Robot cảm hứng từ côn trùng giám sát môi trường phức tạp

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Pittsburgh đã thiết kế những robot nhỏ cảm hứng từ côn trùng có thể được sử dụng trong môi trường phức tạp và hẹp, khó tiếp cận đối với con người.

Nghiên cứu mới có tiêu đề “Molecularly Directed, Geometrically-Latched, Impulsive Actuation Powers Sub-Gram Scale Motility” đã được xuất bản trên tạp chí Advanced Materials Technologies.

Đánh giá hình ảnh và môi trường

Junfeng Gao là sinh viên tiến sĩ về kỹ thuật công nghiệp tại Trường Kỹ thuật Swanson. Anh đã dẫn đầu công việc về các robot mới được phát triển.

“Những robot này có thể được sử dụng để tiếp cận các khu vực bị giới hạn để chụp ảnh hoặc đánh giá môi trường, lấy mẫu nước hoặc thực hiện đánh giá cấu trúc,” Gao nói. “Bất cứ nơi nào bạn muốn tiếp cận các khu vực bị giới hạn – nơi một con bọ có thể đi nhưng một người không thể – những máy này có thể hữu ích.”

Đây là một ví dụ khác về các nhà nghiên cứu tìm kiếm cảm hứng từ thiên nhiên để xây dựng các robot vi mô ngày nay. Những sinh vật nhỏ như tôm và bọ có thể di chuyển trên bề mặt theo cách tiết kiệm năng lượng hơn so với việc bò bằng cách dựa vào các chuyển động đột ngột. Những chuyển động này sau đó được sao chép trong các robot mới được làm từ cơ bắp nhân tạo polymeric.

Ravi Shankar là giáo sư về kỹ thuật công nghiệp tại Pitt. Ông điều khiển phòng thí nghiệm đã dẫn đầu nghiên cứu mới.

“Điều này giống như việc nạp một mũi tên vào một cái cung và bắn nó – các robot này khóa để xây dựng năng lượng và sau đó giải phóng nó trong một cú bắn đột ngột để nhảy lên,” Shankar nói. “Thông thường, sự kích hoạt trong các cơ bắp nhân tạo mà chúng tôi làm việc là khá chậm. Chúng tôi đã bị thu hút bởi câu hỏi, ‘Làm thế nào chúng tôi có thể lấy cơ bắp nhân tạo này và sử dụng nó để tạo ra một sự kích hoạt nhảy thay vì kích hoạt chậm?’”

Chuyển sang trình tự phân tử và hình học

Để trả lời câu hỏi này, nhóm nghiên cứu đã xem xét trình tự phân tử và hình học.

Mohsen Tabrizi là sinh viên tiến sĩ về kỹ thuật công nghiệp tại Trường Kỹ thuật Swanson và là đồng tác giả của nghiên cứu.

“Hình dạng composite cong của cơ bắp polymer cho phép nó xây dựng năng lượng khi nó được cấp nguồn. Cách các phân tử được sắp xếp trong cơ bắp lấy cảm hứng từ thế giới tự nhiên, nơi sự kích hoạt kết hợp của chúng xây dựng năng lượng vào cấu trúc,” Tabrizi nói. “Điều này được thực hiện bằng không hơn một vài volt điện.”

Bằng cách thiết kế các robot cỡ châu chấu để được linh hoạt và nhẹ, chúng có thể di chuyển dọc theo các bề mặt di chuyển như cát. Chúng có thể thực hiện những chuyển động này dễ dàng như chúng làm trên bề mặt cứng. Điều ấn tượng nhất, các robot có thể nhảy qua nước.

Nghiên cứu cũng bao gồm đồng tác giả Arul Clement.