3,121 Views
Favorite
การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ (human-robot interaction) เป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการทำให้มนุษย์สามารถใช้งานควบคุมติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์ที่สร้างขึ้นมาได้อย่างสะดวกและเป็นธรรมชาติซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับสิ่งต่าง ๆ คือ ความรู้ทางด้านวิทยาการหุ่นยนต์ ปัจจัยมนุษย์ การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ ปัญญาประดิษฐ์ การทำความเข้าใจภาษาธรรมชาติ เป็นต้น ซึ่งการผสมผสานความรู้ดังกล่าวทำให้สามารถออกแบบระบบการติดต่อสื่อสารเพื่อควบคุมการใช้งานหุ่นยนต์อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องนับตั้งแต่ระยะแรกที่หุ่นยนต์เริ่มมีบทบาทในโรงงานอุตสาหกรรม เช่น โรงงานผลิตรถยนต์เนื่องจากงานของหุ่นยนต์จะเน้นการหยิบจับการวางหรือประกอบชิ้นงานเป็นหลัก ดังนั้นเพื่อความสะดวกในการควบคุมหุ่นยนต์จึงมีการคิดค้นอุปกรณ์สอนและบันทึกค่าตำแหน่งของปลายแขนหุ่นยนต์ซึ่งเรียกว่า แป้นการสอนตำแหน่ง (teach pendant) โดยผู้ใช้สามารถป้อนเป็นค่าตัวเลขของตำแหน่งหรือควบคุมการเคลื่อนที่ของแต่ละข้อต่อผ่านปุ่มบนแป้นควบคุมจนปลายแขนถึงตำแหน่งที่ต้องการแล้วสั่งบันทึกค่ามุมของแต่ละข้อต่อนั้นไว้หลังจากนั้นสามารถสั่งการให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งที่เคยสอนและบันทึกไว้ได้ การควบคุมลักษณะนี้เหมาะกับการใช้งานประเภทหยิบแล้ววางนอกจากหุ่นยนต์ที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมซึ่งทำหน้าที่ทุ่นแรงในการหยิบจับ เชื่อม ตัด พ่นสี และประกอบชิ้นส่วนแล้วยังมีการพัฒนาหุ่นยนต์ให้สามารถทำงานได้หลากหลายด้านมากยิ่งขึ้น เช่น หุ่นยนต์สำรวจและกู้ภัย หุ่นยนต์ใช้ในทางทหาร หุ่นยนต์ใช้ในการแพทย์ หุ่นยนต์เพื่อการศึกษา รวมทั้งหุ่นยนต์บริการทั้งในสำนักงานและที่บ้าน จะเห็นได้ว่าหุ่นยนต์เข้ามามีบทบาทในวิถีชีวิตมนุษย์มากขึ้นจึงมีการวิจัยและพัฒนาเพื่อสร้างเครื่องมือหรือวิธีการในการควบคุมและติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์ให้มีความสะดวกและเป็นธรรมชาติมากขึ้น เช่น มีการพัฒนาก้านควบคุม (joystick) ซึ่งทำให้ผู้ใช้งานควบคุมหุ่นยนต์ได้สะดวกขึ้นโดยเฉพาะหุ่นยนต์แบบเคลื่อนที่ที่ควบคุมโดยการใช้ปุ่มร่วมกันกับการส่งคำสั่งการเคลื่อนที่ไปยังหุ่นยนต์
ท่าทางต่าง ๆ เช่น ภาษามือ (sign language) ก็สามารถนำมาใช้สั่งการหุ่นยนต์ได้เช่นกันโดยผู้ใช้จะสวมถุงมือป้อนข้อมูล (data gloves) ซึ่งระบบจะทำการตรวจสอบรูปแบบการยืดหรืองอของข้อมือและนิ้วมือแล้วนำไปเปรียบเทียบกับรูปแบบที่เคยบันทึกหรือจดจำไว้ การควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกล (teleoperation) นอกจากผู้ควบคุมจะดูผลการควบคุมผ่านจอแสดงผลแล้วยังสามารถสวมอุปกรณ์แสดงผลแบบสวมศีรษะ (head-mounted display) โดยภาพจะแสดงบนจอภาพขนาดเล็กจำนวน ๒ จอ สำหรับตาทั้ง ๒ ข้าง บางรุ่นสามารถแสดงภาพแบบ ๓ มิติ เพื่อให้ได้ข้อมูลระยะลึก หรือระยะใกล้-ไกลของวัตถุต่าง ๆ ภายในภาพและบางรุ่นสามารถส่งเสียงแบบ ๓ มิติผ่านทางหูฟัง อุปกรณ์ตรวจจับการหมุนศีรษะ (head tracker) ของผู้ควบคุมภาพที่แสดงจะสอดคล้องกับการหมุนศีรษะของผู้ควบคุมทำให้ผู้ควบคุมสามารถติดต่อและควบคุมหุ่นยนต์ได้อย่างสะดวกและเป็นธรรมชาติ
หุ่นยนต์บางตัวได้รับการพัฒนาให้จดจำหน้าตาและท่าทางของผู้ใช้โดยอาศัยเทคโนโลยีการมองเห็นของหุ่นยนต์ซึ่งใช้กล้องเป็นตัวรับภาพเพื่อแยกรูปแบบใบหน้าและท่าทางของผู้ใช้โดยอาศัยความรู้เรื่องระบบภาพและการประมวลผลภาพในคอมพิวเตอร์ บางระบบผู้ใช้สามารถใช้เสียงในการสั่งงานหุ่นยนต์ผ่านการรู้จำเสียงโดยหุ่นยนต์จะโต้ตอบกับผู้ใช้ผ่านทางท่าทาง หน้าจอ และ/หรือเสียงสังเคราะห์โดยผ่านทางลำโพง สำหรับผู้สูงอายุหรือผู้พิการที่ไม่สามารถพึ่งตนเองได้นั้นสามารถใช้สัญญาณทางชีวภาพของร่างกาย เช่น การกลอกตาไป-มา กล้ามเนื้อหรือสมองมาใช้ควบคุมหุ่นยนต์ได้เช่นกัน นอกจากการป้อนข้อมูลคำสั่งผ่านอุปกรณ์แล้วการรับผลการทำงานของหุ่นยนต์ก็ถือเป็นสิ่งจำเป็นเช่นกันที่จะทำให้การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เช่น การมองท่าทางของหุ่นยนต์โดยตรงหรือผ่านทางจอแสดงผล การรับเสียงการทำงานหรือเสียงพูดที่เกิดจากการใช้คอมพิวเตอร์สังเคราะห์ขึ้นรวมทั้งการรับแรงป้อนกลับ (force feedback) ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการควบคุมหุ่นยนต์ระยะไกลเนื่องจากผู้ใช้สามารถรับรู้แรงที่วัดได้จากตัวตรวจจับแรงที่ติดตั้งไว้ที่ตัวหุ่นยนต์หรือปลายแขนหุ่นยนต์และจะถูกนำมาประมวลผลแล้วส่งต่อมายังอุปกรณ์แสดงผลแรง เช่น ก้านควบคุมที่มีแรงป้อนกลับหรือชุดแสดงผลแรงป้อนกลับแบบสวม (exoskeleton devices)
จะเห็นได้ว่าการติดต่อสื่อสารกับหุ่นยนต์เป็นศาสตร์ที่มีความจำเป็นอย่างมากในการสั่งงานและควบคุมหุ่นยนต์ซึ่งมีตั้งแต่การติดต่อสื่อสารระดับพื้นฐาน เช่น การบังคับผ่านคันบังคับหรือการพูดคุยโต้ตอบกับหุ่นยนต์ การติดต่อจะแสดงผลในรูปแบบต่าง ๆ เช่น ภาพ เสียง ซึ่งแรงที่ส่งกลับมาของหุ่นยนต์ทำให้การควบคุมหุ่นยนต์มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ในอนาคตหุ่นยนต์จะเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของมนุษย์มากขึ้นทำให้การควบคุมหุ่นยนต์ให้ทำตามคำสั่งด้วยอุปกรณ์ควบคุมต่าง ๆ อาจไม่เพียงพอ หุ่นยนต์จำเป็นต้องมีความฉลาดสามารถตัดสินใจจากฐานความรู้ความสัมพันธ์ของข้อมูลต่าง ๆ ที่มีอยู่รวมถึงการเรียนรู้ข้อมูลใหม่ ๆ แล้วนำมาตัดสินใจได้เองหรือที่เรียกกันว่า หุ่นยนต์มีปัญญาประดิษฐ์ซึ่งในการพัฒนาจำเป็นต้องใช้ความรู้ทางด้านคอมพิวเตอร์ขั้นสูงอย่างมาก
ในอนาคตการพัฒนาหุ่นยนต์จำเป็นต้องอาศัยแนวทางในวิทยาการ ๕ สาขาหลักดังนี้
หุ่นยนต์ต้องมีความสามารถในการทักทายมนุษย์หรือแม้แต่หุ่นยนต์ด้วยกันเองโดยผ่านการสั่งการด้วยเสียงหรือประสาทสัมผัสต่าง ๆ ปัญญาประดิษฐ์จะช่วยให้หุ่นยนต์เข้าใจความหมายเชิงกลุ่มคำหรือประโยคหรือการตีความหมายจากสัญญาณอื่น ๆ ได้
ปัจจุบันหุ่นยนต์สามารถลุกขึ้น ยืน เดิน และวิ่งเหยาะ ๆ ได้แล้วโดยอาศัยความรู้ความเข้าใจด้านพลศาสตร์ (dynamics) ซึ่งความรู้ในสาขานี้ได้นำมาประยุกต์ใช้ในการพัฒนาแขน-ขาเทียมสำหรับผู้พิการรวมไปถึงหุ่นยนต์ที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการเดินอีกด้วย
หุ่นยนต์มีอุปกรณ์ตรวจรู้ที่เกี่ยวข้องกับการระบุตำแหน่งและการนำทางซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าสิ่งที่มนุษย์มีมาตามธรรมชาติ เช่น อุปกรณ์ตรวจรู้ตำแหน่งระบบจีพีเอสจากสัญญาณดาวเทียมอุปกรณ์ตรวจรู้ระบบอัลตราโซนิกซึ่งสามารถจะพัฒนาไปเป็นยานยนต์อัจฉริยะได้ในอนาคต
หุ่นยนต์มีความสามารถในการหยิบจับเคลื่อนย้ายชิ้นงานได้หลายรูปแบบมากขึ้นโดยแขนของหุ่นยนต์ที่สามารถยืด-หดและปรับเปลี่ยนให้มีความเหมาะสมกับลักษณะการใช้งานทำให้หุ่นยนต์สามารถช่วยเหลือมนุษย์ได้มากขึ้น
หุ่นยนต์ที่สามารถคิดเองได้นั้นไม่ได้มีอยู่แต่เพียงในภาพยนตร์เท่านั้นปัจจุบันหุ่นยนต์ได้รับการพัฒนาจนกระทั่งสามารถค้นหาคำตอบสำหรับปัญหาใหม่จากฐานข้อมูลเดิมที่มีอยู่ได้โดยแนวโน้มที่หุ่นยนต์จะสามารถสร้างองค์ความรู้ได้ด้วยตัวเองเช่นเดียวกับมนุษย์มีความเป็นไปได้อย่างมากในอนาคต
อย่างไรก็ตามความฉลาดของหุ่นยนต์จะมีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ใช้งานว่าต้องการให้หุ่นยนต์นิ่งเฉยจนกว่าจะถูกถามหรือให้มีความคิดเป็นของตัวเองจนสามารถเป็นผู้ดูแลมนุษย์ในยามชราภาพได้และเมื่อหุ่นยนต์สามารถมีความคิดเป็นของตัวเองแล้วมนุษย์คงมีคำถามต่อไปอีกว่า “หุ่นยนต์จะยังคงรักษากฎเหล็ก ๓ ข้อ ได้อีกหรือไม่”
