อาซิโม

ประวัติ

ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า ร่วมกันคิดค้นและพัฒนาความท้าทายการทำงานในรูปแบบใหม่ของเทคโนโลยีในปัจจุบัน ซึ่งหลังจากได้พัฒนาศักยภาพของเครื่องยนต์อเนกประสงค์ รถจักรยานยนต์ และรถยนต์ในรุ่นต่าง ๆ ซึ่งความท้าทายในรูปแบบใหม่ของทีมวิศวกรบริษัทฮอนด้าคือ การพัฒนาหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ ให้มีขีดความสามารถในการเดิน วิ่ง หรือเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ หุ่นยนต์อาซิโมจึงถือกำเนิดขึ้นและได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องมาโดยตลอด ทำการศึกษาและวิจัยโครงสร้างและส่วนประกอบต่าง ๆ ของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์อย่างละเอียด เพื่อให้หุ่นยนต์อาซิโมและมนุษย์สามารถใช้ชีวิตอยู่ร่วมกันได้ โดยเริ่มทำการศึกษาและพัฒนาหุ่นยนต์ให้สามารถเดินได้ด้วยขาทั้ง 2 ข้าง ในตระกูล P-Series เรื่อยมาจนกระทั่งมาสิ้นสุดที่อาซิโม

โครงสร้างและส่วนประกอบ

ฮอนด้าเปิดตัวอาซิโมสู่สายตาสาธารณชนเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน พ.ศ. 2543 มีส่วนสูง 120 เซนติเมตร น้ำหนัก 52 กิโลกรัม ถ้านำเอาอาซิโมมาเปรียบเทียบกับหุ่นยนต์ต้นแบบ P3 หุ่นยนต์ต้นแบบและหุ่นยนต์ทดลองตัวอื่น ๆ แล้ว จะเห็นว่าอาซิโมมีขนาดเล็กกะทัดรัดกว่ามาก ทั้งยังเคลื่อนตัวได้อย่างคล่องแคล่ว มีการทรงตัวที่ดี โครงสร้างภายนอกสวยงาม ทั้งหมดแสดงถึงการออกแบบอย่างละเอียดถี่ถ้วนและรอบคอบ
รูปลักษณ์ภายนอกของหุ่นยนต์มีผลกระทบโดยตรงต่อความรู้สึกของมนุษย์ หุ่นยนต์ที่เต็มไปด้วยสายไฟระโยงระยางหรือเป็นกล่องสี่เหลี่ยมที่เคลื่อนไหวได้ อาจทำให้มนุษย์เกิดความรู้สึกไม่ดีจนไม่อยากเข้าใกล้ ทีมวิศวกรตระหนักถึงเหตุผลสำคัญเชิงจิตวิทยาเป็นอย่างดี จึงออกแบบอาซิโมให้มีรูปลักษณ์ภายนอกที่ดูดี สวยงามใกล้เคียงกับมนุษย์มากที่สุด และสิ่งสำคัญในการออกแบบหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ก็คือส่วนสูง เพราะระดับสายตาการมองเห็นของอาซิโมจะมองเห็นได้ในระดับเดียวกับที่คนเรานั่งอยู่ ซึ่งทำให้การปฏิบัติงานของอาซิโม เช่น ยกของ เปิด/ปิดสวิตช์ไฟ หมุนลูกบิดเปิด-ปิดประตู จนไปถึงการให้ความช่วยเหลือเล็ก ๆ น้อย ๆ บริเวณโต๊ะคอมพิวเตอร์ สามารถทำได้เป็นอย่างดี อาซิโมมีคุณลักษณะเฉพาะดังนี้

การศึกษาวิจัยรูปแบบการเดินของมนุษย์

อาซิโมเป็นหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่มีลักษณะคล้ายมนุษย์ ด้วยรูปลักษณ์ภายนอกและกิริยาท่าทางที่วิศวกรของบริษัทฮอนด้า พยายามพัฒนาให้ใกล้เคียงกับมนุษย์มากที่สุด รูปแบบการเดินของอาซิโมจึงถูกจำลองมาจากท่าทางการเดินของมนุษย์ เช่นการเดินตรงไปด้านหน้า การเลี้ยวซ้ายหรือเลี้ยวขวา ซึ่งทำให้ทีมวิศวกรต้องทำการศึกษาวิจัย พัฒนาและคิดค้นลักษณะกิริยาท่าทางการเดินของมนุษย์ในรูปแบบอื่น ๆ ทำการทดลองและเก็บบันทึกข้อมูลเพื่อเป็นการพัฒนาหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ต่อไปในอนาคต เพื่อให้อาซิโมมีลักษณะคล้ายมนุษย์ ซึ่งในการศึกษาวิจัยและพัฒนารูปแบบการเดินของมนุษย์เพื่อให้อาซิโมสามารถเดินได้ใกล้เคียงกับมนุษย์นั้น มีดังนี้

การวางข้อต่อในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย

มนุษย์มีโครงสร้างที่สามารถยืนได้ด้วยขาทั้งสองข้าง ทำให้สามารถเดิน วิ่งหรือกระโดดได้อย่างอิสรเสรี ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ใช้ลักษณะโครงสร้างร่างกายของมนุษย์ มาเป็นหลักในการวิเคราะห์โครงสร้างของอาซิโม ในการจัดวางตำแหน่งของข้อต่อในส่วนของขาทั้ง 2 ข้าง ข้อต่อบริเวณหัวเข่าทำให้อาซิโมสามารถเดิน วิ่งได้อย่างอิสระ ข้อต่อบริเวณนิ้วเท้ามีผลกระทบอย่างมากต่อการเคลื่อนไหวของอาซิโม จุดที่เป็นส่วนข้อต่อของนิ้วเท้าและส้นเท้าทั้ง 2 ข้าง มีความจำเป็นอย่างมากในการกำหนดการรับน้ำหนักร่างกายของอาซิโม
ความรู้สึกจากการที่ได้สัมผัสกับพื้นของอาซิโม สามารถวัดได้จากข้อต่อในบริเวณข้อเท้า เนื่องจากข้อเท้าของอาซิโมสามารถหมุนไปมาได้อย่างอิสระ หมุนจากด้านหน้าไปด้านหลัง จากด้านซ้ายไปด้านขวา ทำให้อาซิโมต้องรักษาสมดุลของร่างกายให้คงที่ในขณะก้าวเดินไปด้านหน้า หรือในขณะที่ก้าวเดินในพื้นผิวที่ขรุขระ ซึ่งอาซิโมสามารถรับรู้ความรู้สึกได้จากการเอียงของข้อเท้า ข้อต่อในส่วนบริเวณหัวเข่าและข้อต่อในส่วนของบริเวณสะโพก ถูกนำไปใช้ในการก้าวเดินขึ้นลงบันไดโดยไม่เสียการทรงตัวหรือหกล้ม รวมถึงสามารถยืนทรงตัวได้ด้วยขาเพียงข้างเดียว และด้วยเหตุผลหลัก ๆ ดังกล่าวจากโครงสร้างของมนุษย์ ทำให้ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า มีความจำเป็นต้องปรับโครงสร้างของอาซิโมให้มีข้อต่อในบริเวณสะโพก ข้อต่อบริเวณหัวเข่า ข้อต่อบริเวณข้อเท้าและข้อต่อบริเวณหัวไหล่ เพื่อให้อาซิโมเคลื่อนไหวได้ใกล้เคียงกับมนุษย์

ขอบเขตของข้อต่อในการเคลื่อนไหวของร่างกาย

ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ทำการศึกษาค้นคว้า วิจัยและพัฒนาขอบเขตการเคลื่อนไหวของข้อต่อในบริเวณส่วนต่าง ๆ ของร่างกายของอาซิโม ในระหว่างการเดิน วิ่งหรือขึ้นลงบันได โดยยึดหลักธรรมชาติในการเคลื่อนไหวของมนุษย์เป็นหลัก ทั้งในแนวพื้นราบและในพื้นที่ขรุขระ ข้อต่อในบริเวณส่วนต่าง ๆ จะถูกวัดการเคลื่อนไหว และจดบันทึกเป็นฐานข้อมูลเพื่อให้รู้ถึงขอบเขตของการเคลื่อนไหวของข้อต่อในแต่ละชิ้นภายในตัวของอาซิโม

จุดศูนย์ถ่วงของร่างกาย

อาซิโมมีขนาดและร่างกายเหมือนกับมนุษย์คือ มีขา 2 ข้าง แขน 2 ข้างและหนัก 52 กิโลกรัม การหาตำแหน่งและจุดศูนย์ถ่วงร่างกายของอาซิโมเป็นสิ่งสำคัญ เพราะถ้าจุดศูนย์ถ่วงของร่างกายไม่ได้สมดุล จะทำให้อาซิโมเสียหลักหกล้มในขณะก้าวเดิน ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ใช้หลักการวิจัยจากโครงสร้างและสมดุลของร่างกายมนุษย์ ซึ่งทำให้อาซิโมสามารถยืน 2 ขาได้อย่างมั่นคง ไม่หกล้มแม้แต่ตอนวิ่ง

การกระจายแรงบิดไปที่ข้อต่อต่าง ๆ ของร่างกาย

มนุษย์มีโครงกระดูกเป็นโครงสร้างของร่างกายทำให้สามารถเดิน วิ่งหรือประกอบกิจกรรมอื่น ๆ ได้อย่างคล่องแคล่ว ว่องไวและอิสระ ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้นำเอาหลักเกณฑ์นี้มาใช้กับโครงสร้างของอาซิโม โดยวางตำแหน่งข้อต่อในบริเวณส่วนต่าง ๆ ของอาซิโมเพื่อให้สามารถเดิน วิ่งได้เช่นเดียวกับมนุษย์ ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ทำการคำนวณหาการกระจายแรงบิดที่จะต้องไปยังข้อต่อในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย ซึ่งยึดหลักการกระจายแรงบิดจากการวัดผลรวมของแรงบิดในส่วนข้อต่อต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในขณะที่มนุษย์ก้าวเดินหรือวิ่ง

การตรวจวัดแรงกระแทกจากการเดิน

มนุษย์มีโครงสร้างที่แตกต่างจากหุ่นยนต์ เช่น มีผิวหนังที่นุ่ม มีข้อต่อในโครงกระดูกมากมาย ข้อต่อบริเวณหัวเข่า ข้อต่อบริเวณข้อเท้ารวมไปถึงนิ้วเท้า โครงสร้างร่างกายของมนุษย์จะยึดติดกับอวัยวะต่าง ๆ ของร่างกายมนุษย์ด้วยเส้นเอ็นจำนวนมาก สามารถทำให้เคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ ซึ่งโครงสร้างร่างกายมนุษย์นี้เป็นโครงสร้างสำคัญที่ช่วยให้มนุษย์สามารถก้าวเดินได้อย่างคล่องแคล่ว และช่วยลดแรงกระแทกในการก้าวเดินระหว่างเท้ากับพื้น ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้าได้ทำการทดลองการก้าวเดินของมนุษย์ ซึ่งผลการทดลองปรากฏว่ายิ่งมนุษย์เราก้าวเดินไปด้านหน้าเร็วเท่าใด แรงกระแทกจากการก้าวเดินก็จะเกิดมากขึ้นตามลำดับ
โดยปกติถ้ามนุษย์ก้าวเดินด้วยความเร็ว 2-4 กิโลเมตร/ชั่วโมง แรงกระแทกจากการก้าวเดินจะเกิดขึ้นประมาณ 1.2 - 1.4 เท่าของน้ำหนักตัว และถ้ามนุษย์เราก้าวเดินด้วยความเร็ว 8 กิโลเมตร/ชั่วโมง แรงกระแทกจากการเดินของร่างกายมนุษย์จะเพิ่มขึ้นถึง 1.8 เท่าของน้ำหนักตัวของมนุษย์ ทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า ได้นำเอาผลการทดลองมาศึกษาวิเคราะห์การตรวจวัดแรงกระแทกจากการเดินของอาซิโม พัฒนาให้อาซิโมสามารถลดแรงกระแทกในการเดินก้าวเดินโดยติดวัสดุกันกระแทกไว้ที่บริเวณส้นเท้าทั้ง 2 ข้าง ทำให้อาซิโมสามารถลดแรงกระแทกจากการเดินของขนาดและน้ำหนักตัว รวมทั้งเกิดความยืดหยุ่นในตัวเองจากการลดแรงกระแทกในการเดิน

เทคโนโลยีของอาซิโม

หุ่นยนต์อาซิโมรุ่นใหม่ล่าสุดที่ผลิตในปี พ.ศ. 2543 โดยทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า มีความสามารถในการจดจำใบหน้าของคู่สนทนารวมทั้งสามารถโต้ตอบได้ด้วยภาษาญี่ปุ่นกว่า 50 รูปแบบเสียง อาซิโมมีคุณลักษณะเฉพาะที่โดดเด่นกว่าหุ่นยนต์ทดลองและหุ่นยนต์ต้นแบบ ดังนี้

ความสามารถของอาซิโม

อาซิโมมีความสามารถในหลาย ๆ ด้านที่แตกต่างจากหุ่นยนต์ทดลองตระกูล E-Series และหุ่นยนต์ต้นแบบตระกูล P-Series ด้วยเทคโนโลยีชั้นสูงและนวัตกรรมล้ำสมัยต่าง ๆ จากทีมวิศวกรของบริษัทฮอนด้า ทำให้อาซิโมสามารถเดิน วิ่ง เต้นรำหรือเดินขึ้นบันไดได้เป็นอย่างดี ซึ่งความสามารถหลากหลายของอาซิโม มีดังนี้

การยกมือไหว้ทักทายและโบกมือ

อาซิโมสามารถใช้มือทั้ง 2 กางออกข้างลำตัวและยกขึ้นเหนือศีรษะได้ ด้วยเทคโนโลยีในด้านการตรวจจับวัตถุเคลื่อนไหว และเทคโนโลยีในด้านการตอบสนองต่อเสียงทำให้อาซิโมสามารถยกมือทั้ง 2 ข้างขึ้นไหว้และโบกมือทักทายแก่คู่สนทนาได้เช่นเดียวกันมนุษย์

การเดินขึ้น ลงบันได

การก้าวเท้าเดินไปด้านหน้าอย่างมั่นคงและนิ่มนวลด้วยเทคโนโลยี i-Walk ทำให้อาซิโมสามารถก้าวเท้าเดินขึ้น ลงบันไดได้โดยไม่เสียการทรงตัว เท้าทั้ง 2 ข้างของอาซิโมจะก้าวเดินขึ้นและลงบันไดได้เช่นเดียวกับมนุษย์ ในลักษณะของเท้าขวาก้าวนำและเท้าซ้ายก้าวตามเป็นจังหวะ ข้อต่อบริเวณหัวเข่าทั้ง 2 ข้างจะย่อลงในลักษณะเดียวกับการวิ่งทำให้อาซิโมสามารถรักษาสมดุลของร่างกาย ในขณะเดินขึ้นลงบันไดได้

การเต้นรำหรือการเคลื่อนตัวไปด้านข้าง

อาซิโมมีความสามารถในการเต้นรำ เคลื่อนไหวร่างกายได้เช่นเดียวกับมนุษย์ สามารถเต้นรำตามจังหวะดนตรีได้อย่างต่อเนื่องและไม่ติดขัด สามารถเต้นและเคลื่อนตัวไปด้านข้างในลักษณะการเต้นรำแบบฮาวาย เท้าทั้งสองสามารถก้าวเดินไปด้านหน้าหรือด้านข้างได้อย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง

การเดินกางแขนทั้งสองข้าง

อาซิโมมีแขน 2 ข้างเช่นเดียวกับมนุษย์ ข้อต่อในส่วนต่าง ๆ ของร่างกายสามารถหมุนขึ้นลงได้อย่างอิสระ ทีมวิศวกรได้พัฒนาคิดค้นเพื่อเพิ่มศักยภาพให้แก่อาซิโมให้มากยิ่งขึ้น โดยการเพิ่มมุมของข้อต่อบริเวณบ่าทั้งสอง 2 ข้างของอาซิโมในมุม 20 องศา ทำให้อาซิโมใช้ข้อศอกในการขยับแขนขึ้นลงได้ถึง 105 องศา ด้วยเทคโนโลยี Real-Time และ Flexible-Walking ทำให้อาซิโมสามารถเดินไปด้านหน้าพร้อมกับกางแขนทั้งสองข้างออกข้างลำตัว

การก้าวเดินไปด้านหน้าหรือเลี้ยว

เทคโนโลยี i-WALK ทำให้อาซิโมสามารถทรงตัวขณะก้าวเดินไปด้านหน้าได้อย่างมั่นคงโดยไม่หกล้มหรือเสียหลัก เมื่อต้องการวิ่ง เท้าด้านขวาของอาซิโมจะก้าวไปด้านหน้าและตามด้วยเท้าซ้ายในลักษณะที่สมดุลต่อร่างกาย ทำให้สามารถวิ่งได้ด้วยความเร็ว 6 กิโลเมตร/ชั่วโมง สามารถวิ่งซิกแซก วิ่งวกวนหรือหลบเลี่ยงสิ่งกีดขวางได้โดยไม่ชนหรือหกล้ม เมื่ออาซิโมวิ่ง เท้าขวาจะก้าวไปข้างหน้าในลักษณะของการย่อเข่า ข้อต่อบริเวณหัวเข่าทั้งสองด้านจะสลับขึ้นลงในอัตราที่เท่ากัน ทำให้อาซิโมสามารถสลับขาในการวิ่งไปด้านหน้าได้อย่างรวดเร็ว
อาซิโมสามารถเข็นรถเข็นขนาดเล็ก ๆ ที่บรรทุกสิ่งของเช่นกระดาษ A4 ไปตามทางภายในสำนักงานใหญ่ของบริษัทฮอนด้า ประเทศญี่ปุ่น เพื่อนำไปส่งให้แก่พนักงานภายในบริษัท เมื่อเจอมุมเลี้ยวของตัวอาคาร ก็สามารถเข็นรถเข็นให้เลี้ยวตามทางเดินได้ เมื่ออาซิโมต้องการจะเลี้ยวซ้ายหรือขวา เท้าที่ต้องการจะเลี้ยวจะทำมุม 30 องศาเพื่อรักษาความสมดุลของร่างกายแล้วเดินต่อไปด้านหน้าได้อย่างต่อเนื่อง แตกต่างจากหุ่นยนต์ต้นแบบ P3 ที่เมื่อต้องการเลี้ยว จะหยุดชะงักเล็กน้อย เท้าของ P3 จะทำมุม 20 องศาและ 40 องศาตามลำดับก่อนจะเลี้ยวเดินไปด้านหน้า

ความสามารถในด้านบูรณาการเครือข่าย

อาซิโมมีความสามารถในการติดต่อกับระบบเครือข่ายส่วนตัว สามารถปฏิบัติงานให้สอดคล้องกับฐานข้อมูลลูกค้า กล่าวทักทายแขกผู้มาเยือนพร้อมทั้งส่งภาพใบหน้าและข้อมูลสำคัญของแขกจากฐานข้อมูลที่มีอยู่ไปยังบุคคลที่เกี่ยวข้องได้ อาซิโมจะเดินนำทางแขกไปยังสถานที่รับรองหรือห้องรับแขก เสิร์ฟน้ำให้แก่แขก นอกจากนี้ยังบอกเวลาได้อีกด้วยโดยการติดต่อกับระบบเครือข่าย
นอกเหนือจากการติดต่อกับระบบเครือข่ายส่วนตัว อาซิโมยังมีความสามารถในการติดต่อกับระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ต เพื่อค้นหาข้อมูลที่ต้องการ ทำให้อาซิโมพร้อมเสมอในการตอบคำถามหรือให้บริการข่าวสารข้อมูลด้านต่าง ๆ เช่น ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพอากาศ เวลา ฯลฯ
ความสามารถล่าสุดของอาซิโมคือ การประมวลผลการทำงานต่าง ๆ ด้วยระบบสมองกลอัจฉริยะ ที่พัฒนาโดยทีมวิศวกร อาซิโมสามารถเข้าใจ รับรู้ลักษณะกิริยาท่าทางของมนุษย์ และตอบสนองด้วยการเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ ความสามารถของอาซิโมในด้านปฏิสัมพันธ์กับมนุษย์ ได้รับการพัฒนาให้ก้าวหน้าขึ้นอย่างมาก ทำให้อาซิโมสามารถทักทายบุคคลที่กำลังเดินเข้ามาหา เดินตามไปในทิศทางที่ได้รับการชี้แนะ หรือแม้กระทั่งจดจำใบหน้าและเรียกชื่อของบุคคลเหล่านั้นได้