Robot mềm 4D tự lắp ráp

Các nhà nghiên cứu tại Cell Press đã phát triển một robot mềm 4D mới có thể tự lắp ráp khi được đun nóng. Nó có thể thực hiện các nhiệm vụ như lăn lên dốc và điều hướng trên địa hình không thể đoán trước.

Mẫu thử nghiệm hình ống được trình bày trên tạp chí Matter vào ngày 22 tháng 9.

Wei Feng là một nhà khoa học vật liệu tại Đại học Tianjin ở Trung Quốc và là tác giả chính của bài báo.

“Giống như một con côn trùng với ăng-ten, robot có thể vượt qua một chướng ngại vật nhỏ. Nhưng khi chướng ngại vật quá cao, nó sẽ quay trở lại,” Feng nói. “Toàn bộ quá trình diễn ra tự phát mà không cần sự can thiệp hoặc kiểm soát của con người.”

In 4D với chiều thứ tư

Ban đầu, robot là một tấm hình chữ nhật phẳng được in 3D từ một loại vật liệu nhựa dẻo. Khi bề mặt dưới tấm này được đun nóng, robot sẽ xoắn lại thành một hình ống giống như một lò xo. Lý do robot này được in 4D thay vì 3D là vì sự thay đổi hình dạng dưới sự kích thích từ bên ngoài thêm một chiều thứ tư là thời gian.

Sự tiếp xúc với bề mặt nóng gây ra một lực căng trong vật liệu sau khi robot hình thành một hình ống. Điều này khiến robot lăn theo một hướng, với lực đẩy mạnh mẽ đằng sau chuyển động. Trên thực tế, lực này rất mạnh đến mức robot có thể leo lên một độ dốc 20 độ hoặc mang các trọng lượng lên đến 40 lần trọng lượng của nó. Tốc độ của robot phụ thuộc vào chiều dài của nó, với các robot dài hơn lăn nhanh hơn các robot ngắn hơn.

Thử nghiệm robot

Các nhà nghiên cứu đã thiết lập các robot này để thực hiện các nhiệm vụ và thể hiện kỹ năng của chúng trong khi được ghi lại. Một trong những thử nghiệm này bao gồm một cuộc đua giữa các robot có kích thước khác nhau và một robot khác đang mang một xe đẩy. Trong các video này, các robot cũng thể hiện khả năng thay đổi hành vi dựa trên môi trường xung quanh. Nếu robot gặp một chướng ngại vật khó khăn, nó có thể thực hiện các hành động như leo lên một bước hoặc thay đổi hướng.

Tác giả chính Feng đã ngạc nhiên trước hành vi của robot.

“Chúng tôi đã xử lý các elastomer tinh thể lỏng thành các mẫu có hình dạng khác nhau thông qua in 4D và kích thích các mẫu này bằng ánh sáng, nhiệt và điện để quan sát phản ứng của chúng,” ông nói. “Chúng tôi đã tìm thấy nhiều hiện tượng lái thú vị ngoài sự biến dạng.”

Theo các nhà nghiên cứu, những robot này có thể được sử dụng trong tương lai để thực hiện các nhiệm vụ trong không gian nhỏ và bị giới hạn, chẳng hạn như trong một đường ống. Chúng cũng có thể hoạt động trong điều kiện cực đoan, chẳng hạn như bề mặt nóng khắc nghiệt.

“Chúng tôi hy vọng rằng robot mềm sẽ không còn bị giới hạn ở các bộ phận hoạt động đơn giản, chỉ có thể thay đổi hình dạng ở một vị trí cố định,” Feng nói.