เรื่องและภาพโดย ไอซี วริศา ใจดี
จินตนาการสำคัญกว่าความรู้ ไอน์สไตน์กล่าวไว้อย่างนั้น สำหรับฉันไอน์…ซี ขอกล่าวว่าจินตนาการกับความรู้เป็นสิ่งคู่กัน และเมื่อทั้งสองสิ่งมารวมกันแล้ว ก็จะบันดาลให้เกิดสิ่งสร้างสรรค์ใหม่ ๆ สาระวิทย์ในศิลป์ฉบับนี้ ฉันอยากจะมาแชร์ประสบการณ์ จินตนาการสานฝันวัยเด็ก จากความคิดเพี้ยน ๆ สู่โพรเจกต์วิชาวิศวกรรมศาสตร์ ณ Wellesley College
ย้อนไปเมื่อตอนฉันเรียนอยู่ประถม 6 ฉันเป็นเด็ก Homeschool เรียนอยู่ที่บ้าน ในขณะที่พี่สาวฉันต้องตื่นตีห้าเพื่อฝ่ารถติดไปให้ทันเข้าเรียน เสียงนาฬิกาปลุกของพี่ทำให้ฉันสะดุ้งตื่นไปด้วยตั้งแต่เช้ามืดทุกวัน มันทำให้ฉันข้องใจว่า ทำไมนาฬิกาปลุกต้องมีเสียงดังด้วย แต่ถามใคร ๆ แน่ละเขาก็ต้องบอกว่า ถ้าไม่ดัง เราก็ไม่ตื่นสิ ! เอ้า ! แล้วคนนอนข้าง ๆ ที่ยังไม่อยากตื่นจะทำไงล่ะ แล้ว ๆ ๆ ๆ มันมีวิธีปลุกแบบอื่นบ้างไหมนี่ ?!
พ่อรู้ว่าฉันหงุดหงิดใจไม่น้อยกับเสียงนาฬิกาปลุกของพี่ พ่อที่ตื่นนอนก่อนใครจะเข้ามาปิดนาฬิกาปลุกและใช้วิธีจั๊กจี้ที่เท้าให้พี่ค่อย ๆ รู้สึกตัวตื่น
นั่นแหละ ยูเรกา ! การเปลี่ยนจากคลื่นเสียงเป็นคลื่นกล เสียงปลุกที่ไม่ดังแต่มาสะกิดที่เท้าให้เราตื่นได้ โดยที่ไม่รบกวนคนนอนข้าง ๆ จากปัญหาส่วนตัว ที่สร้างความรำคาญให้ผู้อื่น และหนทางแก้ไขที่อาจฟังดูจิ๊บจ๊อย แต่สำหรับฉันในวัยเด็ก ฉันคิดว่ามันเป็นการค้นพบปัญหาระดับโลก สมัยนั้นฉันติดการ์ตูนโดราเอมอนงอมแงม เลยแอบหวังลึก ๆ ว่าอาจจะเจอของวิเศษที่ช่วยแก้ปัญหาได้ อย่างที่โดราเอมอนใช้ช่วยโนบิตะได้เสมอ แต่ก็ยังไม่มีชิ้นไหนที่ตรงใจ ฉันจึงตัดสินใจจะประดิษฐ์ขึ้นเองซะเลย
ฉันกับพี่สาวไม่ใช่พี่น้องคู่เดียวที่นอนห้องเดียวกันแน่นอน ฉันเชื่อมั่นว่าสิ่งประดิษฐ์ของฉันสามารถช่วยชีวิตพี่น้องอีกหลาย ๆ คู่บนโลก ช่วยทวงคืนความยุติธรรมและนำชั่วโมงนอนอันล้ำค่าของทุกคนกลับคืนมา !
และนั่นคือที่มาของ “ถุงเท้าปลุกจั๊กจี้” ซึ่งตอนนั้นมันเป็นเพียงความคิดซน ๆ อย่างง่าย ๆ จากการผสมผสานเทคนิคที่เลียนแบบนาฬิกาปลุกกับเครื่องนวดฝ่าเท้าที่ฉันได้เห็นจากแผนกเครื่องใช้ไฟฟ้าเวลาแม่พาไปเดินในห้างสรรพสินค้า และถุงเท้าอีกหลายคู่ที่ตกเป็นเป้า
ตามขั้นตอนทางวิทยาศาสตร์เลย เมื่อเราพบปัญหา จึงเกิดการสันนิษฐาน ต่อจากนั้นคือการทดลอง โมเดลชิ้นแรกของฉันยังจำได้แม่น ถุงเท้าขนฟูสีเขียวสะท้อนแสง ปุ่มและหน้าปัดจากเครื่องคิดเลข และมอเตอร์จากเครื่องนวดฝ่าเท้าขนาดเล็กของแม่ถูกฉันจับแยกชิ้นส่วนจนมันพัง ฉันตัดแผ่นโฟมอีวีเอมารองพื้นถุงเท้าให้นุ่ม ๆ หยอดกาวกากเพชรสี ๆ ให้มีตะปุ่มตะป่ำ ตกแต่งด้วยเม็ดสีสติกเกอร์ที่แถมมากับถุงขนม มันดูดีมาก ๆ เลยในความคิดของฉัน ถึงแม้นภายในจะติดด้วยวงจรพัง ๆ ที่ใช้งานไม่ได้จริง แต่ฉันยังจินตนาการว่ามันทำได้ !
เอาละมันสมบูรณ์แบบแล้วสำหรับในตอนนั้น ตอนที่ฉันยังไม่รู้จักการเขียนโคดหรือโปรแกรมมิง สิ่งที่ฉันทำได้ดีที่สุดคือการวาดรูป หลักการทำงานของถุงเท้าวิเศษนี้คือ เมื่อเราตั้งเวลาปลุกเอาไว้ พอถึงเวลา มอเตอร์จะทำงาน หมุนให้แผ่นยางเส้นฝอยที่มีลักษณะคล้ายขาแมงมุมจั๊กจี้ ๆ ที่ฝ่าเท้าเรา ถ้าจะหยุดการจั๊กจี้ เราต้องตื่น ยืนขึ้น ใช้ส้นเท้าปิดการทำงานด้วยการกดปุ่มแนบลงกับพื้น และ…เย้…ปลุกได้แล้ว ! แต่มันก็เป็นแค่แนวคิดที่ยังใช้งานไม่ได้จริง ในวัยนั้นฉันเองรู้จักแต่พวกของเล่นกลไกง่าย ๆ ที่คุณตาสอนทำขึ้นจากวัสดุในครัวเรือน พวกกระดาษ ยางวง และไม้เสียบลูกชิ้น คำว่าอิเล็กทรอนิกส์คือสิ่งที่ฉันยังเข้าไม่ถึง แต่เป็นสิ่งที่ต้องใช้ในการทำไอเดียนี้ให้สำเร็จ
ไอเดียวัยเด็กฉันถูกเก็บลืมไปเป็นเวลา 9 ปี ฉันโตขึ้น เทคโนโลยีโตขึ้นด้วย การมาเรียนที่ Wellesley College เปิดโลกให้ฉัน เรื่องโมเดลสามมิติ เครื่องตัดเลเซอร์ กลไก อิเล็กทรอนิกส์ วงจรต่าง ๆ รวมไปถึงการเขียนโปรแกรมพื้นฐาน
ณ จุดนี้เองที่ฉันมาย้อนนึกถึงฝันในวัยเด็กที่ยังไม่มีโอกาสทำให้สำเร็จ ถุงเท้าปลุกจั๊กจี้ของฉันยังไม่เคยจั๊กจี้หรือปลุกใครได้เลย ฉันจึงลองนำเสนอไอเดียนี้สำหรับทำเป็นโครงงานระยะสั้นในห้องเรียนวิชาพื้นฐานวิศวกรรมศาสตร์ เพื่อนทั้งห้องขำกันยกใหญ่ แต่ยังโชคดีที่มีเพื่อนสองคนสนใจ ฉันจึงได้ทีม และอาจารย์ให้ไฟเขียวแก่หัวข้อ “Tickle Alarm Clock”
พวกเราวิ่งเข้าแล็บ หยิบอุปกรณ์ แผงวงจร สายไฟจำนวนมาก แผ่นอะคริลิกนิดหน่อย แผ่นโฟมนุ่ม ๆ ตะกั่วและหัวบัดกรี นาฬิกา มอเตอร์สั่น เซนเซอร์แรงกด และที่ขาดไม่ได้เลยก็คือ Arduino กับถุงเท้าหนึ่งข้าง
เจ้า Arduino เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ชนิดหนึ่ง เรียกง่าย ๆ ก็คือคอมพิวเตอร์จิ๋วนั่นแหละ แผงวงจรหน้าตาประหลาดคล้ายแมลงนี้เปรียบได้กับสมองของโพรเจกต์เลย เพราะมันทำหน้าที่ควบคุมและสั่งการให้ส่วนประกอบอื่น ๆ ของสิ่งประดิษฐ์ทำงานตามที่เราสั่ง ผ่านโคดที่เขียนบันทึกลงไป โดยอิงการตัดสินใจจาก input ตัวแปรที่ป้อนเข้าสู่ระบบ ในกรณีนี้ input หลัก ๆ ของเราสองอัน คือ นาฬิกา (real time clock) เพื่อบอกเวลาว่าจะต้องปลุกเมื่อไหร่ และเซนเซอร์วัดแรงกด (force sensitive resistor) เพื่อบอกว่าจะต้องหยุดปลุกเมื่อไหร่ ใส่ไว้ที่ส้นเท้า เมื่อผู้ใช้ยืนขึ้นก็จะเกิดแรงกดจากน้ำหนักตัวของผู้ใช้ เมื่อแรงกดสูงถึงเกณฑ์ที่ตั้งไว้ ก็จะบ่งชี้ได้ว่าคนใส่ตื่นและลุกขึ้นยืนแล้ว ข้อมูลที่ได้รับนี้จะเข้าสู่เงื่อนไขที่ตั้งไว้ โดยมีไมโครคอนโทรลเลอร์ทำหน้าที่เป็นสมอง ประมวลผล และแปรเปลี่ยนเป็นคำสั่งส่งไปเป็น output ซึ่งก็คือ มอเตอร์สั่น (vibrating motor) และผลลัพธ์มีแค่สองแบบตามการควบคุมแบบ bang-bang control ได้แก่ เปิด หรือ ปิด
เงื่อนไขของทั้งระบบ สรุปเป็นแผนผังได้ดังรูป
เราได้ใช้การวาดสามมิติเพื่อออกแบบภาพรวมก่อนลงมือทำจริง ผ่าน OnShape ซอฟต์แวร์วาดสามมิติที่สามารถส่งไฟล์ต่อไปยังเครื่องตัดเลเซอร์หรือพิมพ์สามมิติได้ โดยเราได้เพิ่มกล่องอะคริลิกสำหรับใส่แผงวงจรที่ยุ่งยิ่งไว้ด้วย โดยเชื่อมกับสายรัดไว้เหนือเท้า ผลงานที่ได้เลยออกมาคล้ายรองเท้าแตะมากกว่าถุงเท้านะเนี่ย !
สี่วันถัดมาแห่งการบัดกรีวงจร ตัดแผ่นอะคริลิก และเย็บผ้านิดหน่อย พวกเราก็ได้…ถุงเท้าปลุกจั๊กจี้ !! แทนแท้นนนน !
พวกเรายังสามารถต่อยอดพัฒนาสิ่งประดิษฐ์ชิ้นนี้ให้ล้ำมากขึ้นไปอีก ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มหน้าจอสัมผัสสำหรับตั้งเวลาปลุก หรือใช้ proportional control แทน bang-bang เพื่อเพิ่มฟังก์ชันปรับระดับความสั่นมากน้อยให้ขึ้นอยู่กับระดับความตื่น
แน่นอนว่าด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน ตัววงจรต่าง ๆ สามารถย่อให้เหลืออันเท่าเม็ดถั่ว และปรับแปลงให้ถุงเท้าปลุกจั๊กจี้นี้ดูสะดวกต่อการใช้งานมากขึ้น เพราะมันคงอึดอัดเสียมากกว่าหากเราต้องแบกน้ำหนักของอุปกรณ์ไว้บนหลังเท้าตลอดการนอนหลับ !
อย่างไรก็ตาม เป้าหมายของโพรเจกต์นี้ก็เพื่อนำเอาความรู้ที่ได้เรียน ทั้งในเรื่องการวาดโมเดลสามมิติ วงจรไฟฟ้าและการบัดกรีแผงวงจร และการควบคุมระบบให้ทำตามเงื่อนไขด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ มาต่อยอด
สิ่งสำคัญไม่ได้อยู่ที่ว่าถุงเท้าที่ทำออกมาจะใช้งานได้เพอร์เฟกต์หรือไม่ ถุงเท้าจะขาดเป็นรูรึเปล่า แต่อยู่ที่ความสนุกระหว่างขั้นตอน การทำงานเป็นทีม ที่ทำให้ฉันได้แง่คิดอะไรใหม่ ๆ ความคิดสร้างสรรค์ที่แตกยอดออกจากไอเดียเดิม เกิดเป็นการคิดค้นใหม่ที่ไม่มีใครเหมือน หรืออาจไม่มีใครอยากเหมือน 555+
ท้ายที่สุด ฉันได้ทำความฝันในวัยเด็กให้เป็นจริง ณ จุดที่จินตนาการและความรู้ได้มาบรรจบกันนี่เอง Mission Accomplished!
About Author
