Luật Vật Lý Mới Được Khám Phá Sẽ Tác Động Rất Lớn Đến Ngành Robotics

Các nhà nghiên cứu tại Đại học North Carolina đã khám phá ra một luật vật lý mới có thể có những tác động lớn đối với lĩnh vực công nghệ robot. Luật mới này giúp giải quyết một số vấn đề liên quan đến việc nắm bắt của robot, thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Những robot này gặp khó khăn khi tính toán đến lực ma sát xảy ra khi nắm bắt các vật thể, đặc biệt là trong môi trường ướt.

Lilian Hsiao là giáo sư trợ lý về kỹ thuật hóa học và sinh học tại Đại học North Carolina và là tác giả tương ứng của bài báo. Nguyên tắc mới này được phát triển bởi Hsiao và sinh viên sau đại học Yunhu Peng, người là tác giả đầu tiên.

“Công việc của chúng tôi ở đây mở ra cánh cửa để tạo ra các thiết bị haptic và robot hơn nữa đáng tin cậy và chức năng trong các ứng dụng như phẫu thuật từ xa và sản xuất,” Hsiao nói.

Ma Sát EHL

Vấn đề chính trong lĩnh vực này là ma sát elastohydrodynamic (EHL). Ma sát EHL xảy ra khi hai bề mặt rắn tiếp xúc với một lớp chất lỏng mỏng giữa chúng. Điều này thường xảy ra khi hai ngón tay được chà xát với nhau, trong trường hợp này chất lỏng là lớp dầu mỏng tự nhiên.

Ma sát EHL cũng có thể xảy ra khi một cặp kẹp robot nâng một vật thể có lớp dầu hoặc một thiết bị phẫu thuật được sử dụng trong cơ thể. Lực ma sát cho phép chúng ta nắm bắt và giữ các vật thể mà không làm rơi chúng.

“Hiểu lực ma sát là trực giác đối với con người – ngay cả khi chúng ta xử lý các món ăn xà phòng,” Hsiao nói. “Nhưng nó cực kỳ khó khăn để tính toán đến ma sát EHL khi phát triển các vật liệu kiểm soát khả năng nắm bắt của robot.”

Các kỹ sư cần một khuôn khổ có thể được áp dụng đồng đều cho các mẫu, vật liệu và điều kiện hoạt động động khác nhau nếu họ muốn kiểm soát ma sát EHL đến một mức độ nào đó.

“Luật này có thể được sử dụng để tính toán đến ma sát EHL và có thể được áp dụng cho nhiều hệ thống mềm khác – miễn là bề mặt của các vật thể được tạo mẫu,” Hsiao nói.

Các mẫu bề mặt bao gồm các bề mặt nhô lên nhẹ trên ngón tay của chúng ta, hoặc các rãnh có trên bề mặt của một công cụ robot.

Nguyên tắc mới này dựa trên bốn phương trình để tính toán tất cả các lực vật lý hiện diện trong ma sát EHL. Đội nghiên cứu đã chứng minh ba hệ thống bao gồm ngón tay người, một ngón tay robot sinh học và một công cụ tribo-rheometer, có thể đo các lực ma sát.

“Những kết quả này rất hữu ích trong các tay robot có kiểm soát tinh vi hơn để xử lý các quá trình sản xuất một cách đáng tin cậy,” Hsiao nói. “Và nó có ứng dụng rõ ràng trong lĩnh vực phẫu thuật từ xa, trong đó các bác sĩ phẫu thuật điều khiển từ xa các thiết bị robot để thực hiện các thủ tục phẫu thuật. Chúng tôi coi đây là một bước tiến cơ bản để hiểu và kiểm soát cảm giác chạm trong các hệ thống tổng hợp.”