นอร์เวย์ผุดหุ่นยนต์ใต้น้ำ AUV พิทักษ์โครงสร้างพื้นฐานใต้ทะเล

เหตุการณ์สายเคเบิลสื่อสารที่สฟาลบาร์ (Svalbard) ถูกตัดในเดือนมกราคม ปี 2022 และเหตุลอบทำลายสายเคเบิลและท่อส่งก๊าซในทะเลบอลติกช่วงปี 2023-2024 ซึ่งบางส่วนถูกจัดว่าเป็นการก่อวินาศกรรมแบบสงครามลูกผสม (Hybrid warfare) ได้ตอกย้ำให้เห็นถึงความเปราะบางของโครงสร้างเหล่านี้ แม้โครงสร้างพื้นฐานจะถูกสร้างมาให้ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่โหดร้าย แต่ก็ยังต้องการการตรวจสอบความเสียหายอย่างสม่ำเสมอ

กำการลังพัฒนาหุ่นยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติ (Autonomous Underwater Vehicle - AUV)

ปัจจุบัน การเฝ้าระวังต้องพึ่งพาเรือขนาดใหญ่ลอยลำอยู่เหนือจุดตรวจ แล้วปล่อยยานใต้น้ำหรือนักประดาน้ำลงไปตรวจสอบ ซึ่งเป็นวิธีที่ล่าช้า มีค่าใช้จ่ายสูง ใช้แรงงานมาก และไม่ตอบโจทย์การเฝ้าระวังอย่างต่อเนื่องตามความต้องการของสถานการณ์ความมั่นคงในปัจจุบัน

ศาสตราจารย์มาร์ติน ลุดวิกเซน (Martin Ludvigsen) และทีมงานจากภาควิชาเทคโนโลยีทางทะเลของ NTNU จึงได้พัฒนาแนวคิดหุ่นยนต์ใต้น้ำแบบประจำถิ่น (Resident AUV) ที่จอดตัวเองอยู่บนก้นทะเลและทำงานตามตารางเวลาที่กำหนด โดยจะถูกนำขึ้นมาเฉพาะเมื่อต้องซ่อมบำรุงหรืออัปเกรดเท่านั้น

ในการทดสอบทีมงานได้ดัดแปลงหุ่นยนต์รุ่น Blueye X3 ซึ่งเดิมเป็นหุ่นยนต์สำหรับตลาดทั่วไปที่มีน้ำหนักประมาณ 10 กิโลกรัม โดยติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติม ได้แก่ กล้อง โซนาร์ ขดลวดชาร์จแบบเหนี่ยวนำ และระบบจอดเทียบด้วยแม่เหล็ก เพื่อให้สามารถยึดเกาะกับสถานีชาร์จได้ ตัวสถานีชาร์จนั้นตั้งอยู่บนก้นทะเลและเชื่อมต่อสายเคเบิลไปยังชายฝั่งเพื่อรับพลังงานและระบบสื่อสาร

เนื่องจากสัญญาณ GPS ไม่สามารถทะลุผ่านน้ำได้ หุ่นยนต์จึงต้องใช้ระบบอื่นในการนำทาง โดยผสมผสานการใช้ระบบระบุตำแหน่งด้วยเสียง (Ultra Short Baseline - USBL) เข้ากับเครื่องหมายระบุตำแหน่งด้วยสายตา (Visual markers) ที่อ่านด้วยระบบคอมพิวเตอร์วิทัศน์ (Machine vision) เพื่อค้นหาสถานีและจัดตำแหน่งในการเข้าจอด

เมื่อหุ่นยนต์ว่ายเข้ามาใกล้สถานี มันจะใช้สัญญาณแสงในการส่งข้อมูลระยะใกล้ และเมื่อเข้าจอดสนิทแล้ว หุ่นยนต์ก็จะส่งข้อมูลที่ไปสำรวจมาด้วยเครือข่ายความเร็วสูง พร้อมกับเริ่มชาร์จแบตเตอรี่แบบไร้สายไปในตัว ซึ่งการชาร์จวิธีนี้ช่วยให้ปลอดภัยไร้กังวล เพราะไม่ต้องมีหัวปลั๊กหรือจุดสัมผัสไฟฟ้าใด ๆ ไปโดนกับน้ำทะเลเลย

การจอดเทียบสถานีมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยศาสตราจารย์ลุดวิกเซนกล่าว หากหุ่นยนต์ไม่สามารถกลับมาจอดได้ จะไม่สามารถชาร์จไฟหรือส่งข้อมูลได้ และอาจต้องใช้เรือไปกู้คืน ซึ่งขัดกับเป้าหมายของโครงการ จากการทดสอบนำหุ่นยนต์ไปใช้งานจริง 2 ครั้ง เป็นเวลารวม 4 สัปดาห์ ระบบสามารถทำงานตรวจสอบและกลับมาจอดชาร์จไฟได้อย่างอัตโนมัติ โดยมีอัตราความสำเร็จในการจอดเทียบอยู่ที่ 90% 

อย่างไรก็ตาม NTNU ตั้งเป้าหมายว่าระบบจะต้องมีความน่าเชื่อถือถึง 100% จึงจะนำไปใช้งานจริงได้อย่างสมบูรณ์ โดยทีมงานมีแผนจะทดสอบเพิ่มเติมในฤดูใบไม้ผลิของทางซีกโลกเหนือปีหน้าเพื่อปิดช่องว่างนี้

แม้หุ่นยนต์ใต้น้ำจะยังเผชิญความท้าทายด้านการใช้พลังงานที่สูงมากในการนำทาง รวมถึงปัญหาอุปสรรคทางธรรมชาติ เช่น ปลาที่ว่ายผ่านกล้องจนทำให้ระบบการมองเห็นสับสน แต่ทีมนักวิจัยก็ยังมั่นใจในเทคโนโลยีนี้ว่าสามารถพัฒนาสู่ระดับเชิงพาณิชย์ได้ในอนาคต โดยมองว่าเป็นโซลูชันที่ทำงานได้จริง คุ้มค่า และสามารถขยายขนาดเพื่อใช้ในการเฝ้าระวังใต้น้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ

และท่ามกลางเศรษฐกิจโลกที่ต้องพึ่งพาสายเคเบิลและท่อส่งที่อยู่ใต้ทะเล หุ่นยนต์ที่สามารถยืนหยัดเฝ้าระวังได้นานหลายเดือนโดยไม่ต้องใช้เรือ ลูกเรือ หรือแม้แต่หยุดพักดื่มกาแฟ ถือเป็นสิ่งที่ตอบโจทย์ด้านความมั่นคงในยุคปัจจุบันอย่างแท้จริง โครงการนี้ดำเนินการภายใต้ศูนย์ Vista CAROS ของ NTNU และโครงการวิจัย Safeguard โดยได้รับทุนสนับสนุนจากสภาวิจัยแห่งนอร์เวย์, สถาบันวิทยาศาสตร์และอักษรศาสตร์แห่งนอร์เวย์ และบริษัทพลังงาน Equinor