Robot “không não” điều hướng môi trường phức tạp trong đột phá robot

Trong lĩnh vực robot đang phát triển, các nhà nghiên cứu đã giới thiệu một đột phá mới: một robot mềm không cần hướng dẫn của con người hoặc máy tính để điều hướng thậm chí môi trường phức tạp. Phát minh mới này xây dựng trên công việc trước đó nơi một robot mềm đã thể hiện kỹ năng điều hướng cơ bản trong mê cung đơn giản.

Khai thác trí tuệ vật lý cho điều hướng

Jie Yin, đồng tác giả của nghiên cứu và là giáo sư liên kết về kỹ thuật cơ khí và hàng không tại Đại học North Carolina State, đã làm sáng tỏ tiến bộ này:

“Trong công việc trước của chúng tôi, chúng tôi đã chứng minh rằng robot mềm của chúng tôi có thể xoắn và quay để đi qua một khóa học chướng ngại vật rất đơn giản. Tuy nhiên, nó không thể quay trừ khi nó gặp phải một chướng ngại vật. Giới hạn này có nghĩa là robot có thể bị kẹt, bật lại và lại giữa các chướng ngại vật song song.”

Anh ấy thêm, “Chúng tôi đã phát triển một robot mềm mới có thể quay tự động, cho phép nó đi qua mê cung xoắn, thậm chí tránh chướng ngại vật di chuyển. Tất cả điều này được thực hiện bằng cách sử dụng trí tuệ vật lý, không phụ thuộc vào hướng dẫn của máy tính.”

Thuật ngữ “trí tuệ vật lý” chỉ hành vi nội tại của các đối tượng động, như robot mềm, được định nghĩa bởi thiết kế cấu trúc và vật liệu, chứ không phải bởi can thiệp của con người hoặc máy tính.

Loại robot mềm mới này sử dụng tinh thể lỏng elastomer dạngribbon. Khi chúng được đặt trên bề mặt ấm hơn không khí xung quanh, cụ thể là trên 55 độ Celsius (131 độ Fahrenheit), dải băng ở bề mặt co lại trong khi phần tiếp xúc vẫn không đổi. Sự khác biệt này kích hoạt một chuyển động lăn, tăng tốc với nhiệt độ bề mặt.

Đổi mới thông qua bất đối xứng

Khía cạnh đặc biệt của robot này nằm ở thiết kế của nó. Không giống như phiên bản đối xứng trước đó, phiên bản mới bao gồm hai nửa khác nhau. Một đoạn mở rộng theo một đường thẳng giống như một dải băng xoắn, trong khi đoạn kia phản chiếu một dải băng xoắn chặt giống như một cầu thang.

Sự khác biệt trong thiết kế này dẫn đến một đầu robot tạo ra lực nhiều hơn đầu kia, kích hoạt chuyển động phi tuyến. Yao Zhao, tác giả đầu tiên của bài báo và là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại NC State, giải thích nguyên tắc: “Hãy nghĩ về một chiếc cốc nhựa có miệng rộng hơn đáy. Khi bạn lăn nó, nó không đi theo một đường thẳng mà cong trên bề mặt. Đó là hiệu ứng của thiết kế bất đối xứng của nó.”

Zhao tiếp tục giải thích, “Khái niệm đằng sau robot mới của chúng tôi khá đơn giản: do thiết kế bất đối xứng, nó tự động quay mà không cần tiếp xúc với vật thể. Vì vậy, trong khi nó vẫn có thể chuyển hướng khi gặp phải một vật thể – một đặc điểm cho phép nó đi qua mê cung – nó không thể bị kẹt giữa các rào cản song song. Chuyển động cong của nó cho phép nó hiệu quả lách qua.”

Thử nghiệm trên robot này đã chứng minh khả năng của nó trong việc điều hướng qua mê cung phức tạp, thậm chí cả những mê cung có tường di chuyển. Ấn tượng hơn, nó có thể chui qua các khe hở nhỏ hơn kích thước của chính nó. Các thử nghiệm này được thực hiện trên các địa hình khác nhau như bề mặt kim loại và cát.

Công việc đột phá này giới thiệu một quan điểm đổi mới về thiết kế robot mềm. Như Yin đã nói, “Công việc này là một bước tiến nữa trong việc giúp chúng tôi phát triển các phương pháp tiếp cận đổi mới về thiết kế robot mềm – đặc biệt là cho các ứng dụng mà robot mềm có thể khai thác năng lượng nhiệt môi trường.”

Trong khi thế giới robot đang phát triển, tiềm năng của những robot mềm “không não” như vậy trong các ứng dụng thực tế dường như vô tận.