การสำรวจความลึกของมหาสมุทรเป็นความท้าทายสำหรับวิทยาศาสตร์มาโดยตลอด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงเรื่อง... ส่งและรับข้อมูล โดยไม่หยุดชะงัก สภาพแวดล้อมทางน้ำนั้นเป็นอันตรายอย่างยิ่งและทำหน้าที่เป็นกำแพงธรรมชาติที่ทำให้ระบบสื่อสารแบบเดิมทำงานผิดปกติ บังคับให้วิศวกรต้องคิดค้นวิธีแก้ปัญหาที่ชาญฉลาดเพื่อไม่ให้หุ่นยนต์ติดอยู่ในเหวลึก
ปัจจุบัน หุ่นยนต์ทางทะเลได้ก้าวหน้าไปอย่างน่าประทับใจ จากเครื่องจักรที่ควบคุมด้วยสายไฟแบบง่ายๆ ไปสู่ระบบที่ซับซ้อนมากขึ้น ระบบอัตโนมัติอัจฉริยะเป้าหมายนั้นชัดเจน: คือการทำให้เครื่องจักรเหล่านี้สามารถทำงานได้อย่างอิสระหรือประสานงานกันเพื่อทำการตรวจสอบ กู้ภัย หรือศึกษาด้านสิ่งแวดล้อม โดยไม่จำเป็นต้องมีผู้ควบคุมอยู่ตลอดเวลา
ขอบเขตใหม่ของการส่งข้อมูล
หนึ่งในความสำเร็จครั้งสำคัญล่าสุดมาจากมหาวิทยาลัยฟลอริดา ที่นั่น ทีมงานที่นำโดยศาสตราจารย์ Md Jahidul Islam และ Adam Khalifa ได้พัฒนาระบบขึ้นมา ใช้พลังงานต่ำ ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ที่น่าสนใจคือ แนวคิดนี้มีต้นกำเนิดมาจากวงการแพทย์ ดร.คาลิฟาตระหนักว่าปัญหาการนำไฟฟ้าที่เกิดขึ้นกับอุปกรณ์ฝังในกระแสเลือดนั้นแทบจะเหมือนกับปัญหาที่พบในมหาสมุทรลึก
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ พวกเขาจึงได้สร้างสถาปัตยกรรม BlueME ซึ่งประกอบด้วย เสาอากาศแม่เหล็กไฟฟ้าขนาดกะทัดรัดแตกต่างจากอุปกรณ์เทอะทะในอดีต ระบบนี้ใช้ประโยชน์จากคลื่นความถี่ธรรมชาติของตัวเองในการปล่อยสัญญาณความถี่ต่ำ ที่สำคัญที่สุดคือ การใช้พลังงานต่ำมาก ไม่เกิน 10 วัตต์ ทำให้หุ่นยนต์สามารถทำงานที่ความถี่ต่ำลงได้ ยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของคุณให้ยาวนานขึ้นมาก พร้อมทั้งรักษาการเชื่อมต่อที่เสถียรในระยะทางมากกว่า 700 เมตร
ประเภทของยานพาหนะและการพัฒนาทางเทคโนโลยี
ในโลกใต้น้ำ หุ่นยนต์ไม่ได้เหมือนกันทุกตัว เรามี... ROV สำหรับการตรวจสอบใต้น้ำและหุ่นยนต์ยานพาหนะเหล่านี้โดยพื้นฐานแล้วเป็นเครื่องจักรสำคัญของภาคอุตสาหกรรม ยานพาหนะเหล่านี้ถูกควบคุมจากระยะไกลและใช้สำหรับงานหลากหลายประเภท ตั้งแต่... ซ่อมแซมโครงสร้างพื้นฐานในท่าเรือ แม้กระทั่งการตรวจสอบโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ตามธรรมเนียมแล้ว โรงไฟฟ้าเหล่านี้อาศัยสายเคเบิลเชื่อมต่อที่เรียกว่า อัมบิลิคอล โยงซึ่งทำหน้าที่ทั้งให้พลังงานและส่งสัญญาณวิดีโอและข้อมูลทางไกล
อย่างไรก็ตาม สายเคเบิลเป็นปัญหาเพราะมันอาจพันกับหินหรือขาดได้ในกระแสน้ำแรง นั่นเป็นเหตุผลที่ยานใต้น้ำขับเคลื่อนด้วยแรงสูง (HROV) จึงถือกำเนิดขึ้น ซึ่งเป็นรุ่นไฮบริดที่มีแบตเตอรี่ในตัวและสามารถทำงานได้ มีหรือไม่มีสายเคเบิลแม้ว่าสิ่งนี้จะทำให้พวกเขามีอิสระ แต่พวกเขาก็ยังต้องเผชิญกับข้อจำกัดเรื่องอายุการใช้งานแบตเตอรี่ ซึ่งโดยปกติแล้วจะไม่เกิน 8 ชั่วโมง ซึ่งถือเป็นระยะเวลาที่ค่อนข้างจำกัดสำหรับภารกิจที่ซับซ้อน
ในทางกลับกัน ก็มี AUV (Autonomous Underwater Vehicles) ซึ่งมีความเป็นอิสระมากที่สุด เนื่องจากไม่ต้องการการแทรกแซงจากมนุษย์อย่างต่อเนื่อง แนวโน้มในปัจจุบันกำลังมุ่งไปสู่ I-AUV หรือยานใต้น้ำอัตโนมัติที่สามารถแทรกแซงได้ ตัดสินใจด้วยตัวเองเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ จึงมีการบูรณาการปัญญาประดิษฐ์และเทคโนโลยีความจริงเสริมเข้าด้วยกัน ทำให้หุ่นยนต์สามารถเรียนรู้ที่จะปฏิบัติงานเฉพาะเจาะจงและปรับตัวให้เข้ากับความล้มเหลวทางกลไกหรือการเปลี่ยนแปลงมวลของตัวเองได้โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ
เทคโนโลยีล้ำสมัยและความร่วมมือเป็นทีม
เพื่อปรับปรุงความเร็วในการส่งภาพและข้อมูลแบบเรียลไทม์ จึงมีการศึกษาค้นคว้าเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสงที่มองเห็นได้ (Visible Light Communications: VLC) แม้ว่าจะมีระยะทำการสั้นกว่าโซนาร์มาก (เพียง 50 เมตร) แต่ก็มีข้อดีหลายประการ ความเร็วในการส่งกำลังที่รุนแรงซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้ปฏิบัติงานที่จะต้องเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นใต้น้ำได้อย่างชัดเจนโดยไม่ล่าช้า
นอกจากนี้ อนาคตยังอยู่ที่หุ่นยนต์แบบร่วมมือกัน โครงการต่างๆ เช่น SWARM มีเป้าหมายที่จะให้ยานพาหนะประเภทต่างๆ (ASV, AUV และ ROV) ทำงานร่วมกันอย่างเป็นระบบ ในสเปน สถาบันต่างๆ เช่น PLOCAN ในหมู่เกาะคานารี และ CIRTESU ที่มหาวิทยาลัย Jaume I กำลังเป็นผู้นำในการวิจัยนี้ แผนการคือการสร้าง ฝูงหุ่นยนต์ ซึ่งสามารถร่วมมือกันในการก่อสร้างใต้น้ำหรือภารกิจกู้ภัย ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนและป้องกันไม่ให้นักดำน้ำต้องเผชิญกับความเสี่ยงที่ไม่จำเป็น
การบูรณาการระบบมีความก้าวหน้ามากจนมีโครงการต่างๆ ที่ใช้ยานผิวน้ำไร้คนขับ (USV) เป็นฐานในการปล่อยและรับโดรน (UAV) และยานสำรวจใต้น้ำควบคุมระยะไกล (ROV) ก่อให้เกิดเครือข่ายขึ้น การตรวจสอบระยะไกลแบบเต็มรูปแบบ สำหรับอุตสาหกรรมนอกชายฝั่งและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
ความก้าวหน้าของหุ่นยนต์ใต้น้ำขึ้นอยู่กับการเอาชนะอุปสรรคทางกายภาพของสภาพแวดล้อมทางทะเลด้วยการใช้เสาอากาศที่เป็นนวัตกรรมใหม่ การจัดการพลังงานอัจฉริยะ และการเปลี่ยนไปสู่ระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ด้วยการผสมผสานระหว่างปัญญาประดิษฐ์ (AI) และคลื่นความถี่การสื่อสารใหม่ ยานพาหนะใต้น้ำกำลังพัฒนาจากเครื่องมือควบคุมระยะไกลแบบธรรมดาไปสู่สิ่งที่มีความสามารถในการทำงานร่วมกันและปฏิบัติงานในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายที่สุดบนโลก