หุ่นยนต์บังคับมือจากของเล่นกลายเป็น สื่อเรียนรู้

ในวัยเด็กหลาย ๆ คนคงมีความสุขสนุกสนานกับการได้เล่นของนานาชนิด หลายชิ้นก็เล่นจนติด เล่นได้ทั้งวัน ของเล่นยอดฮิตตลอดกาลของเด็กชายชิ้นหนึ่งคือ รถบังคับแบบใช้สาย กดดินหน้า กดถอยหลัง กดให้วิ่งไปทางซ้าย ไปทางขวา แค่เห็นรถวิ่งไปมาได้ก็มีความสุขสนุกสนานแล้ว ตอนนั้นไม่ได้คิดว่าเล่นแล้วจะได้อะไร แค่สนุกก็พอแล้ว ในบทความนี้ศูนย์เครื่องมือวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ จะขอเขียนถึงการเปลี่ยนรถบังคับให้เป็นหุ่นยนต์กันว่ามีวิธีการอย่างไร เราไปเรียนรู้กันเลย

ส่วนประกอบของรถบังคับแบบใช้สายก็ไม่มีอะไรมาก มีแค่ มอเตอร์ ฟันเฟืองทดรอบ แบตเตอรี่ ล้อ ปุ่มกดสำหรับบังคับ เดินหน้า ถอยหลัง เลี้ยวซ้าย เลี้ยวขวา ทั้งหมดประกอบเข้าด้วยกัน โดยอาศัยหลักการทางไฟฟ้าอย่างง่ายไม่ชับช้อน จากรูป เมื่อกดสวิตช์ตัวบน มอเตอร์ตัวบนจะหมุน เมื่อกดสวิตช์ตัวล่างมอเตอร์ตัวล่างจะหมุน ถ้ากดสวิตช์สองตัวพร้อมกันมอเตอร์ก็จะหมุนพร้อมกัน แต่หมุนในทิศทางที่ตรงข้ามกัน ด้วยหลักการดังกล่าว เราก็สามารถสร้างรถบังคับแบบใช้สายอย่างง่ายได้แล้ว

หุ่นยนต์ หรือ โรบอท (robot) คือเครื่องจักรกลชนิดหนึ่ง มีลักษณะโครงสร้างและรูปร่างแตกต่างกัน หุ่นยนต์ในแต่ละประเภทจะมีหน้าที่การทำงานในด้านต่าง ๆ ตามการควบคุมโดยตรงของมนุษย์ การควบคุมระบบต่าง ๆ ในการสั่งงานระหว่างหุ่นยนต์และมนุษย์ สามารถทำได้โดยมนุษย์เป็นผู้ควบคุมและทำงานแบบอัตโนมัติ โดยทั่วไปหุ่นยนต์ถูกสร้างขึ้นสำหรับงานที่มีความยากลำบากแทนมนุษย์ จากคำนิยามเราสามารถกดสวิตช์ให้รถเดินหน้า เลี้ยวซ้าย เลี้ยวขวา เพื่อให้ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่งตามที่เราต้องการได้เช่นกันดังนั้นจากความหมายข้างตัน ถ้ากำหนดงานที่ชัดเจนให้กับรถบังคับ เราก็สามารถเรียกได้ว่า รถบังคับก็ทำหน้าที่เป็นหุ่นยนต์ ประเภทหนึ่งได้เหมือนกัน

จากวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายของรถบังคับแบบใช้สายฃเราสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมวงจรไฟฟ้าอีกเล็กน้อย ก็จะได้วงจรหุ่นยนต์บังคับมือที่มีความสามารถเพิ่มขึ้น บังคับให้เดินหน้า ถอยหลัง เลี้ยวช้าย เลี้ยวขวา รวมถึงถอยหลังและเลี้ยวซ้ายหรือเลี้ยวขวาได้คล่องตัว และรองรับการควบคุมได้ดีขึ้น

ข้อควรระวัง เนื่องจากวงจรออกแบบให้ประกอบได้ง่ายจึงไม่มีระบบป้องกันการลัดวงจร ระหว่างควบคุมควรระวังอย่ากดปุ่มพร้อมกันมากกว่า 2 ปุ่ม จะทำให้เกิดการลัดวงจรขึ้นได้ จะทำให้แบตเตอรี่ร้อนและอายุการใช้งานสั้นลง

ส่วนควบคุมจะประกอบไปด้วยแบตเตอรี่ และสวิตช์ควบคุม ส่วนขับเคลื่อนจะมีเพียงมอเตอร์ที่ทดรอบให้มีความเร็วต่ำเพื่อให้ง่ายต่อการควบคุม ทั้งสองส่วนจะเชื่อมโยงถึงกันด้วยสายฟขนาดเล็กจำนวน 3 เส้นและควรมีความยาวอย่างน้อย 2 เมตร

รถบังคับจะเป็นหุ่นยนต์ได้จะต้องมีการกำหนดภารกิจหน้าที่ให้ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่ง ดังนั้นเพื่อให้เป็นหุ่นยนต์บังคับมือที่สมบูรณ์ จำเป็นต้องมีการพัฒนาต่อเพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำงานตามหน้าที่ที่ได้รับมอบหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น ถ้าต้องการหุ่นยนต์ที่มีความสามารถในการเคลื่อนย้ายสิ่งของจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง โดยที่สิ่งของที่หุ่นยนต์จะต้องเคลื่อนย้ายมีรูปทรงกระบอก ถึงตอนนี้ผู้พัฒนาหุ่นยนต์จะต้องวิคราะห์งานที่ได้รับมอบหมายและออกแบบโครงสร้างของหุ่นยนต์ให้หมาะสมกับงนที่ได้รับ ซึ่งอาจจะมี มือคีบจับยึดสิ่งของ หรือตะขอเกี่ยวแล้วแต่การออกแบบ ซึ่งกระบวนการเหล่านี้เป็นกระบวนการที่ต้องใช้ทักษะการคิดวิเคราะห์และการแก้ปัญหา

การแข่งขันเป็นวิธีการหนึ่งที่ช่วยกระตุ้นให้เกิดความสนุกสนานในการเรียน ตัวอย่างกติกาการแข่งขัน เช่น กำหนดให้หุ่นยนต์เคลื่อนย้ายสิ่งของให้ได้มากที่สุดในเวลาที่กำหนด หรือให้เคลื่อนย้ายสิ่งของจากพื้นที่ของทีมตรงข้ามมาไว้ในพื้นที่ของตนให้ได้มากที่สุดในเวลาที่กำหนด เมื่อมีการแข่ง ทีมที่เข้าร่วมการแข่งชันจะทราบกติกา เห็นสนาม เห็นสิ่งของที่เป็นภารกิจ ทีมก็จะต้องวิเคราะห์ เพื่อพัฒนาหุ่นยนต์ ให้เหมาะกับกติกาและวางแผนการแข่งเพื่อนำไปสู่ชัยชนะต่อไป

จากภาพเมื่อทุกคนทราบกติกาการแข่งขัน แต่ละทีมเริ่มวิเคราะห์ปัญหา สิ่งที่หุ่นยนต์ที่ต้องทำ แบ่งหน้าที่ของผู้ร่วมทีมวางแผนการเล่น รวมไปถึงการเลือกวัสดุที่เหมาะสมมาใช้ในการพัฒนาหุ่นยนต์ ซึ่งอาจเป็นวัสดุเหลือใช้ทั่วไป และสุดท้ายต้องสามารถนำเสนอแนวคิดในการออกแบบหุ่นยนต์ได้

สุดท้ายจะเห็นได้ว่า จากของเล่นที่เราเล่นกันอย่างสนุกสนานในวัยเด็ก ก็สามารถนำมาเป็นสื่อช่วยในการเรียนการสอนซึ่งจะช่วยให้พัฒนาทักษะในหลาย ๆ ด้าน อีกทั้งยังทำให้รู้จักนำความรู้ในชั้นเรียนมาประยุกใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันได้

Facebook Comments Box

Chaiwat Poungklung

วิทยาศาสตร์, ศูนย์เครื่องมือวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

หุ่นยนต์บังคับมือจากของเล่นกลายเป็น สื่อเรียนรู้

Chaiwat Poungklung

มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์