'หุ่นยนต์เสริมพลัง'ผู้ช่วยคนพิการ

เทคโนโลยีหุ่นยนต์และระบบควบคุมอัจฉริยะ เปลี่ยนความฝันให้เป็นจริงสำหรับคนพิการและคนชราแห่งโลกอนาคต สามารถใช้ชีวิตได้เหมือนคนปกติ ผลงานที่ทั่วโลกจับตาและมีความเป็นได้สูงสุดคือ ฮาล-5 (Hybrid Assistive Limb,HAL-5) มาในรูปแบบชุดหุ่นยนต์สำหรับสวมใส่ พัฒนาโดยบริษัทไซเบอร์ดีน ประเทศญี่ปุ่น เช่นเดียวกับ ชุดหุ่นยนต์เฮอร์คิวลิส พัฒนาขึ้นโดยบริษัท RB3D บริษัทออกแบบหุ่นยนต์สัญชาติฝรั่งเศส มีลักษณะเป็นชุดเสริมแรงเพื่อให้ผู้สวมใส่มีพละกำลังในการยกสิ่งของหนักๆ ในลักษณะที่เดินหรือวิ่งได้อย่างสบาย หรือวิ่งได้นานถึง 4 ชั่วโมง โดยไม่ก่อให้เกิดอาการบาดเจ็บกับกล้ามเนื้อ

ชุดหุ่นยนต์ทั้งสองนี้เป็นผลงานในกลุ่ม “เทคโนโลยีสิ่งอำนวยความสะดวก” ซึ่งกลุ่มประเทศพัฒนาแล้วเห็นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเตรียมพร้อมรับสังคมสูงอายุในอนาคต จึงให้การสนับสนุนงานวิจัยในสาขานี้อย่างกว้างขวาง

พลังคิดเพื่อพลังขา

เช่นเดียวกับประเทศไทยเพิ่งเปิดตัว “หุ่นยนต์เสริมพลัง” ในชื่อ PMK Exoskeleton Robot ผลงานร่วมวิจัยคิดค้น จาก 3 สถาบัน ได้แก่ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล (มทร.) ธัญบุรี มหาวิทยาลัยราชภัฏวไลยอลงกรณ์ และวิทยาลัยแพทยศาสตร์พระมงกุฎเกล้า ผนึกกำลังคิดค้นร่วมกับโรงพยาบาลพระมงกุฎเกล้า”

พ.อ.นพ.อารมย์ ขุนภาษี ผู้อำนวยการกองเวชศาสตร์ฟื้นฟู กล่าวว่า เนื่องจากโรงพยาบาลมีทหารที่ได้รับบาดเจ็บบริเวณไขสันหลัง อาจจะบาดเจ็บระดับหน้าอกลงไป ผู้ป่วยเหล่านี้ขาทั้งสองข้างไม่สามารถขยับแต่ยังใช้มือและแขนได้ดี จึงทำวิจัยร่วมกับทีม เพื่อที่จะผลิตหุ่นยนต์ต้นแบบที่จะใช้กับผู้ป่วยพิการจากราชการสนามที่มีปัญหาดังกล่าว

พ.ต. นพ. ธง พงษ์หาญยุทธ อธิบายเพิ่มเติมว่า ในการเดินของคนปกตินั้น จะอาศัยการทำงานที่ประสานกัน ทั้งข้อเท้า ข้อเข่า ข้อสะโพก และกล้ามเนื้อมัดต่างๆ ซึ่งได้แก่กล้ามเนื้อที่ใช้ในการกระดกข้อเท้าขึ้น-ลง กล้ามเนื้อที่ใช้ในการงอ-แอ่น-กาง ข้อสะโพกและกล้ามเนื้อที่ใช้ในการเหยียดเข่า ตลอดจนการทำงานของระบบประสาท ตั้งแต่สมองไปจนถึงเซลล์ประสาทรับสัมผัส เพื่อให้การเดินนั้นมีความต่อเนื่อง ราบรื่นและมั่นคง แต่สำหรับผู้ป่วยที่ได้รับบาดเจ็บรุนแรงบริเวณไขสันหลังระดับเอวลงไปจะเกิดอาการอัมพาตของขาทั้ง 2 ข้าง ซึ่งหมายความว่า สมองไม่สามารถสั่งการข้อและกล้ามเนื้อต่างๆ ให้เกิดการเดินได้อย่างปกติ

หุ่นยนต์เสริมพลังนี้ ประกอบไปด้วย 3 ส่วนสำคัญ ส่วนแรกเป็นโครงสร้าง (ฮาร์ดแวร์) ประกอบด้วยโครงสร้างอลูมิเนียมที่มีลักษณะคล้ายกับขามนุษย์ทั้งสองข้าง เริ่มตั้งแต่เอวหรือสะโพก ขาด้านบน ขาด้านล่าง และเท้า (ขนาดความยาวของขาแต่ละข้างจะขึ้นอยู่กับความสูงต่ำของผู้ป่วย) สะโพกซ้ายขวาและหัวเข่าทั้งสองยึดติดกับระบบกลไกพร้อมมอเตอร์ที่ช่วยด้านการขับเคลื่อน ส่วนที่สองเป็นส่วนควบคุมโดยใช้ไมโครคอนโทรเลอร์ ทั้งการควบคุมแบบตำแหน่งและควบคุมความเร็ว และส่วนที่สาม คือ ซอฟต์แวร์จะใช้ภาษาซีในการเขียนควบคุมการทำงานทั้งระบบ

มีหลักการทำงานคือ เมื่อผู้ป่วยต้องการเคลื่อนที่จะเลื่อนตัวต้านทานปรับค่าได้ (Variable Resistor) ด้วยมือขวาจนถึงค่าสูงสุด ทำให้ขาข้างขวาเคลื่อนที่ตามจังหวะการเดิน (Gait Cycle) และเลื่อนตัวต้านทานปรับค่าได้จนถึงค่าต่ำสุดทำให้ดีซีมอเตอร์ที่สะโพกเคลื่อนที่ทำให้ยืดตรง ส่วนการเคลื่อนที่ขาด้านซ้ายก็จะทำตามลำดับเหมือนด้านขวา ทำให้ผู้ป่วยพิการสามารถเดินได้ใกล้เคียงหรือเหมือนปกติได้

เทคโนโลยีสิ่งอำนวยความสะดวก

ขณะที่ทีมพัฒนาชุดหุ่นยนต์เฮอร์คิวลิสเริ่มพัฒนาเฮอร์คิวล์เวอร์ชั่นที่ใช้ในอุตสาหกรรม และน่าจะสามารถนำออกมาวางตลาดได้ในปี 2559 ในราคาที่ถูกลงจากรุ่นต้นแบบราคา 1.28 ล้านบาท ส่วนฮาล-5 ซึ่งนอกจากจะใช้ในการช่วยเดินแล้ว ยังออกแบบให้สามารถรับน้ำหนักได้มาก ใช้ในการขนของ หรือเป็นชุดของเจ้าหน้าที่กู้ภัยในเหตุการณ์ต่างๆ ซึ่งสามารถนำไปปรับแต่งได้หลากหลาย เช่น ใส่คุณสมบัติป้องกันกัมมันตภาพรังสีเข้าไป

“ในอนาคตจะพัฒนาหุ่นยนต์เสริมพลังต้นแบบนี้ ให้เกิดการเคลื่อนไหวที่ราบรื่น และใกล้เคียงกับการทำงานของร่างกายจริงต่อไป รวมถึงนำไปพัฒนาเพื่อใช้กับผู้ป่วยอัมพาตจากโรคหลอดเลือดสมอง หรือเด็กพิการ และผู้ป่วยพิการจากราชการสนามที่ขาขาดทั้ง 2 ข้างระดับสูงๆ ต่อไป” ทีมวิจัยไทย กล่าว

เป้าหมายเพื่อยกระดับคุณภาพชีวิตของประชาชนไทยซึ่งด้อยโอกาสให้เป็นผู้ได้รับโอกาส และสามารถใช้ชีวิตประจำวันได้อย่างมีศักยภาพสูงสุดตามคอนเซปต์ความเป็นเทคโนโลยีสิ่งอำนวยความสะดวก