Các nhà nghiên cứu phát triển cánh tay robot mềm lấy cảm hứng từ bạch tuộc

Các nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Harvard John A. Paulson (SEAS) và Đại học Beihang đã phát triển một cánh tay robot mềm dựa trên bạch tuộc. Nó có thể cầm, di chuyển và điều khiển một loạt các vật thể khác nhau với thiết kế linh hoạt và thuôn nhọn. Cánh tay robot bao gồm các cốc hút giúp nó có một nắm chắc hơn khi cầm các vật thể có hình dạng, kích thước và kết cấu khác nhau.

Phát triển mới này là một ví dụ khác về robot lấy cảm hứng từ tự nhiên. Ở bạch tuộc, hai phần ba số nơ-ron nằm trong các cánh tay của nó, cơ bản là mỗi cánh tay đều độc lập. Các cánh tay của bạch tuộc có thể tháo nút, mở các chai có nắp an toàn cho trẻ em và quấn quanh các con mồi có hình dạng và kích thước khác nhau. Một trong những khía cạnh ấn tượng nhất của các cánh tay là các hút, có thể tạo thành các niêm phong mạnh trên các bề mặt thô dưới nước.

August Domel là một tiến sĩ gần đây của Harvard và là đồng tác giả đầu tiên của bài báo.

“Hầu hết các nghiên cứu trước đây về robot lấy cảm hứng từ bạch tuộc tập trung vào việc bắt chước sự hút hoặc chuyển động của cánh tay, nhưng không phải cả hai,” theo Domel. “Nghiên cứu của chúng tôi là nghiên cứu đầu tiên lượng hóa các góc thuôn của cánh tay và các chức năng kết hợp của việc uốn cong và hút, cho phép một kẹp nhỏ đơn lẻ có thể được sử dụng cho một loạt các vật thể mà nếu không sẽ yêu cầu sử dụng nhiều kẹp.”

Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Robot mềm.

https://www.youtube.com/watch?v=8IXncY4L_nc&feature=emb_title

Bước đầu tiên được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu là nghiên cứu góc thuôn của cánh tay bạch tuộc thực sự. Sau đó, họ xác định thiết kế nào sẽ tốt nhất cho một robot mềm để uốn cong và cầm các vật thể. Đội nghiên cứu đã nghiên cứu bố cục và cấu trúc của các hút và tìm cách tích hợp chúng vào thiết kế mới.

Zhexin Xie là đồng tác giả đầu tiên và là sinh viên tiến sĩ tại Đại học Beihang. Ông là đồng sáng chế của Festo Tentacle Gripper. Đây là lần triển khai hoàn toàn tích hợp đầu tiên trong một mẫu thương mại.

“Chúng tôi đã bắt chước cấu trúc chung và phân bố của các hút này cho các bộ phận mềm của chúng tôi,” theo Xie. “Mặc dù thiết kế của chúng tôi đơn giản hơn rất nhiều so với đối tác sinh học, nhưng các hút sinh học dựa trên chân không này có thể gắn vào hầu như bất kỳ vật thể nào.”

Cánh tay robot mềm được điều khiển bởi các nhà nghiên cứu bằng hai van. Một van được sử dụng để áp dụng áp lực cho việc uốn cong cánh tay, và van còn lại là để tạo chân không cho các hút hoạt động. Các nhà nghiên cứu có thể thay đổi áp lực và chân không để cánh tay gắn vào một vật thể, quấn quanh nó và thả ra.

Thiết bị đã được các nhà nghiên cứu thử nghiệm thành công trên nhiều vật thể khác nhau, bao gồm cả các tấm nhựa mỏng, cốc cà phê, ống nghiệm, trứng và cua sống. Nhờ thiết kế thuôn, cánh tay robot mềm có thể hoạt động trong không gian bị giới hạn để thu hồi các vật thể.

Katia Bertoldi là đồng tác giả cao cấp của nghiên cứu và là giáo sư cơ học ứng dụng William và Ami Kuan Danoff tại SEAS.

“Kết quả từ nghiên cứu của chúng tôi không chỉ cung cấp những hiểu biết mới về việc tạo ra các bộ phận robot mềm thế hệ tiếp theo để cầm nắm một loạt các vật thể đa dạng về hình dạng, mà còn góp phần giúp chúng tôi hiểu về ý nghĩa chức năng của sự thay đổi góc thuôn của cánh tay trên các loài bạch tuộc,” theo Bertoldi.