Các nhà khoa học phát triển công thức mới cho robot tiết kiệm năng lượng

Các nhà khoa học quân đội đã phát triển một công thức mới mang lại cái nhìn mới về cách xây dựng một robot chân có thể tiết kiệm năng lượng.

Bài báo được công bố trên PLOS One. 

Thay đổi phát triển xe quân đội

Bộ Chỉ huy Phát triển Khả năng Chiến đấu Quân đội Hoa Kỳ, hoặc DEVCOM, cùng với các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quân đội, các bác sĩ Alexander Kott, Sean Gart và Jason Pusey đang đưa ra những ý tưởng mới để xây dựng các nền tảng robot tự hành quân đội có chân. Đội ngũ này tập trung vào việc làm cho chúng hoạt động hiệu quả như bất kỳ hệ thống di động mặt đất nào khác. 

Sử dụng các hệ thống như vậy có thể thay đổi phát triển xe quân đội, và theo các nhà khoa học, họ vẫn chưa biết tại sao các hệ thống chân, bánh xe và bánh xích phù hợp với cùng một đường cong, nhưng những phát hiện mới này là một bước tiến.

“Nếu các nhà phát triển xe tìm thấy một thiết kế nhất định sẽ yêu cầu nhiều năng lượng hơn so với những gì có thể hiện tại với nhiều hạn chế thực tế, công thức mới có thể chỉ ra các nhu cầu cụ thể để cải thiện truyền tải và tạo năng lượng, hoặc phải suy nghĩ lại về yêu cầu khối lượng và tốc độ của xe,” Gart nói.

Phát triển công thức mới

Các nhà khoa học đã được truyền cảm hứng từ một công thức của những năm 1980, thể hiện mối quan hệ giữa khối lượng, tốc độ và chi phí năng lượng của động vật, và họ đã phát triển một công thức mới có thể được áp dụng cho nhiều hệ thống chân, bánh xe và bánh xích, như robot mặt đất.

Đội ngũ này tin rằng họ là những người đầu tiên tập hợp và nghiên cứu các mối quan hệ xuất hiện từ dữ liệu này, mặc dù nó đã tồn tại trong 30 năm. Những phát hiện cho thấy rằng các hệ thống chân là hiệu quả như các nền tảng bánh xe và bánh xích.

Kott là nhà khoa học trưởng của phòng thí nghiệm. 

“Trong thế giới của máy bay chiến đấu không người lái và vũ khí thông minh, có một vai trò ngày càng tăng cho bộ binh rời rạc có thể tiến hành, thường trong nhiều ngày, và tấn công trong những địa hình bị phá vỡ nhất như núi, rừng dày và môi trường đô thị,” Kott nói. “Điều đó là vì những địa hình như vậy cung cấp sự che giấu và bảo vệ lớn nhất đối với máy bay không người lái. Điều đó, ngược lại, đòi hỏi bộ binh rời rạc phải được hỗ trợ bởi các phương tiện có thể di chuyển dễ dàng trong những địa hình bị phá vỡ như vậy. Các phương tiện chân – có thể tự hành – sẽ rất hữu ích.”

Tiết kiệm năng lượng

Theo Kott, một trong những vấn đề với robot chân là chúng dường như có hiệu suất tiết kiệm năng lượng kém, và điều này có thể hạn chế việc hợp tác với các binh sĩ. 

“Trong 30 năm qua, các nhà khoa học quân sự Hoa Kỳ đã giải quyết nhiều thách thức trong việc phát triển các phương tiện tự hành,” Kott nói. “Các phương tiện mặt đất di chuyển trên bánh xe hoặc bánh xích, và máy bay di chuyển giống như máy bay nhỏ, chúng tôi gọi là cánh cố định và máy bay trực thăng nhỏ, là cánh quay, bây giờ đã trở nên yên tĩnh hơn và dễ dàng tích hợp vào đội hình bộ binh. Nhưng đối với các nền tảng chân, nhiều chướng ngại vật vẫn còn khó nắm bắt, và một trong những chướng ngại vật lớn nhất là làm cho chúng tiết kiệm năng lượng.”

Các binh sĩ không thể mang theo nhiên liệu hoặc pin cho “các robot chân đói năng lượng,” ông nói.

Với công thức mới, đội ngũ đã phát hiện ra rằng các nền tảng chân do con người tạo ra nên hiệu quả như các nền tảng bánh xe và bánh xích. 

Đội ngũ đã thu thập dữ liệu về các hệ thống di động mặt đất đa dạng và nghiên cứu các hệ thống kết hợp như Ford Model T. 

Theo Gart, nghiên cứu sẽ giúp các nhà thiết kế xác định các sự đánh đổi giữa năng lượng, tốc độ và khối lượng cho các robot mặt đất tương lai phục vụ mục đích quốc phòng. 

Công thức cũng có thể ước tính lượng năng lượng cần thiết cho một phương tiện.

“Quân đội phải phát triển các mục tiêu khả thi nhưng đầy tham vọng cho các sự đánh đổi giữa năng lượng, tốc độ và khối lượng của các robot mặt đất tương lai,” Kott nói. “Điều không mong muốn là dựa trên những mục tiêu như vậy vào kinh nghiệm hiện tại, vì thiết bị quân sự thường được phát triển và sử dụng trong nhiều năm và thậm chí nhiều thập kỷ; do đó, những người chỉ định và thiết kế thiết bị như vậy phải dựa trên những mục tiêu – cạnh tranh nhưng có thể đạt được – vào các cơ hội công nghệ trong tương lai không nhất thiết phải được hiểu đầy đủ tại thời điểm thiết kế.”