คอลัมน์ ด้วยสมองและสองมือ: 3 สถาบันโชว์’หุ่นยนต์เสริมพลัง’พลิกฟื้นสมรรถภาพทหารผ่านศึก

หุ่นยนต์เสริมพลัง หรือ PMK EXOSKELETON ROBOT เกิดจากความร่วมมือของนักวิจัยจาก 3 สถาบันใหญ่ นำโดย ดร.เดชฤทธิ์ มณีธรรม หัวหน้าสาขาวิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์ คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล (มทร.) ธัญบุรี

ผศ.ดร.เบญจลักษณ์ เมืองมีศรี มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณ์ และพ.อ.ผศ.นพ.อารมย์ ขุนภาษี ผู้อำนวยการกองเวชศาสตร์ฟื้นฟูพ.ต.นพ.ธง พงษ์หาญยุทธ โรงพยาบาลพระมงกุฎเกล้า พร้อมด้วยพ.อ.รศ.นพ.สุธี พานิชกุล วิทยาลัยแพทยศาสตร์พระมงกุฎเกล้า…ผนึกกำลังคิดค้น

…จุดประกายหุ่นยนต์เสริมพลัง

พ.อ.ผศ.นพ.อารมย์ ขุนภาษี กล่าวถึงที่มาของการประดิษฐ์หุ่นยนต์ต้นแบบว่า เนื่องจากโรงพยาบาลมีทหารที่ได้รับบาดเจ็บบริเวณไขสันหลัง อาจจะบาดเจ็บระดับหน้าอกลงไป ซึ่งผู้ป่วยเหล่านี้ขาทั้งสองข้างไม่สามารถขยับได้ แต่ยังใช้มือและแขนได้ดี จึงร่วมกับทีมงานวิจัยเพื่อผลิตหุ่นยนต์ต้นแบบ ที่จะใช้กับผู้ป่วยพิการจากราชการสนามที่มีปัญหาดังกล่าวดังนี้ โดยใช้ชื่อว่า PMK EXOSKELETON ROBOT ด้าน พ.ต.นพ.ธง พงษ์หาญยุทธ กล่าวเสริมว่า การเดินของคนปกตินั้นจะอาศัยการทำงานที่ประสานกัน ทั้งข้อเท้า ข้อเข่า ข้อสะโพกและกล้ามเนื้อมัดต่างๆ ซึ่งได้แก่กล้ามเนื้อที่ใช้ในการกระดกข้อเท้าขึ้นลง กล้ามเนื้อที่ใช้ในการงอ-แอ่น-กาง ข้อสะโพก และกล้ามเนื้อที่ใช้ในการเหยียดเข่า ตลอดจนการทำงานของระบบประสาท ตั้งแต่สมองไปจนถึงเซลล์ประสาทรับสัมผัส เพื่อให้การเดินนั้นมีความต่อเนื่องและมั่นคง แต่สำหรับผู้ป่วยที่ได้รับบาดเจ็บรุนแรงบริเวณไขสันหลังระดับเอวลงไป จะเกิดอาการอัมพาตของขาทั้ง 2 ข้าง ซึ่งหมายความว่า สมองไม่สามารถสั่งการข้อและกล้ามเนื้อต่างๆ ให้เกิดการเดินได้อย่างปกติ

หุ่นยนต์เสริมพลังนี้ ประกอบไปด้วย 3 ส่วนสำคัญ

โดยผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมเมคคาทรอนิกส์ “ดร.เดชฤทธิ์ มณีธรรม” กล่าวอธิบายถึงองค์ประกอบสำคัญในการทำงานของหุ่นยนต์ต้นแบบว่า

ส่วนแรกคือโครงสร้าง (Hardware)ประกอบด้วยโครงสร้างอะลูมิเนียม ที่มีลักษณะคล้ายกับขามนุษย์ทั้งสองข้าง โดยจะเริ่มตั้งแต่เอวหรือสะโพก ขาด้านบน ขาด้านล่าง และเท้า(ขนาดความยาวของขาแต่ละข้างจะขึ้นอยู่กับความสูงต่ำของผู้ป่วย) สะโพกด้านซ้ายและด้านขวาจะยึดติดกับดีซีมอเตอร์ (DC Motor) ขนาด350 วัตต์ 24 โวลต์ แกนมอเตอร์ด้านหน้ายึดติดกับเกียร์บล็อก (Gear Box) ขนาดอัตราทด 1:50 แกนมอเตอร์ ด้านหลังยึดติดกับเอ็นโคดเดอร์ (Encoder) ขนาด 1,000 รอบ ส่วนหัวเข่าทั้งด้านซ้ายและขวาจะยึดติดกับดีซีมอเตอร์ ขนาด250 วัตต์ 24 โวลต์ แกนมอเตอร์ด้านหน้ายึดติดกับเกียร์บล็อกขนาดอัตราทด 1:50 แกนมอเตอร์ด้านหลังยึดติดกับเอ็นโคดเดอร์(Encoder) ขนาด 1,000 รอบ เช่นกัน ส่วนที่ 2 เป็นส่วนควบคุม(Control) จะใช้ไมโครคอนโทรเลอร์ เป็นตัวควบคุมแบบPID Control ทั้งการควบคุมแบบตำแหน่ง (Position Control) และควบคุมความเร็ว (Speed Control)

และส่วนที่ 3 ซอฟต์แวร์ (Software) ใช้ภาษาC ในการเขียนควบคุมการทำงานทั้งระบบ มีหลักการทำงานคือเมื่อผู้ป่วยต้องการเคลื่อนที่ ผู้ป่วยจะเลื่อนตัวต้านทานปรับค่าได้ (Variable Resistor) ด้วยมือขวาจนถึงค่าสูงสุด ทำให้ขาข้างขวาเคลื่อนที่ตามจังหวะการเดิน (Gait Cycle) และเลื่อนตัวต้านทานปรับค่าได้จนถึงค่าต่ำสุดทำให้ดีซีมอเตอร์ ที่สะโพกเคลื่อนที่ทำให้ยืดตรง ส่วนการเคลื่อนที่ขาด้านซ้ายก็จะทำตามลำดับเหมือนด้านขวาทำให้ผู้ป่วยพิการสามารถเดินได้ใกล้เคียงหรือเหมือนปกติได้

ฟังดูอาจเข้าใจยากสักหน่อย แต่ถ้าได้เห็นของจริงล่ะก็…บอกได้เลยว่าน่าทึ่งมาก

ในอนาคต ทีมวิจัยชุดใหญ่นี้ตั้งเป้าพัฒนาหุ่นยนต์เสริมพลัง ให้สามารถเคลื่อนไหวได้เสมือนเป็นส่วนหนึ่งของร่างกายเราจริงๆ รวมถึงพัฒนาเพื่อใช้กับผู้ป่วยอัมพาตจากโรคหลอดเลือดสมอง หรือเด็กพิการและผู้ป่วยพิการจากราชการสนาม ที่ขาขาดทั้ง 2 ข้างระดับสูงขั้นไปอีกด้วย

edusiamrath@gmail.com