะทะด้วย อาทิเช่น การปะทะจนเกิดการล้มเช่นการสไลด์หรือมีการขัดขากันเกิดขึ้นซึ่ง ถ้าผู้เล่นมีความเร็วในการวิ่งมากเท่าใดก็จะทำให้มีโอกาสเกิดการบาดเจ็บรุนแรงได้ง่ายขึ้น และถ้าเป็นหุ่นยนต์จะเกิดการเสียหายขึ้น เพื่อช่วยลดความเสียหายที่เกิดขึ้นนี้หุ่นยนต์จะต้องมี Soft covering

หากเกิดการปะทะกันขึ้นเนื่องจาก ผู้เล่นทั้งสองฝ่ายวิ่งมาชนกันในขณะที่แต่ละฝ่ายวิ่งเข้าหาบอล หรือ กระโดดขึ้นเพื่อที่จะเล่นบอลกลางอากาศ น้ำหนักของหุ่นยนต์มีส่วนสำคัญที่ทำให้หุ่นยนต์หรือคนที่เข้ามาปะทะด้วยเกิดการบาดเจ็บหรือเสียหายเกิดขึ้น ดังนั้นน้ำหนักของหุ่นยนต์จะต้องมีขนาดใกล้เคียงกับผู้เล่นที่เป็นมนุษย์ด้วย ซึ่งน้ำหนักเฉลี่ยที่ของนักฟุตบอลอยู่ที่ 75.91+/-6.38 กิโลกรัม นอกจากนั้นพื้นผิวของตัวหุ่นยนต์จะต้องไม่มีลักษณะที่คมหรือมีการปกปิดตามมุมไว้เพื่อป้องกันการบาดเจ็บ ผมชมการถ่ายทอดการแข่งขัน Worldcup ครับ ทีพบเห็นประจำคือเกิดแขนและขาชนกับลำตัวของผู้เล่นอีกฝั่งหนึ่ง เช่น ข้อศอกกระแทกเข้าที่หน้าคู่ต่อสู้ หรือขาหรือเท้าของผู้เล่นทั้งสองชนกัน ซึ่งในกรณีที่เกิดข้อศอกกระแทกนั้น สามารถลดการบาดเจ็บได้โดยใช้วัสดุครอบที่ศอกของหุ่นยนต์เพื่อลดการบาดเจ็บ หรือในกรณีขาชนกัน หรือขาชนกับศีรษะนั้น สามารถทำได้โดยจำกัดความเร็วในการเตะของหุ่นยนต์หรือตรวจสอบว่ามีส่วนหนึ่งส่วนใดของมนุษย์อยู่ใกล้ๆหรือไม่? จากสถิติการบาดเจ็บที่ศีรษะของผู้เล่นนั้น 41% มาจากข้อศอก แขน หรือมือของผู้เล่นฝ่ายตรงข้าม ในส่วนนี้จะทำการวิเคราะห์ว่าทำไมอันตรายจากข้อศอกถึงทำให้เกิดอันตรายที่ร้ายแรงได้ โดยทำการ model ระบบระหว่างข้อศอกและศีรษะมนุษย์ โดยเลือกน้ำหนักของ ศีรษะที่ 4 กิโลกรัม และมี stiffness ประมาณ 105 นิวตัน/เมตร ซึ่ง model นี้ทำให้เกิดแรงที่ปะทะประมาณ 660 นิวตัน ดังนั้นถ้ามีการเกิดการปะทะด้วยศอกเกิดขึ้นจึงทำให้เกิดการบาดเจ็บได้ง่าย ซึ่งในกรณีของหุ่นยนต์นั้นสามารถลดแรงปะทะได้ด้วยการทำ collision detection เพื่อลดแรง impact ที่เกิดขึ้น ซึ่งจากการทำ Simulation พบว่าสามารถลดแรงกระแทกเหลือเพียง 150 นิวตัน เท่านั้น

การถูกลูกบอลพุ่งชนนั้นเป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่สามารถทำให้เกิดการบาดเจ็บขึ้นได้โดยเฉพาะถูกชนที่ศีรษะ ซึ่งทางผู้วิจัยได้ทำการทดลองหาค่าความเร็วของบอลที่พุ่งชนและเปรียบเทียบกับเกณฑ์ที่ทำให้เกิดการบาดเจ็บที่ศีรษะนั้น พบว่าความเร็วของลูกฟุตบอลที่เกิดขึ้นจากเตะของมนุษย์นั้นไม่เป็นอันตรายถึงขั้นบาดเจ็บรุนแรงขึ้นแต่ถ้าเพิ่มความเร็วในการเตะเพิ่มขึ้นอีก 50 % จะทำให้เกิดอันตรายขึ้นได้ดังนั้นในการกำหนดความเร็วในการเตะของหุ่นยนต์จะต้องถูกควบคุมไว้ไม่ให้แรงเกินไป

ทีมนักวิจัยจึงได้ออกแบบข้อต่อของหุ่นยนต์ให้มีความสามารถในการปรับแต่งความแข็งของข้อต่อ ( Variable Stiffness) แบบวงจรป้อนกลับเรียลไทม์(Real Time Closed System) สมองกลส่งสัณญาณแปรเปลี่ยนค่าความอ่อนตัว(compliance)ในข้อต่อหุ่นยนต์นี้ก็คล้ายๆกับการที่สมองมนุษย์สั่งการเกร็งกล้ามเนื้อและเส้นเอ็นนั่นเอง ซึ่งจะช่วยให้มนุษย์ทำงานต่างได้คล่องแคล่วและอย่างปลอดภัย ในขณะที่ระบบควบคุมแบบป้อนกลับในหุ่นยนต์ ช่วยลดแรงกระแทกแระทั้นจากภายนอกที่อาจทำให้ข้อต่อพังเสียหายจากเกิดการ overload ขึ้นได้

การทดลองขั้นต้นเริ่มขึ้นด้วยการติดตั้งข้อต่อประเภทปรับความแข็งได้ (VS Joint) บนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมยี่ห้อ KUKA KR500 โดยให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ตามแนวราบที่ปลายแขนหุ่นยนต์ด้วยความเร็วคงที่ 3.7 เมตรต่อวินาที ผลการทดลองเป็นไปตามทฏษฏีคือเมื่อค่าความแข็งต่ำ แรงบิด(Torque)ที่ได้จากการเตะจะมีค่าน้อยและข้อต่อ มีการยืดตัวมาก ซึ่งผลกระทบที่จะทำให้มอเตอร์และเกียร์ในตัวหุ่นยนต์เกิดการเสียหายและสึกหรอน้อย ในทางกลับกันเมื่อตั้งค่า VS-Joint ให้มีค่า ความแข็งมากขึ้น จะทำให้ได้ แรงบิดสูงและเกิดการยืดตัวน้อย น้อย แต่ก็ทำให้มอเตอร์และเกียร์เกิดความเสียหายได้มาก

ยังมีข้อต่ออีกประเภทที่ประโยชน์จากความยืดหยุ่น (Elastics) ของยาง ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้พลังงานของหุ่นยนต์ ซึ่งข้อต่อดังกล่าวนั้นมีหน้าที่เก็บและปลดปล่อยพลังงานได้ในเวลาที่ต้องการ คุณลักษณะนี้ช่วยลดพลังงานโดยรวมทั้งหมดของระบบ ณ.จุดที่มีความเร็วเท่ากัน ผมจำได้ว่าทีมหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ของฟีโบ้ เคยใช้ประโยชน์จากหนังยางรัดถุงกาแฟเพื่อทำหน้าที่ช่วงจังหวะดึงขากลับมาให้ครบรอบของการเดิน ทำให้เปลืองพลังงานน้อยลง หรืออีกนัยหนึ่งเพิ่มพลังงานที่ประหยัดได้จากการใช้ยางดึงกลับ ไปใช้ช่วงก้าวเดินหน้า ก้เป็นการทำให้หุ่นยนต์เดินได้เร็วขึ้นโดยการใช้พลังงานเท่าเดิม ทั้งนี้เพราะการสูญเสียพลังงานนั้นน้อยลง

ข้อสังเกตุสำคัญอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับพลังงานศักย์และพลังงานจลน์คือ ในการแข่งขัน Humanoid Robocup ส่วนใหญ่หุ่นยนต์จะใช้ข้อต่อเป็นมอเตอร์ของบริษัท robotis รุ่น RX64 ซึ่งสามารถให้แรงบิดได้ 6.4 นิวตัน-เมตร และความเร็วสูงสุดได้ 360 ซึ่งผลที่ได้จากการเตะบอลนั้นทำให้บอลสามารถเคลื่อนที่ได้ ด้วยความเร็วสูงสุด 2 เมตรต่อวินาที และไม่ทำให้บอลลอยขึ้นมาเหนือพื้นได้ ส่วนในการแข่งขัน Robocup middle size แม้หุ่นยนต์จะใช้ล้อในการเคลื่อนที่ แต่ใช้ตัวเตะที่มีลักษณะก้านคล้ายขาเตะซึ่งมีความยืดหยุ่น ซึ่งสามารถเตะบอลได้ด้วยความเร็วสูงสุด 10 เมตรต่อวินาที และสามารถเตะบอลให้ลอยข้ามคู่ต่อสู้ไปได้

จากข้อมูลในการเล่นฟุตบอลของมนุษย์ ในการเตะนั้นสามารถเหวี่ยงขาเตะได้ด้วยความเร็วสูงสุด 1375 องศาต่อวินาที และสามารถทำแรงบิดในการเตะได้ 280 นิวตัน-เมตร ซึ่งมากกว่าหุ่นยนต์ที่ผู้วิจัยได้ทำการทดลองถึง 6 เท่าโดยหุ่นยนต์ที่ใช้สามารถทำความเร็วของลูกบอลได้ 4.5 เมตรต่อวินาที

ผู้วิจัยยังได้ทำการทดลองให้หุ่นยนต์อุตสาหกรรม KUKA KR500 เตะฟุตบอล โดยหุ่นยนต์มี payload 500 กิโลกรัม ซึ่งผลปรากฏว่าหุ่นยนต์สามารถทำลูกบอลวิ่งได้ด้วยความเร็ว 3.7 เมตรต่อวินาทีและทำให้ลูกบอลลอยขึ้นไปตกด้านหน้าไกล 2 เมตร ซึ่งสามารถสรุปได้ว่าการเพิ่ม payload ไม่ได้มีผลที่สำคัญทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการเตะได้เลย

ในการเตะบอลนั้นความเร็วที่ปลายเท้าและลักษณะการเตะมีความสำคัญมากดังนั้นเนื่องจากระบบกลไกของ VS-Joint นั้นสามารถปรับค่า elasticity ได้พร้อมทั้งอุปกรณ์ถูกติดตั้งไว้บนชุดมอเตอร์ขับเคลื่อน ดังนั้นการเคลื่อนที่และ ความเร็วที่ปลายเท้าจะประกอบไปด้วยการเคลื่อนที่ของชุดขับและการปรับเปลี่ยนค่า elasticity ของ VS-Joint ซึ่ง มอเตอร์ขับเคลื่อนสามารถทำความเร็วได้ 200 องศาต่อวินาที และ VS-Joint สามารถทำความเร็วได้ 490 องศาต่อวินาที โดยผลที่ได้จาการรวมกันของ trajectory ของชิ้นส่วนทั้งสองทำให้สามารถเตะลูกบอลได้ด้วยความเร็ว 6.65 เมตรต่อวินาที การเตะด้วยหลังเท้าเป็นการเตะที่ทำให้มีความเร็วลูกบอลสูงที่สุดในการทดลองซึ่งสามารถทำได้ 7.5 เมตรต่อวินาที ในขณะที่การเตะด้วยปลายเท้า ความเร็วของลูกบอลที่ได้จะขึ้นอยู่กับตำแหน่งของลูกบอลที่ถูกเตะ คือช่วงกลางลูก ด้านบน หรือด้านล่าง การเตะลูกให้โด่ง เหมือนกับการเตะด้วยปลายเท้าแต่ตำแหน่งที่เตะจะอยู่ด้านล่างของลูกมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ซึ่งจากการทดลองสามารถทำให้ลูกบอลลอยขึ้นได้ 0.82 เมตร และตกไกลออกไป 0.6 เมตร การแตะลูกบอลที่ลอยอยู่โดยที่ข้อเท้าทำมุม 45 องศา จากการทดลองพบว่าการเตะแบบนี้จะมีความเร็วในของลูกบอลน้อยที่สุดแต่สามารถทำให้ลูกลอยตกไปไกลได้ประมาณ 4-6 เมตรแล้วแต่ลักษณะของลูกบอล

ผมคาดว่างานวิจัยเพื่อทำให้หุ่นยนต์สามารถทำงานหรือเล่นฟุตบอลกับมนุษย์ได้อย่างปลอดภัยนั้น คงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจนถึงปีการแข่งขันจริง ค.ศ. 2050 แนวความคิดเรื่องการปรับค่าความอ่อนตัว (Compliance) ในบทความนี้อาจไม่ได้ถูกนำไปใช้จริงเลยก็เป็นได้หากมีการค้นพบวิธีการที่ดีกว่า แต่ผมก็มั่นใจว่าวิธีการที่ดีกว่านั้นส่วนหนึ่งจะถูกศึกษาและคิดค้นจากเยาวชนไทยนี่เอง....ทำไมผมจึงมั่นใจเช่นนั้น ก็เพราะว่า ประวัติศาสตร์ได้จารึกแล้วว่าในปีที่แล้วเชื้อชาติไทยคือแชมป์หุ่นยนต์โลก (Rescue and Soccer) ครับ

• ข่าวซีเกท
• ข่าวเนคเทค
• ข่าวคอมพิวเตอร์
• ข่าวหุ่นยนต์
• ข่าวฟีโบ้
• ข่าวสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม
• ข่าวอิเล็กทรอนิกส์
• ข่าวฮิวแมนนอยด์
• ข่าวบริษัทซี
• ข่าวฮิวแมน
• ข่าวสมาคมวิชาการหุ่นยนต์ไทย
• ข่าวสมาคมวิชาการ
• ข่าวซีเกทเทคโนโลยี
• ข่าวสถาบันวิทยาการ
• ข่าวสมาคมวิชาการหุ่นยนต์ฯ