ปั๊มจิ๋ว LIMA พลิกอนาคตหุ่นยนต์นิ่ม ใช้ไฟต่ำกว่า 0.1 โวลต์

อุปสรรคเดิมของหุ่นยนต์นิ่ม

ก่อนหน้านี้หนึ่งในปัญหาใหญ่ที่สุดของวงการหุ่นยนต์นิ่มคือ แม้ว่าตัวหุ่นยนต์จะถูกสร้างขึ้นจากวัสดุที่ยืดหยุ่น โค้งงอ และเปลี่ยนรูปได้คล้ายกับสิ่งมีชีวิต แต่ระบบขับเคลื่อนที่ใช้ปั๊มของเหลวหรืออากาศเข้าไปในกล้ามเนื้อเทียม มักจะใช้ชิ้นส่วนกลไกที่แข็งกระด้างและมีขนาดใหญ่

ข้อจำกัดนี้ทำให้หุ่นยนต์ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระและมักจะต้องถูกเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอกผ่านสายยางหรือท่อเสมอ ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการนำไปใช้งานจริง เช่น อุปกรณ์สวมใส่ทางการแพทย์ หุ่นยนต์ค้นหาและกู้ภัย หรือระบบจำลองการสัมผัส (Haptic feedback)

นวัตกรรมปั๊มจิ๋ว LIMA ทำงานอย่างไร? 

และเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว ทีมวิจัยได้สร้าง LIMA pump ที่มีขนาดเล็กเท่าเม็ดถั่วและมีน้ำหนักเพียง 0.2 กรัมขึ้นมา ปั๊มนี้ไม่จำเป็นต้องพึ่งพามอเตอร์หรือชิ้นส่วนกลไกแบบดั้งเดิมในการผลักดันของเหลว แต่ทำงานโดยใช้หลักการของ แมกนีโตไฮโดรไดนามิกส์ (Magnetohydrodynamics) ซึ่งเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาการทำปฏิกิริยาระหว่างสนามแม่เหล็กและของเหลวที่นำไฟฟ้าได้
กลไกการทำงานมีดังนี้

1. ภายในปั๊มจะมีหยดโลหะเหลว (Liquid metal) แขวนลอยอยู่ในช่องทางเดินของเหลวแบบนิ่ม โดยมีแม่เหล็กนีโอดิเมียม (Neodymium magnet) ขนาดจิ๋วอยู่ด้านล่างเพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก

2. เมื่อมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าไปในหยดโลหะเหลว การทำปฏิกิริยาระหว่างกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะทำให้เกิด แรงลอเรนตซ์ (Lorentz force) ซึ่งจะผลักให้หยดโลหะเหลวเกิดการสั่นสะเทือน

3. การสั่นสะเทือนนี้จะไปแทนที่ของเหลวรอบๆ ซ้ำไปซ้ำมา จนเกิดเป็นแรงดันปั๊มที่ขับเคลื่อนของเหลวไปทั่วระบบหุ่นยนต์นิ่มได้ โดยตัวหยดโลหะเหลวเองทำหน้าที่เป็นทั้งมอเตอร์ ลูกสูบ และตัวกระตุ้น (Actuator) ในเวลาเดียวกัน

จุดเด่นที่ทำให้ LIMA Pump เป็นเทคโนโลยีแห่งอนาคต

เทคโนโลยีปั้ม LIMA pump ใช้พลังงานต่ำมาก เนื่องจากโลหะเหลวมีคุณสมบัตินำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม ปั๊มจิ๋วนี้จึงสามารถทำงานได้ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า 0.1 โวลต์เท่านั้น ซึ่งต่างจากระบบเดิมที่อาจต้องใช้ไฟหลายสิบไปจนถึงหลักพันโวลต์ ทำให้มันเหมาะอย่างยิ่งกับการใช้ร่วมกับแบตเตอรี่ขนาดเล็กในอุปกรณ์สวมใส่

มันถูกออกแบบให้มีความทนทานสูง เนื่องโลหะเหลวมีแรงตึงผิวสูง ทำให้หยดโลหะสามารถคงรูปอยู่ได้โดยไม่แตกตัวไปผสมกับของเหลวรอบๆ และไม่เกิดการสึกหรอเหมือนชิ้นส่วนกลไก

เทคโนโลยีปั้ม LIMA pump  การทำงานแบบพหุฟังก์ชัน (Multifunctionality) ทำหน้าที่ปั๊มของเหลวเพื่อสร้างการเคลื่อนไหวแล้ว ของเหลวที่ไหลเวียนยังสามารถช่วยลำเลียงสารเคมี เช่น ยาในร่างกาย หรือทำหน้าที่ส่งผ่านสัญญาณข้อมูลภายในเครือข่ายของหุ่นยนต์ได้อีกด้วย

การสาธิตอุปกรณ์ต้นแบบ ทีมวิจัยได้พิสูจน์ศักยภาพของ LIMA pump ผ่านอุปกรณ์ต้นแบบ 3 ชนิด 

1. หุ่นยนต์ผีเสื้อแบบนิ่มสามารถขยับกระพือปีกได้จากแรงดันของเหลวที่สร้างโดยปั๊มจิ๋วนี้ทั้งหมด
สร้อยข้อมือเปลี่ยนสีได้: ซึ่งใช้ปั๊มในการหมุนเวียนของเหลวผ่านวัสดุพิเศษ เพื่อจำลองการใช้เทคโนโลยีนี้ในเสื้อผ้าอัจฉริยะ (Smart clothing)

2. อุปกรณ์ตอบสนองการสัมผัสแบบปลอกสวมนิ้ว (Haptic interface) สามารถควบคุมการไหลของของเหลวเพื่อบีบรัดนิ้วและข้อมือของผู้สวมใส่เบาๆ สร้างความรู้สึกสัมผัสที่สมจริง ซึ่งมีประโยชน์มากในวงการ Virtual reality (VR) หรือการฟื้นฟูสมรรถภาพทางการแพทย์

ในอนาคต เทคโนโลยีหัวใจโลหะเหลวขนาดจิ๋วนี้จะเป็นประตูสู่การพัฒนาที่ไร้ขีดจำกัด ตั้งแต่การใช้ในอุปกรณ์ฝังในร่างกายทางการแพทย์ ไปจนถึงไมโครปั๊มสำหรับเสื้อผ้าหุ่นยนต์ หรือแม้แต่หุ่นยนต์นิ่มที่กินได้ (Edible robots)

งานวิจัยการพัฒนาปั๊ม Liquid Metal Magnetohydrodynamic Actuator (LIMA) พัฒนาโดยเซเว่น ฟิรูซเนีย (Saba Firouznia) ถูกเผยแพร่ในวารสาร Nature Communications เมื่อวันที่ 12 มิถุนายน 2026