Các Kỹ Sư Phát Triển Tay Robot Mềm Có Khả Năng Chơi Nintendo

Các nhà nghiên cứu và kỹ sư tại Đại học Maryland đã tạo ra một tay robot mềm 3D được in có thể chơi trò Super Mario Bros. của Nintendo.

Đây là một bước tiến đáng kinh ngạc trong sự linh hoạt của tay robot, nghiên cứu được trình bày trong Science Advances.

Lĩnh vực robot mềm tập trung vào các robot linh hoạt và có thể bơm hơi, được điều khiển bằng nước hoặc không khí, trong khi các robot truyền thống được điều khiển bằng điện. Có một sự quan tâm ngày càng tăng đối với robot mềm do sự an toàn và khả năng thích ứng của chúng, điều này đã dẫn đến việc chúng thường được sử dụng cho các thiết bị giả và thiết bị y tế. Tuy nhiên, cho đến nghiên cứu mới, việc kiểm soát các chất lỏng cho phép các robot uốn cong và di chuyển đã rất khó khăn.

Đội nghiên cứu được dẫn dắt bởi giáo sư trợ lý Ryan D. Sochol của Đại học Maryland. Phát hiện quan trọng của đội là khi họ có thể in 3D các robot mềm hoàn chỉnh với mạch chất lỏng tích hợp, và tất cả đều có thể được thực hiện trong một bước.

Joshua Hubbard là đồng tác giả đầu tiên.

“Trước đây, mỗi ngón tay của một tay robot mềm thường cần một dòng điều khiển riêng, điều này có thể hạn chế tính di động và hữu ích,” Hubbard giải thích. “Nhưng bằng cách in 3D tay robot mềm với các transistor chất lỏng tích hợp của chúng, nó có thể chơi Nintendo dựa trên chỉ một đầu vào áp suất.”

Hình ảnh: Đại học Maryland

Trình Diễn Tay Robot

Đội đã trình diễn tay robot mềm bằng cách thiết kế một mạch chất lỏng tích hợp cho phép nó hoạt động dựa trên một áp suất điều khiển đơn. Bằng cách áp dụng áp suất thấp, đội có thể làm cho ngón tay đầu tiên nhấn nút điều khiển Nintendo để làm cho Mario đi. Bằng cách áp dụng áp suất cao, Mario sẽ nhảy.

Tay dựa trên một chương trình đã được lập trình sẵn, tự động chuyển đổi giữa các trạng thái tắt, áp suất thấp, trung bình và cao, và nó có thể hoạt động thành công bộ điều khiển Nintendo và hoàn thành cấp độ đầu tiên của trò chơi trong ít hơn 90 giây.

Ruben Acevedo là một sinh viên mới tốt nghiệp và là đồng tác giả của nghiên cứu.

“Gần đây, một số nhóm đã cố gắng tận dụng các mạch chất lỏng để tăng tính tự chủ của các robot mềm,” Acevedo nói, “nhưng các phương pháp xây dựng và tích hợp các mạch chất lỏng với các robot có thể mất vài ngày đến vài tuần, với một mức độ lao động thủ công và kỹ năng kỹ thuật cao.”

In 3D

Đội đã dựa vào “In 3D PolyJet”, có nhiều lớp vật liệu “mực” đa vật liệu được xếp chồng lên nhau trong 3D.

Kristen Edwards là đồng tác giả của nghiên cứu.

“Trong vòng một ngày và với lao động tối thiểu, các nhà nghiên cứu hiện có thể đi từ việc nhấn bắt đầu trên máy in 3D đến có các robot mềm hoàn chỉnh – bao gồm tất cả các bộ phận mềm, các yếu tố mạch chất lỏng và các tính năng cơ thể – sẵn sàng sử dụng,” Edwards nói.

Việc chọn Mario không chỉ là một quyết định dựa trên sự thú vị, mà nó thực sự phục vụ như một cách chính xác để đo lường sự linh hoạt của tay. Thời gian và bố cục cấp độ của trò chơi đã được thiết lập sẵn, với một sai lầm duy nhất sẽ kết thúc trò chơi. Điều này đã cung cấp một cách mới để đánh giá robot.

Các Tiến Bộ Nghiên Cứu Khác và Mở

Bài báo nghiên cứu của đội cũng mô tả các robot mềm lấy cảm hứng từ rùa đất, tất cả đều được in tại Trung tâm In 3D Terrapin Works của UMD.

Chiến lược của đội cũng là mã nguồn mở, và bài báo là mở cho bất kỳ ai đọc. Đội cũng liên kết tài liệu bổ sung của họ với GitHub, và nó bao gồm tất cả các tệp thiết kế điện tử.

“Chúng tôi đang chia sẻ miễn phí tất cả các tệp thiết kế của mình để bất kỳ ai có thể tải xuống, sửa đổi theo yêu cầu và in 3D – dù với máy in của riêng họ hoặc thông qua dịch vụ in như chúng tôi – tất cả các robot mềm và các yếu tố mạch chất lỏng từ công việc của chúng tôi,” Sochol nói. “Hy vọng của chúng tôi là chiến lược in 3D mã nguồn mở này sẽ mở rộng khả năng tiếp cận, phổ biến, tái tạo và áp dụng các robot mềm với mạch chất lỏng tích hợp và, qua đó, tăng tốc độ tiến bộ trong lĩnh vực này.”

Đội hiện đang xem xét cách kỹ thuật của họ có thể được sử dụng cho các ứng dụng y sinh như thiết bị phục hồi, công cụ phẫu thuật và thiết bị giả tùy chỉnh.