AGV-Cobot UVC
หุ่นยนต์ฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวีซีแบบแหล่งกำเนิดรังสีเคลื่อนที่
การแพร่ระบาดของโรค COVID-19 ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการฟุ้งกระจายของเชื้อไวรัสสู่พื้นผิวต่างๆ ได้ตลอดเวลา โดยเฉพาะสถานที่ที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ อาทิ โรงพยาบาล ห้างสรรพสินค้า ซุปเปอร์มาร์เก็ต โรงภาพยนตร์ เป็นต้น
การฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวีซี (UVC) นอกจากจะสามารถทำลายเชื้อไวรัสแล้ว ยังสามารถฆ่าเชื้อได้ทั้งในกลุ่มของ แบคทีเรีย (Bacteria) เชื้อรา (Molds) โปรโตซัว (Protozoa) และยีสต์ (Yeast) ซึ่งประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อขึ้นอยู่กับปัจจัยของค่าความเข้ม (Power Density) ของรังสีที่กระทบวัตถุ และเวลา (Time) ของการฉายรังสีต่อการกำเนิดพลังงาน (Energy) ที่เพียงพอในการฆ่าเชื้อแต่ละชนิด ปัจจุบันมีตู้อบยูวีซีเพื่อใช้ในการฆ่าเชื้อจำนวนมาก ส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นการรับรังสีจากแหล่งกำเนิดติดตรึง (Stationary Radiation Source) โดยที่ระยะห่างของพื้นผิวหน้าวัตถุจะมีผลของการรับความเข้มของรังสีที่แตกต่างกัน ดังนั้น ประสิทธิภาพของการฆ่าเชื้อจะได้ผลไม่เท่ากันในแต่ละพื้นที่ ยิ่งวัตถุอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดรังสียูวีซีมากขึ้น ประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อจะลดลง ส่งผลให้เชื้อโรคบนวัตถุที่อยู่ไกลแหล่งกำเนิดยูวีซีอาจไม่ถูกกำจัดจนหมดสิ้น
คุณสมบัติของต้นแบบผลิตภัณฑ์
หุ่นยนต์ฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวีซีแบบแหล่งกำเนิดรังสีเคลื่อนที่ ตามการประดิษฐ์นี้ เป็นหุ่นยนต์ที่ใช้การฉายรังสียูวีซีแบบเคลื่อนที่ (Moving UVC-Radiation Source) ที่สามารถควบคุมทั้งระยะทาง และความเร็วได้อย่างแม่นยำ ซึ่งมีลักษณะพิเศษ คือ มีแขนกลที่สามารถเคลื่อนที่ไปตามผิวหน้าวัตถุที่ต้องการได้ สามารถปรับระยะห่างระหว่างวัตถุได้ มีระบบเซนเซอร์ที่ใช้ควบคุมการเคลื่อนที่ไปยังวัตถุต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากรังสี UVC เป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อและดวงตาของมนุษย์ สิ่งประดิษฐ์นี้จึงเหมาะกับการใช้ทดแทนแรงงานมนุษย์ในกระบวนการฆ่าเชื้อ เพื่อเลื่อนแหล่งกำเนิดยูวีซีไปในพื้นที่ต่างๆ โดยไม่ต้องใช้คนขนย้าย และยังสามารถจำกัดวงของการแผ่รังสีในพื้นที่ที่กำหนด
การประยุกต์ใช้งาน
จุดเด่นของนวัตกรรมที่นำเสนอนี้ คือ การใช้ AGV เดินรถในเส้นทางที่กำหนด และหยุดตามสถานีต่างๆ เพื่อให้ Cobot (แขนกล) ทำงานในการมองหาสัญลักษณ์ที่แสดงตัวตนของวัตถุด้วย Machine Vision ดำเนินการปฏิบัติการเคลื่อนที่ต่างคำสั่งต่างๆ ที่ได้บันทึกไว้ ซึ่งแหล่งกำเนิดรังสี UVC ถูกติดตั้งร่วมกับ Cobot จะเคลื่อนที่เพื่อแผ่รังสีลงบนผิวหน้าของวัตถุให้มีระยะห่างที่ใกล้ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้เกิดความเข้มของรังสีต่อพื้นที่ (Power Density, Watt/cm2) ที่เพียงพอกับความเร็วในการสแกน (Critical Velocity, cm/sec) ซึ่งระยะเวลาที่พื้นผิวได้รับ UVC จะบ่งบอกถึงพลังงานที่รังสีฉายลงบนพื้นผิว โดยความโดดเด่นของการใช้ Cobot เคลื่อนที่เข้าหาพื้นผิววัตถุนี้ และฉายรังสีเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวขนาดใหญ่ (Moving Radiation Source) จะทำให้กระบวนการฆ่าเชื้อเป็นไปอย่างรวดเร็ว มากกว่าการนำ AGV ที่ติดตั้งแหล่งกำเนิด UVC ความเข้มสูงแล้วแผ่รังสีเป็นเวลานาน ซึ่งอาจจะไม่เกิดกระบวนการฆ่าเชื้อจริง เนื่องจากเมื่อพื้นผิวมีระยะห่างจากแหล่งกำเนิดมาก ความเข้มของรังสีจะลดลงอย่างรวดเร็วตามหลัก Inverse Square Law
จากการทดลองของคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล พบว่า กรณีหลอด UVC 30 Watt ความเข้มความ UVC เมื่อผิวหน้ามีระยะห่างเท่ากับ 1 cm จะมีค่าเท่ากับ 8.00 µWatt/cm2 แต่เมื่อผิวหน้ามีระยะห่างมากกว่า 10 cm จะมีความเข้มของ UVC เหลือเพียง 0.01 µWatt/cm2 ซึ่งการตั้งหลอด UVC ห่างจากพื้นผิวที่ต้องการฆ่าเชื้อนั้น จะต้องใช้ระยะเวลาของการฉายรังสีที่นานขึ้น ซึ่งไม่เกิดประโยชน์ในเชิงการบริการภายในของโรงพยาบาล และการฆ่าเชื้อด้วย UVC นั้นไม่ควรใช้มนุษย์เข้ามาร่วมในปฏิบัติการ เนื่องจาก UVC มีผลกระทบเชิงลบกับเนื้อเยื่อ และดวงตาของมนุษย์ อีกทั้งสิ่งสิ้นเปลืองทางเวชภัณฑ์ที่จะต้องใช้ต่อรอบของการทำความสะอาด จะทำให้ต้นทุนของโรงพยาบาลในแต่ละวันสูงขึ้น จึงควรนำเทคโนโลยีอัตโนมัติเข้ามาทดแทน เพื่อเลี่ยงความเสี่ยงต่างๆ ในปฏิบัติการฆ่าเชื้อ
อย่างไรก็ตามการทำงานในพื้นที่ที่ต้องการฆ่าเชื้อนั้นมีการวางตัวของสิ่งของ เช่น โต๊ะ เตียง ชั้นวางเครื่องมือแพทย์ รวมถึงประตูที่มีการสัมผัสกับเชื้อได้ตลอดเวลานั้น มีความหลากหลายทั้งรูปทรงเรขาคณิตและมิติ การออกแบบ AGV และ Cobot จะต้องครอบคลุมการทำงานโดยรวม เพื่อให้เกิดความคุ้มค่าของการลงทุนเทคโนโลยี รวมถึงการทดสอบประสิทธิภาพการฆ่าเชื้อบนพื้นผิวต่างๆ นั้น เป็นการประกันคุณภาพของระบบการทดสอบในสภาพแวดล้อมจำลอง และสภาพแวดล้อมจริงเป็นสิ่งจำเป็นของการสรุปความสำเร็จของการพัฒนา
กลุ่มลูกค้า/ผู้ใช้งานเทคโนโลยีเป้าหมาย
สนามบิน โรงพยาบาล คลินิค โรงแรม ห้างสรรพสินค้า สถานศึกษา (โรงเรียน มหาวิทยาลัย nursery) โรงอาหาร ฯลฯ
กลุ่มนักลงทุนเป้าหมาย
นักลงทุนที่สนใจในเทคโนโลยีการฆ่าเชื้อด้วยหุ่นยนต์
สถานภาพทรัพย์สินทางปัญญา
สิทธิบัตร เรื่อง หุ่นยนต์ฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV-C แบบเเหล่งกำเนิดรังสีเคลื่อนที่ เลขที่คำขอ 2001003589 วันที่ยื่นคำขอ 24 มิถุนายน 2563
สถานะการพัฒนาผลิตภัณฑ์
ผลิตภัณฑ์พร้อมใช้ สามารถนำออกสู่ตลาดได้ทันที
ภาพรวมตลาด
สำหรับการโตของตลาดระบบอัตโนมัติ จากการพัฒนาทั้งหุ่นยนต์ AGV อุปกรณ์เสริมต่างๆ นั้น ทำให้ห่วงโซ่อุปทานยกระดับความสามารถทั้งในประเทศ และต่างประเทศในการป้อนชิ้นส่วน หรืออุปกรณ์ต่างๆ เข้าสู่อุตสาหกรรมที่ต้องใช้หุ่นยนต์อัตโนมัติ โดยมีการคาดการความเติบโตของ Robotic Process Automation จะสูงถึง 1.6 พันล้านบาท ภายใน 2025 ซึ่งหมายถึงเกิดการหมุนเวียนเงินในห่วงโซ่อุปทานอย่างต่อเนื่อง
ผลประโยชน์ (Impact)
เชิงวิชาการ/วิทยาศาสตร์:
ระบบ AGV มีความยืดหยุ่นในการเปลี่ยนเส้นทาง รวมถึงการพัฒนา Software มีวิทยาการที่ฉลาดขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อใช้วัตถุประสงค์หลักทาง Smart Hospital ที่ต้องการลดแรงงานบุคลากร และการ monitor ระบบการทำงานที่ยอดเยี่ยมนั้น การขนถ่ายสิ่งของด้วย AGV จะมีความยั่งยืน และมีการโตขึ้นของจำนวนการใช้ในแผนกต่างๆ
การพัฒนาเทคโนโลยี AGV ในประเทศ จะทำให้เกิดองค์ความรู้กับนักพัฒนา AGV Maker ซึ่งจะทำให้ลดการนำเข้า AGV จากต่างประเทศที่มีราคาแพงได้ เมื่อเกิดความต้องการใช้งานเร่งด่วน หรือสถานการณ์วิกฤติ อาทิ COVID-19 ที่ต้องการให้มนุษย์หลีกเลี่ยงการเข้าพื้นที่อันตราย ความพร้อมทางเทคโนโลยี AGV ต้องสามารถนำเข้ามาใช้ได้ทันที
เชิงเศรษฐกิจ/พาณิชย์:
ข้อมูลจาก DEPA (การคาดการณ์อนาคต เทคโนโลยีดิจิทัลประเทศไทย 2035) ชี้บ่งว่าภายใน 5 ปี หากประเทศไทยไม่มีการใช้งานหุ่นยนต์ประมาณ 53% ของอุตสาหกรรมต่างๆ ประเทศจะสูญเสียความสามารถในการแข่งขัน ทั้งนี้มุมมองของผู้วิจัยเห็นพ้องไปทางเดียวกัน เนื่องจากการผลิต และการบริการที่แม่นยำ ทั้งมิติ การทำซ้ำ และการจดจำ จะทำให้ความได้เปรียบทางธุรกิจมากกว่าการใช้แรงงานคนเป็นหลัก แม้แต่สถานประกอบการ การใช้ระบบจัดส่งสินค้า เวชภัณฑ์ และการกระจายวัสดุด้วยระบบ AGV ที่มีประสิทธิภาพสูงนั้น จะทำให้ประเทศไทยเกิดความสามารถในการบริการทางสาธารณสุข การทำให้การทำงานของบุคลากรมีคุณภาพชีวิตดีขึ้น มีงานที่ใช้ทักษะทางความคิดสูงขึ้น ค่าครองชีพจากวิชาชีพ และทักษะทางความคิดสูงขึ้น รายได้มากขึ้น
เชิงสังคม/สิ่งแวดล้อม:
ในส่วนผลกระทบทางสังคมในตาราง แสดงแนวทางการคำนวณ และผลของการคำนวณการใช้ระบบ AGV ในการขนถ่ายวัสดุ ว่าการลงทุนในระบบ AGV ในเวลา 5 ปี จะสามารถเกิดประโยชน์ทางสังคมถึง 7.2 ล้านบาท จากการลงทุน 2.8 ล้านบาท
ตารางวิเคราะห์ผลกระทบ (Cost Benefit Analysis) ทางด้านสังคม สำหรับการทดแทนด้วย AGV สำหรับกิจกรรมการขนถ่ายหมุนเวียนสินค้า (Circulation)
"หุ่นยนต์ฆ่าเชื้อด้วยรังสียูวีซีแบบแหล่งกำเนิดรังสีเคลื่อนที่"
ติดต่อขอรับข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่
อาจารย์ ดร.เอกชัย วารินศิริรักษ์
ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
ที่อยู่ 25/25 ถ.พุทธมณฑลสาย 4 ต.ศาลายา อ.พุทธมณฑล จ.นครปฐม 73170
โทรศัพท์ 086-701-5231
E-mail:
นายจักรพันธ์ กลีบมาลัย
ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
ที่อยู่ 25/25 ถ.พุทธมณฑลสาย 4 ต.ศาลายา อ.พุทธมณฑล จ.นครปฐม 73170
โทรศัพท์ 086-175-9739
E-mail:
นางสาวนิรชร เอี่ยมสวรรค์ ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
ที่อยู่ 25/25 ถ.พุทธมณฑลสาย 4 ต.ศาลายา อ.พุทธมณฑล จ.นครปฐม 73170
โทรศัพท์ 090-991-8339
E-mail:
นายวัชรพงศ์ หมีสมุทร
ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
ที่อยู่ 25/25 ถ.พุทธมณฑลสาย 4 ต.ศาลายา อ.พุทธมณฑล จ.นครปฐม 73170
โทรศัพท์ 086-978-2254
E-mail: