ผลงานนวัตกรรมคณะวิศวฯกับการบริการสังคม

งานวิจัยหรือผลงานนวัตกรรมที่สร้างประโยชน์และใช้งานได้จริงนั้น ควรตอบโจทย์ความต้องการของผู้ใช้งานจึงจะนับเป็นผลงานที่มีคุณค่า ซึ่งต้องเริ่มต้นจากการศึกษาวิจัยถึงความต้องการความจำเป็นในการใช้งานของผู้ใช้ และสร้างออกมาเป็นชิ้นงานต้นแบบไปจนถึงผลงานนวัตกรรม ที่ใช้ได้จริง ซึ่งคณะวิศวกรรมศาสตร์เป็นอีกหนึ่งหน่วยงานที่มีผลงานนวัตกรรมที่เกิดจากความคิดและฝีมือของคณาจารย์ นักวิจัยและนิสิต ซึ่งผลงานบางส่วนที่ชุมชน องค์กรต่างๆ ทั้งภาครัฐและเอกชนได้ให้ความสนใจและได้ให้การสนับสนุนแก่คณะวิศวกรรมศาสตร์ ในการวิจัย พัฒนา และต่อยอดจนเกิดเป็นนวัตกรรม มีดังนี้

หุ่นยนต์สำรวจท่อปิโตรเลียม

ความเจริญก้าวหน้าของเทคโนโลยีทุกวันนี้ ไม่แปลกเลยที่เรา จะชินตากับภาพที่มีหุ่นยนต์ทำงานแทนมนุษย์ในหลากหลายด้าน มากขึ้น ทั้งหุ่นยนต์ในโรงงาน หุ่นยนต์เก็บกู้ระเบิด หุ่นยนต์ดูแลผู้ป่วย คนชรา หุ่นยนต์สำรวจอวกาศ เป็นต้น เหตุผลหนึ่งที่หลายหน่วยงาน เลือกใช้หุ่นยนต์ในการทำงานแทนมนุษย์ คือ เพื่อลดความผิดพลาด ของการทำงานของมนุษย์ ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นได้เมื่อต้องทำงานใน ลักษณะเดิมซ้ำๆ การทำงานนานๆ รวมทั้งเพื่อความปลอดภัยในชีวิต เช่น การเก็บกู้ระเบิด และการลดค่าใช้จ่ายในการทำงาน หุ่นยนต์ อีกประเภทที่ถือว่าเป็นเทคโนโลยีที่มีความท้าทายอย่างยิ่งในการวิจัย พัฒนา และสร้างขึ้นใช้งานจริง คือ หุ่นยนต์ที่ใช้ในภารกิจการสำรวจ ใต้น้ำนั่นเอง

ผลงานเข้าตา ปตท.สผ. สนับสนุนงบประมาณ กว่า 100 ล้าน เพื่อสร้างหุ่นยนต์สำรวจท่อส่งปิโตรเลียม หุ่นยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติเพื่อการสำรวจสภาพท่อส่งปิโตรเลียม เป็นอีกหนึ่งหุ่นยนต์ที่คณะวิศวกรรมศาสตร์ ได้รับการสนับสนุนเงินทุน เพื่อการวิจัยและต่อยอดในการพัฒนา เป็นเงินจำนวนกว่า 100 ล้านบาท จากบริษัท ปตท. สำรวจและผลิตปิโตรเลียม จำกัด (มหาชน) หรือ ปตท.สผ. ในระยะเวลา 3 ปี (พ.ศ. 2556 – 2561) โดยก่อนหน้านั้นปตท.สผ. ได้ให้การสนับสนุนทีมนิสิตคณะวิศวกรรมศาสตร์ มก. โดย ได้ลงนามความร่วมมือกับคณะวิศวกรรมศาสตร์ทางด้านการวิจัยและ พัฒนาหุ่นยนต์ใต้น้ำควบคุมระยะไกลและยานยนต์ใต้น้ำควบคุมด้วยตนเองตั้งแต่ปี 2557 เพื่อพัฒนาต้นแบบหุ่นยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติ เพื่อเข้าร่วมการแข่งขัน AUVSI International RoboSub Competition ซึ่งเป็นเวทีการแข่งขันระดับโลก ในปี 2557, 2558 และ 2559 จาก การแข่งขันดังกล่าวผลปรากฎว่า ทีมนิสิตวิศวกรรมศาสตร์ สามารถ ทำคะแนนได้เป็นลำดับที่ 18, 10 และลำดับที่ 5 ของโลกตามลำดับ ปตท.สผ. จึงได้ให้การสนับสนุนการต่อยอดหุ่นยนต์ใต้น้ำที่ใช้ในการแข่งขันเพื่อพัฒนาเป็นหุ่นยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติเพื่อการสำรวจสภาพ ท่อส่งปิโตรเลียม โดยโครงการพัฒนาดังกล่าว มีผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ยอดเยี่ยม ทิพย์สุวรรณ์ ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ เป็น หัวหน้าทีมวิจัย

“หุ่นยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติเพื่อการสำรวจสภาพท่อส่งปิโตรเลียมที่ พัฒนาในครั้งนี้ ต่อยอดมาจากหุ่นยนต์ที่ทีมวิจัยใช้เข้าร่วมการแข่งขัน AUVSI Robosub ตั้งแต่ปี 2557 และได้พัฒนาเรื่อยมาเพื่อพัฒนา ความสามารถและทำโจทย์ในการแข่งขันได้มากขึ้น รวมทั้งเพื่อการ ใช้งานจริงในงานสำรวจสภาพท่อส่งปิโตรเลียมของ ปตท.สผ.

ในการพัฒนาหุ่นยนต์จะต้องบูรณาการความรู้ทั้งด้านวิศวกรรมเครื่องกล อิเล็กทรอนิกส์ ซอฟต์แวร์และการจัดการเข้าด้วยกัน ซึ่งในแต่ละส่วนมีความ ซับซ้อน เช่น ซอฟต์แวร์ที่ใช้ในการควบคุมหุ่นยนต์ จะมีทั้งปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence System) ระบบควบคุม (Control System) ระบบ การมองเห็นของหุ่นยนต์ (Vision System) และระบบการตรวจจับ (Sensor System) เป็นต้น ซึ่งทุกส่วนต้องทำงานอย่างถูกต้องและประสานงานกันเพื่อ ควบคุมให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปยังจุดที่เราต้องการได้ถูกต้อง นอกเหนือจากนี้ ยังมีเรื่องของระบบเครื่องกลของตัวหุ่นยนต์ระบบไฟฟ้าและ Hydrophone อีกด้วย

การพัฒนาแต่ละส่วนจะมีความยากแตกต่างกัน เช่น การพัฒนาตัวยาน จะเน้นการกันน้ำในระดับความลึกที่ต้องปฏิบัติงานจริง วัสดุต้องทนการ กัดกร่อนจากสภาพน้ำทะเลจริง การพัฒนาอัลกอริทึมสำหรับควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ต้องพัฒนาให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่โดยมีความผิดพลาดน้อยที่สุด การตรวจสอบสภาพท่อต้องพัฒนาระบบการประมวลผล ภาพโซนาร์และการควบคุมแขนหุ่นยนต์เพื่อตรวจสอบสภาพท่อจากการวัดคุณสมบัติทางไฟฟ้าของโพรปป้องกันสนิมด้วยระบบแคโทดิก (Cathodic Protection Probe) เพราะหากเกิดการสึกกร่อนจะทำให้ปิโตรเลียมรั่วไหลไปด้วย

หุ่นยนต์ใต้น้ำอัตโนมัติ นอกจากจะลดคนในการทำงาน คือ จากเดิมต้องใช้คนมากถึง 40 คน ต่อการสำรวจหนึ่งครั้งลดเหลือเพียง 10 คน ยังช่วยลดค่าใช้จ่ายจากหลักล้านเหลือเพียงหลักแสน นับเป็นหุ่นยนต์ที่ช่วยลดต้นทุนในการสำรวจท่อส่งปิโตรเลียมของ ปตท.สผ. ได้เป็นอย่างดี

หุ่นยนต์สำรวจท่อปิโตรเลียม

ระบบอากาศยานไร้นักบินกับภารกิจที่มากกว่าการบินบนฟ้า

เมื่อพูดถึงอากาศยานไร้นักบินหรือที่เรียกกันสั้นๆ ว่า ยูเอวี (UAV : Unmanned Aerial Vehicle) มีหลายคนนึกถึงเครื่องบิน ขนาดเล็กที่บินอยู่บนท้องฟ้าเพื่อถ่ายภาพมุมสูง บ้างก็นึกถึงเครื่องบิน ผาดโผนขนาดเล็กเพื่อความสนุก แต่นั่นเป็นเพียงคุณสมบัติอย่างหนึ่ง ของ UAV ซึ่งภารกิจหลายอย่างที่สำคัญที่ทำได้และเป็นประโยชน์ ในการทำงานสำหรับหลายหน่วยงาน

จากความสามารถของ UAV ที่เป็นได้มากกว่าภารกิจการบิน บนท้องฟ้า ส่งผลให้อาจารย์ ดร.ไชยวัฒน์ กล่ำพล อาจารย์ภาควิชา วิศวกรรมการบินและอวกาศ จึงได้มีแนวคิดในการพัฒ    นาและสร้าง ระบบอากาศยานไร้นักบินที่สามารถสร้างประโยชน์ได้มากกว่าการบิน บนท้องฟ้าเพื่อความสนุกสนานเพียงเท่านั้น

“การพัฒนาระบบอากาศยานไร้นักบินของภาควิชาฯ เริ่มมาจาก แนวความคิดการนำศาสตร์ด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ (Aero Space Engineering) มาใช้งานให้เกิดประโยชน์กับหน่วยงานต่างๆ ทั้งภาครัฐและเอกชน ตลอดจนเพื่อช่วยพัฒนาศาสตร์ด้านการบินของ ประเทศ ซึ่งปัจจุบันคณะวิศวกรรมศาสตร์ มก. นับเป็นหน่วยงานเดียว ที่ทำงานวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนาระบบอากาศยานอัตโนมัติไปสู่การ ใช้งานจริงได้สำเร็จเป็นรูปธรรมโดยความร่วมมือกับหน่วยงานอื่นที่ ใช้ประโยชน์ด้านการบิน เช่น กรมอุทยานแห่งชาติ สัตว์ป่าและพันธุ์พืช ที่ได้นำอากาศยานไร้นักบินใช้งานในการสำรวจสัตว์ป่า การตรวจตรา การเกิดไฟป่า การรุกล้ำพื้นที่ของผู้ก่อการร้าย ตลอดจนการรักษาชีวิต เจ้าหน้าที่พิทักษ์ป่าให้ปลอดภัยจากการถูกทำร้ายจากสัตว์ป่า หรือ การลักลอบล่าสัตว์ป่าอีกด้วย หรือกรมประมงที่ได้ทดสอบการใช้งาน ในการลาดตระเวนสำรวจพื้นที่และการทําประมงที่ผิดกฎหมาย (Illegal Unreported and Unregulated (IUU) Fishing) เป็นต้น” อาจารย์ ดร.ไชยวัฒน์ กล่าวถึงประโยชน์ของ UAV ที่ได้พัฒนาขึ้น

นอกจากสองหน่วยงานที่ได้กล่าวไปแล้ว กรมฝนหลวงและ การบินเกษตร ได้นำระบบอากาศยานที่พัฒนาให้สามารถบินสูงจาก พื้นดินประมาณ 2 หมื่นฟุต เพื่อการตรวจสภาวะอากาศชั้นบนก่อน และหลังการทำฝนหลวงเพื่อเก็บค่าการตรวจสภาพอากาศและทดสอบ รวมถึงการปรับแก้ไขต่างๆ จนสามารถเทียบเคียงได้กับบอลลูนตรวจ สภาพอากาศที่ปกติกรมฝนหลวงและการบินเกษตรใช้ในการตรวจ สภาพอากาศ ซึ่งการตรวจสภาพอากาศโดยอากาศยานไร้นักบิน ช่วยลดค่าใช้จ่ายจากการใช้บอลลูนในการตรวจอากาศได้ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังได้ร่วมมือกับบริษัท ยามาฮ่า ประเทศไทย (จำกัด) ในการนำอากาศยานไร้นักบินใช้ในด้านการเกษตรอีกด้วย

“การพัฒนาระบบอากาศยานไร้นักบิน คือเป็นการเปลี่ยนจาก การเป็นผู้ใช้งานเพียงอย่างเดียว (endusers) มาเป็นผู้พัฒนาเพื่อ ใช้งานจริง โดยสามารถแก้ไข พัฒนา และปรับปรุงให้อากาศยานมี ความเหมาะสมกับการใช้งานอย่างแท้จริง การพัฒนาระบบสามารถ พัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูงที่สามารถแข่งขันกับผลิตภัณฑ์ที่นำเข้าจาก ต่างประเทศได้ เพื่อประสิทธิภาพในการใช้งานที่สูงขึ้นในรูปแบบของ ซอฟต์แวร์ เช่น การเก็บข้อมูล การวัดและประมวลผลข้อมูลแบบ ทันท่วงที (Real time) การควบคุมอัตโนมัติที่มีความถูกต้องและ แม่นยำมากยิ่งขึ้น รวมทั้งการพัฒนาระบบประสานการทำงานระหว่าง ผู้ใช้กับอากาศยาน เป็นต้น

ในการพัฒนาระบบเริ่มจากการหาข้อมูลว่าผู้ใช้ต้องการอะไร และกลั่นกรองออกมาเป็นคุณสมบัติทางวิศวกรรม (Specification Requirements) เช่น ผู้ใช้ต้องการใช้งานแผนที่ เราต้องพัฒนาระบบ ที่สามารถบอกพิกัดได้อย่างแม่นยำรวมถึงต้องทราบว่าใช้งานที่ไหน เช่น เครื่องบินต้องบินได้นานแค่ไหน สภาพอากาศเป็นอย่างไร และ ต้องมีการควบคุมอัตโนมัติแบบไหน ระบบขับดันอย่างไร รวมไปถึง โครงสร้างของเครื่องบินต้องรูปแบบใด ซึ่งในภาพรวมมีความซับซ้อน ในการออกแบบ เนื่องจากมีทั้งเรื่องของอิเล็กทรอนิกส์ โครงสร้าง แอร์โรไดนามิกซ์ ระบบควบคุม และระบบต่างๆ ซึ่งเป้าหมายในการ พัฒนาและสร้างอากาศยาน คือ ต้องเป็นระบบอากาศยานอัตโนมัติที่ สามารถนำมาใช้งานได้จริง ดังตัวอย่างความสำเร็จที่ทำมาอยู่อย่าง ต่อเนื่อง” อาจารย์ ดร.ไชยวัฒน์ กล่าวทิ้งท้าย

ทีมยูเอวี

เครื่องอบเนื้อปลาและเนื้อสัตว์แดดเดียวไม่ง้อแสงอาทิตย์

จากสภาพปัญหาที่เกิดขึ้นในการผลิตปลาแดดเดียว เพื่อการจัดจำหน่ายเป็นสินค้าของกลุ่มแม่บ้านเกษตรกรและวิสาหกิจชุมชน บ้านสาขลา จ.สมุทรปราการ ได้แก่ ความสะอาด ถูกสุขลักษณะของ ผลิตภัณฑ์ การวางไข่ของแมลงวัน และปัญหาที่สำคัญที่สุดคือ ไม่สามารถตากปลาได้ในวันที่ฟ้าไม่เปิดหรือมีฝนตก สำนักปลัด- กระทรวงวิทยาศาสตร์ ได้เล็งเห็นถึงความสำคัญของปัญหานี้จึงได้ จัดสรรทุนสนับสนุนให้นักวิจัย โดยมีสถาบันไทย-เยอรมัน เป็นผู้ดูแลและควบคุมการดำเนินงานของโครงการและในงานนี้ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.คุณยุต เอี่ยมสอาด หัวหน้าศูนย์ค้นคว้าและพัฒนาเทคโนโลยี การผลิตทางอุตสาหกรรม ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ ได้รับเป็นหัวหน้าโครงการวิจัย พร้อมด้วยทีมงานวิจัย ประกอบด้วย นายกิตตินาถ วรรณิสสร นิสิตปริญญาเอก สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล รองศาสตราจารย์ ดร.วรัทยา ธรรมกิตติภพ ผู้ช่วยคณบดีฝ่ายวิชาการ คณะศึกษาศาสตร์ นายแพน พานทอง นิสิตปริญญาโท สาขาวิชาเทคโนโลยีการผลิตทางอุตสาหกรรม (ภาคพิเศษ) นายเลิศ ทองเจือ และ นายประพัทธิ์ คุ้มปลีวงศ์ วิศวกรและผู้เชี่ยวชาญประจำศูนย์ฯ ร่วมกันพัฒนาเครื่องอบเนื้อปลาและเนื้อสัตว์แดดเดียวแบบไม่ง้อแสงอาทิตย์ที่ ตอบโจทย์ทุกสภาพอากาศ เพื่อให้สามารถผลิตเนื้อสัตว์แดดเดียวได้ตามปริมาณที่ลูกค้าต้องการและสามารถขยายการผลิตสู่ภาคอุตสาหกรรม ขนาดใหญ่ได้ในอนาคต

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.คุณยุต ให้รายละเอียดว่า “กลุ่มแม่บ้านเกษตรกรและวิสาหกิจชุมชน บ้านสาขลา อ.พระสมุทรเจดีย์ จ.สมุทรปราการ เป็นกลุ่มเกษตรกรที่ประกอบอาชีพเลี้ยงกุ้ง แต่ถูก รบกวนด้วยปลาหมอเทศ ซึ่งเป็นปลาที่มาตามธรรมชาติ เกษตรกรจึงต้องกำจัดออกจากบ่อเลี้ยงกุ้งเสมอ แต่เนื่องจากมีจำนวนมาก จึงนำมาทำเป็นปลาแดดเดียวเพื่อใช้บริโภคในครัวเรือนและผลิตเพื่อจำหน่าย ให้กับนักท่องเที่ยวจนกลายเป็นสินค้าหลักอย่างหนึ่งของชุมชน แต่การผลิตปลาแดดเดียวในปัจจุบัน ผู้ผลิตไม่สามารถควบคุมคุณภาพได้ตามต้องการ เพราะต้องอาศัยความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็น สิ่งที่ควบคุมไม่ได้ เมื่ออยู่ในช่วงฤดูฝนมีพายุเข้า หรือมีเมฆมาก ทำให้การผลิตมีปัญหา เนื่องจากมีแสงแดด ไม่เพียงพอต่อการผลิต จึงเป็นสาเหตุให้คุณภาพและปริมาณการผลิตลดลง หรือไม่สามารถผลิตได้เลย ทีมวิจัยจึงพัฒนาวิธีการทำงานที่เลียนแบบดวงอาทิตย์ โดยเลือกทำความร้อนด้วยรังสีอินฟราเรดแทน เนื่องจากรังสีอินฟราเรดสามารถทำความร้อนและลดความร้อนได้อย่างรวดเร็ว เตาที่ใช้มีขนาดเล็กกว่า เตาประเภทอื่นๆ สามารถให้ความร้อนสูงและเร็วตามความต้องการ สะอาด ไม่ส่งผลต่อสิ่งแวดล้อม รวมทั้งต้นทุนเริ่มแรกและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาต่ำ”

เครื่องอบเนื้อปลาและเนื้อสัตว์แดดเดียวไม่ง้อแสงอาทิตย์ ประกอบไปด้วย 2 ส่วนหลัก คือ ส่วนตู้อบและขาตั้ง และส่วนฝาครอบที่ออกแบบให้มีชุดทำความร้อน ชุดควบคุมอุณหภูมิและ ชุดกระจายความร้อนบรรจุอยู่ภายในตู้อบสามารถถอดประกอบได้ โดยมีหลอดอินฟราเรดมี หน้าที่หลักในการปล่อยรังสีอินฟราเรดออกมา เพื่อทำความร้อนภายในตู้อบ รวมทั้งมีพัดลมและ มอเตอร์จำนวน 4 ชุดในตู้อบ เพื่อเป็นตัวกระจายความร้อนในตู้อบให้สม่ำเสมอ โดยอุณหภูมิของ ตู้อบที่บรรจุปลาหรือเนื้อหมูไว้เต็มตู้อบ (ประมาณ 7 – 10 กิโลกรัม) ถูกตั้งไว้ที่ประมาณ 50 องศา เซลเซียส ส่วนตะแกรงที่ใช้วางปลาทำจากสแตนเลส ซึ่งออกแบบให้ยกเข้าออกจากตู้อบสะดวก ด้านข้างของตู้อบปิดด้วยกระจกเพื่อต้องการให้เกิดสภาวะเรือนกระจก

สมรรถนะของเครื่องอบเนื้อปลาและเนื้อสัตว์แดดเดียวไม่ง้อแสงอาทิตย์ สามารถทำปลาแดดเดียวได้ทุกที่ทุกเวลา เนื่องจากไม่ต้องใช้ พลังงานแสงอาทิตย์ ตากปลาได้หลายรอบไม่จำกัด จำนวนต้นทุนพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ต่ำปลาแดดเดียวที่ได้มีความสะอาดถูกสุขลักษณะ และตู้อบ มีความสวยงาม นวัตกรรมนี้ส่งเสริมการสร้างรายได้แก่ชุมชนได้เป็นอย่างดี เนื่องจากใช้งานง่ายสะดวก ผลิตได้ทันความต้องการของผู้บริโภคและ นักท่องเที่ยว ตอบโจทย์ความต้องการของชุนชนกลุ่มแม่บ้านเกษตรกรและวิสาหกิจชุมชนบ้านสาขลาได้นำเครื่องอบเนื้อปลาฯ ไปแสดงและ ขายผลิตภัณฑ์ปลาแดดเดียวแม้จะอยู่ในอาคาร จนเป็นที่สนใจของกลุ่มอาชีพแปรรูปผลิตภัณฑ์สัตว์น้ำกลุ่มวิสาหกิจชุมชนอื่นๆ หน่วยงานภาครัฐ เช่น อบต. โรงเรียนต่างๆ ขอเข้ามาดูการทำงานของเครื่องอบ นอกจากนี้เครื่องอบเนื้อปลาฯ สามารถนำไปใช้กับการพัฒนาผลิตภัณฑ์อื่นๆ ของ กลุ่มแม่บ้านเกษตรกรและวิสาหกิจชุมชน เช่น กลุ่มแปรรูปอาหารจากปลา กลุ่มแปรรูปผลิตภัณฑ์สัตว์น้ำหรือโรงงานผลิตสินค้า OTOP ที่ผลิต สินค้าใกล้เคียง เช่น ปลาช่อนหรือปลาสลิดแดดเดียว กล้วยตาก มะม่วงกวน เป็นต้น รวมถึงการต่อยอดในกลุ่มโรงงานอุตสาหกรรมขนาดกลาง และขนาดเล็กที่ผลิตอาหารแดดเดียวส่งออกได้อีกด้วย

ผลงานศูนย์ค้นคว้าและพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตทางอุตสาหกรรม