Các nhà nghiên cứu phát triển côn trùng robot mềm với cơ bắp nhân tạo

Các nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật EPFL đã phát triển một loại côn trùng robot mềm có cơ bắp nhân tạo, và nó có thể di chuyển với tốc độ 3 cm mỗi giây.

Những tiến bộ gần đây trong cả trí tuệ nhân tạo (AI) và robot đang đưa chúng ta đến gần hơn với một thế giới mà trước đây không thể dự đoán. Đó là một thế giới chứa những thứ như đàn côn trùng robot.

Có hai phiên bản khác nhau của côn trùng robot mềm, gọi là DEAnsect, được phát triển bởi nhóm nghiên cứu. Phiên bản đầu tiên được gắn với dây siêu mỏng, và nó cực kỳ bền. Nó có thể được gấp lại, và nó thậm chí có thể tiếp tục di chuyển sau khi bị một chiếc quạt bay hoặc bị giày dép đập.

Mô hình thứ hai được phát triển bởi các nhà nghiên cứu là một mô hình không dây và tự động hoàn toàn, và nó nặng ít hơn 1 gram ngay cả khi mang pin và tất cả các thành phần điện tử trên lưng. Đối với bộ não của côn trùng robot thông minh, có một bộ điều khiển vi mô, và mắt là các photodiode. Điều này cho phép nó xác định các mẫu đen và trắng, và DEAnsect có thể theo dõi bất kỳ dòng nào được vẽ trên mặt đất.

DEAnsect là kết quả của công việc được thực hiện bởi một nhóm tại Phòng thí nghiệm Transducers Mềm (LMTS) của EPFL. Họ đã làm việc với Phòng thí nghiệm Actuator Tích hợp (LAI) và các đồng nghiệp từ Đại học Cergy-Pontoise, Pháp. Nghiên cứu này đã được công bố gần đây trên Tạp chí Robotics Khoa học.

DEAnsect có các bộ phận hoạt động điện diệp, hoặc DEA. Chúng là một loại cơ bắp nhân tạo mỏng như tóc người, và nó đẩy côn trùng về phía trước thông qua rung động. DEA là những gì làm cho côn trùng robot mềm rất nhẹ và có khả năng di chuyển nhanh. DEA cũng giúp côn trùng robot mềm điều hướng các môi trường khác nhau, bao gồm cả bề mặt gợn sóng.

Cơ bắp nhân tạo chứa một màng elastomer được đặt giữa hai điện cực mềm. Khi một điện áp được áp dụng, các điện cực được gắn vào nhau, và màng được nén lại. Màng sau đó trở lại hình dạng ban đầu khi điện áp được tắt.

Mỗi chân của côn trùng robot mềm có những cơ bắp được gắn vào chúng. Chuyển động được tạo ra bằng cách bật và tắt điện áp, nhưng nó phải được thực hiện rất nhanh. Tốc độ thực tế là 400 lần mỗi giây để đẩy côn trùng robot mềm.

Đội nghiên cứu đã dựa vào các kỹ thuật nano để cho phép các cơ bắp nhân tạo hoạt động ở điện áp thấp hơn. Cụ thể, họ đã giảm độ dày của màng elastomer. Họ cũng đã phát triển các điện cực mềm, dẫn điện cao chỉ dày vài phân tử. Nhờ thiết kế này, các nhà nghiên cứu đã có thể giảm đáng kể kích thước của nguồn điện.

Herbert Shea là giám đốc của LMTS.

“DEA thường hoạt động ở vài kilovolt, đòi hỏi một đơn vị nguồn điện lớn,” Shea giải thích. “Thiết kế của chúng tôi cho phép robot, bản thân nó chỉ nặng 0,2 gram, mang tất cả những gì nó cần trên lưng. Kỹ thuật này mở ra những khả năng mới cho việc sử dụng rộng rãi DEA trong robot, cho đàn côn trùng robot thông minh, cho việc kiểm tra hoặc sửa chữa từ xa, hoặc thậm chí để có được sự hiểu biết sâu sắc hơn về các thuộc địa côn trùng bằng cách gửi một robot đến sống giữa chúng.”

“Chúng tôi hiện đang làm việc trên một phiên bản không dây và hoàn toàn mềm với Đại học Stanford,” Shea nói. “Trong dài hạn, chúng tôi dự định sẽ trang bị các cảm biến và bộ phát mới cho côn trùng để chúng có thể giao tiếp trực tiếp với nhau.”