แมลงสาบไซบอร์กดำน้ำ การก้าวข้ามขีดจำกัดของเทคโนโลยีชีวภาพและหุ่นยนต์สู่วัตกรรมที่พลิกโฉมวงการกู้ภัย ช่วยค้นหาผู้รอดชีวิตในพื้นที่ภัยพิบัติที่มีน้ำท่วมขังและเข้าถึงยาก
ท่ามกลางข้อจำกัดของหุ่นยนต์กู้ภัยแบบดั้งเดิมในการเข้าถึงพื้นที่แคบและซากปรักหักพัง การผสานระบบอิเล็กทรอนิกส์เข้ากับความสามารถทางกายภาพของสิ่งมีชีวิตได้กลายเป็นทางออกที่สำคัญ ล่าสุด ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนานวัตกรรมชุดดำน้ำที่ช่วยยกระดับขีดความสามารถของแมลงสาบไซบอร์กให้สามารถปฏิบัติภารกิจใต้น้ำได้ ซึ่งถือเป็นก้าวกระโดดทางวิศวกรรมในการรับมือกับสภาพแวดล้อมเลวร้าย ขาดแคลนออกซิเจน หรือมีน้ำท่วมขัง นวัตกรรมนี้ไม่เพียงแต่ขยายขอบเขตการทำงานของหุ่นยนต์ชีวภาพ แต่ยังเป็นความหวังใหม่ในการเพิ่มโอกาสรอดชีวิตของผู้ประสบภัยในสถานการณ์วิกฤต
การพัฒนาชุดดำน้ำสำหรับแมลงไซบอร์ก
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีหนานหยาง ประเทศสิงคโปร์ (NTU Singapore) และมหาวิทยาลัยวาเซดะ ประเทศญี่ปุ่น (Waseda University) ได้ร่วมกันพัฒนาชุดดำน้ำแบบยืดหยุ่นที่พิมพ์ขึ้นรูปด้วยเทคโนโลยี 3 มิติสำหรับแมลงไซบอร์ก งานวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications โดยเลือกใช้แมลงสาบสายพันธุ์มาดากัสการ์ (Madagascar hissing cockroach) ซึ่งเป็นที่นิยมในงานวิจัยเนื่องจากมีขนาดที่เหมาะสม มีความทนทานสูง และไม่มีปีก
นวัตกรรมชิ้นนี้ช่วยให้แมลงสาบไซบอร์กสามารถเอาชีวิตรอดและเคลื่อนที่ใต้น้ำ รวมถึงในสภาพแวดล้อมที่มีปริมาณออกซิเจนต่ำได้นานสูงสุดถึง 3 ชั่วโมง จากการทดสอบในอุโมงค์จำลองที่มีน้ำท่วมขังและเต็มไปด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ พบว่าแมลงสามารถตื่นตัวและเคลื่อนที่ใต้น้ำได้ด้วยความเร็วถึง 78.4 มิลลิเมตรต่อวินาที ซึ่งเป็นความเร็วที่ใกล้เคียงกับการเคลื่อนที่บนพื้นดินแห้ง
กลไกและส่วนประกอบของระบบแมลงสาบไซบอร์กดำน้ำ
ศาสตราจารย์ ชินจิโร อูเมสึ จากมหาวิทยาลัยวาเซดะ ระบุว่า ความท้าทายหลักทางวิศวกรรมคือการสร้างระบบที่มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และมีความยืดหยุ่นเพียงพอที่แมลงจะสามารถสวมใส่ได้ โดยที่ยังคงผลิตออกซิเจนได้เพียงพอสำหรับการเคลื่อนที่ใต้น้ำเป็นเวลานาน ชุดดำน้ำนี้ประกอบด้วย 3 ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ ถังผลิตออกซิเจน เปลือกหุ้มกันน้ำแบบยืดหยุ่น และท่อซิลิโคนสำหรับจ่ายออกซิเจนจำนวน 4 เส้น ระบบดังกล่าวเป็นการทำงานแบบปิดที่สามารถกันน้ำเข้าได้อย่างสมบูรณ์ โดยอาศัยปฏิกิริยาเคมี ระหว่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และแมงกานีสไดออกไซด์ ในการผลิตก๊าซออกซิเจนแทนการใช้ถังอัดอากาศแบบดั้งเดิม ออกซิเจนที่ได้จะถูกส่งผ่านเปลือกหุ้มและท่อซิลิโคนเข้าสู่รูหายใจ (Spiracles) บริเวณส่วนอกของแมลงโดยตรง ซึ่งท่อเหล่านี้สามารถถอดออกได้ในภายหลังโดยไม่ก่อให้เกิดความเจ็บปวดหรือเป็นอันตรายต่อตัวแมลง
ข้อได้เปรียบเหนือหุ่นยนต์ทั่วไป
แมลงไซบอร์กคือสิ่งมีชีวิตที่ถูกติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กเพื่อใช้สั่งการการเคลื่อนไหว ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือแมลงเหล่านี้ใช้กล้ามเนื้อตามธรรมชาติของตนเองในการเคลื่อนที่ จึงใช้พลังงานน้อยกว่าหุ่นยนต์ประดิษฐ์ขนาดเล็กที่ต้องพึ่งพาแบตเตอรี่กำลังสูงและมอเตอร์ที่เพิ่มน้ำหนักให้กับตัวเครื่อง การใช้ระบบกู้ภัยชีวภาพจึงช่วยแก้ปัญหาข้อจำกัดด้านพลังงานได้อย่างตรงจุด นอกจากนี้ แมลงไซบอร์กยังสามารถเข้าถึงพื้นที่น้ำท่วมขัง ท่อระบายน้ำ หรือช่องว่างแคบๆ ใต้ซากปรักหักพัง ซึ่งเป็นอุปสรรคสำคัญที่ทำให้หุ่นยนต์ติดล้อทั่วไปประสบปัญหาด้านแรงยึดเกาะและการขับเคลื่อน
การประยุกต์ใช้และทิศทางในอนาคต
ความสำเร็จในครั้งนี้ได้เปลี่ยนผ่านแมลงบกให้กลายเป็นหุ่นยนต์ไซบอร์กสะเทินน้ำสะเทินบก ซึ่งจะช่วยขยายขีดความสามารถในการปฏิบัติภารกิจค้นหาและกู้ภัย ในพื้นที่ภัยพิบัติได้อย่างมหาศาล โดยทางทีมวิจัยคาดการณ์ว่าจะสามารถนำไปใช้งานจริงในพื้นที่ได้ภายใน 2 ถึง 3 ปีข้างหน้า นอกจากนี้ แนวคิดของชุดดำน้ำดังกล่าวยังสามารถนำไปปรับใช้กับแมลงไซบอร์กบนบกชนิดอื่นๆ เช่น แมลงสาบสายพันธุ์อื่น ตั๊กแตน และด้วงได้อีกด้วย เนื่องจากแมลงเหล่านี้มีโครงสร้างร่างกายและระบบทางเดินหายใจที่คล้ายคลึงกัน โดยมีรูหายใจเป็นคู่และมีเครือข่ายท่ออากาศภายในร่างกาย ทั้งนี้ งานวิจัยดังกล่าวได้รับการสนับสนุนหลักจากกระทรวงศึกษาธิการของสิงคโปร์และโครงการ Top Global University Project ของมหาวิทยาลัยวาเซดะ
สรุป แมลงสาบไซบอร์กดำน้ำ
การผสานความชาญฉลาดทางวิศวกรรมเข้ากับกลไกที่สมบูรณ์แบบของธรรมชาติ ไม่เพียงแต่ทำลายข้อจำกัดเดิมๆ ของเทคโนโลยีหุ่นยนต์ในปัจจุบัน แต่ยังเป็นการสร้างความหวังอันยิ่งใหญ่ว่า วันหนึ่งสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่สวมใส่ชุดเกราะเทคโนโลยีเหล่านี้ จะกลายเป็นกุญแจสำคัญที่ช่วยต่อลมหายใจและกอบกู้ชีวิตมนุษย์จากภัยพิบัติได้อย่างประเมินค่าไม่ได้
อ้างอิง และ cover techxplore.com
อ่านบทความและข่าวอื่นๆเพิ่มเติมได้ที่ it24hrs.com
แมลงสาบไซบอร์กดำน้ำ ฮีโร่ที่อาจช่วยชีวิตคุณในอนาคต!
อย่าลืมกดติดตามอัพเดตข่าวสาร ทิปเทคนิคดีๆกันนะคะ Please follow us
Youtube it24hrs
Twitter it24hrs
Tiktok it24hrs
facebook it24hrs
ติดต่อโฆษณา [email protected] โทร 0802345023
