Các Kỹ Sư Tạo Ra Một Con Robot Có Thể Di Chuyển Giống Như Sâu

Các nhà nghiên cứu kỹ thuật từ Đại học Toronto đã phát triển một con robot nhỏ có thể di chuyển tương tự như sâu. Công nghệ mới này có thể ảnh hưởng đến nhiều ngành công nghiệp, bao gồm hàng không và công nghệ thông minh.

Nghiên cứu này đã được công bố trên Scientific Reports.

Nhóm các nhà nghiên cứu kỹ thuật bao gồm Giáo sư Hani Naguib. Nhóm này tập trung vào các vật liệu thông minh, đặc biệt là các bộ phận điện nhiệt (ETAs). ETAs là các thiết bị được làm từ các loại polymer nhất định có thể được lập trình để phản ứng vật lý với các thay đổi điện hoặc nhiệt. Chúng có thể được lập trình để模仿 các phản xạ cơ bắp và có thể phản ứng vật lý với nhiệt độ bằng cách siết chặt trong lạnh và thư giãn khi ấm.

Giáo sư Naguib và nhóm các nhà nghiên cứu kỹ thuật đang sử dụng công nghệ mới này trong lĩnh vực robot, và họ đang phát triển các robot mềm có thể bò và cuộn như sâu. Một lĩnh vực khác nơi chúng sẽ quan trọng là trong ngành công nghiệp sản xuất. Các robot mềm có thể thay thế một số robot kim loại hiện có.

“Hiện tại, các robot bạn tìm thấy trong ngành công nghiệp là nặng, rắn và được ngăn cách với công nhân trên sàn nhà máy, vì chúng gây ra các nguy cơ an toàn,” Naguib giải thích.

“Nhưng ngành công nghiệp sản xuất đang hiện đại hóa để đáp ứng nhu cầu. Ngày càng có nhiều sự nhấn mạnh vào việc kết hợp các tương tác giữa con người và robot,” ông nói. “Các robot mềm và có thể thích nghi có thể tận dụng sự hợp tác đó.”

Việc nghiên cứu các vật liệu phản ứng đã tồn tại từ lâu, nhưng nhóm các nhà nghiên cứu kỹ thuật đã phát hiện ra một cách mới để lập trình chúng để tạo ra các chuyển động robot giống như sâu.

Theo sinh viên tiến sĩ và tác giả chính của bài báo, Yu-Chen (Gary) Sun, “Các nghiên cứu hiện có ghi lại việc lập trình ETAs từ trạng thái nghỉ ngơi phẳng. Khả năng lập trình hình dạng của một cấu trúc hai chiều là有限, vì vậy phản ứng chỉ là một chuyển động uốn cong.”

Nhóm đã sử dụng một phương pháp nhiệt, căng thẳng và làm mát để tạo ra một ETA có trạng thái nghỉ ngơi ba chiều. Điều này mang lại một tập hợp hoàn toàn mới các hình dạng và chuyển động có thể.

“Điều gì cũng mới mẻ là năng lượng cần thiết để tạo ra chuyển động giống như sâu. Của chúng tôi hiệu quả hơn bất cứ thứ gì đã tồn tại trong tài liệu nghiên cứu cho đến nay,” Sun nói.

Theo Giáo sư Naguib, lĩnh vực robot mới này có thể cách mạng hóa nhiều ngành công nghiệp, bao gồm an ninh, hàng không, phẫu thuật và điện tử đeo.

Trong các tình huống mà con người có thể gặp nguy hiểm – một sự rò rỉ khí hoặc một vụ hỏa hoạn – chúng ta có thể trang bị cho một con robot bò với một cảm biến để đo môi trường có hại,” Naguib giải thích. “Trong hàng không, chúng ta có thể thấy các vật liệu thông minh là chìa khóa cho các máy bay thế hệ tiếp theo với cánh có thể thay đổi hình dạng.”

Các ứng dụng đầu tiên sẽ có khả năng là trong lĩnh vực công nghệ đeo.

“Chúng tôi đang làm việc để áp dụng vật liệu này vào quần áo. Những quần áo này sẽ co lại hoặc giải phóng dựa trên nhiệt độ cơ thể, điều này có thể là điều trị liệu cho các vận động viên,” Naguib nói. Nhóm cũng đang nghiên cứu liệu các quần áo thông minh có thể có lợi cho các chấn thương tủy sống.

Nhóm các nhà nghiên cứu sẽ现在 hướng tới việc làm cho chuyển động bò phản ứng nhanh hơn, và họ sẽ tập trung vào các cấu hình mới.

“Trong trường hợp này, chúng tôi đã đào tạo nó để di chuyển giống như một con sâu,” ông nói. “Nhưng cách tiếp cận đổi mới của chúng tôi có nghĩa là chúng tôi có thể đào tạo các robot để模仿 nhiều chuyển động – như cánh của một con bướm.”