acecook

Công nghệ mô phỏng cơ bắp giúp robot siêu nhỏ vượt địa hình dễ dàng

Kỹ thuật robot
19/08/2025 05:05
Hệ thống “đàn hồi - điện từ” mang lại sức mạnh cơ bắp cho robot siêu nhỏ.
aa
Công nghệ mô phỏng cơ bắp giúp robot siêu nhỏ vượt địa hình dễ dàng
Các nhà nghiên cứu đã phát triển các bộ truyền động nhỏ lấy cảm hứng từ cơ bắp, giúp robot mềm cỡ côn trùng di chuyển tự động.

Những robot tự hành cỡ nhỏ, có khả năng len lỏi vào không gian chật hẹp, hứa hẹn sẽ hỗ trợ các nhiệm vụ tìm kiếm - cứu hộ trong tương lai và kiểm tra những chi tiết hạ tầng mà con người hoặc robot lớn khó tiếp cận. Tuy nhiên, các động cơ cứng truyền thống mà nhiều robot hiện nay sử dụng lại khó thu nhỏ đến mức này, bởi khi thu nhỏ, chúng dễ hỏng hoặc không thể vượt qua lực ma sát.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống đàn hồi - điện từ lấy cảm hứng từ cơ bắp, cho phép chế tạo robot “mềm” cỡ côn trùng bằng vật liệu linh hoạt. “Chúng tôi nhận ra rằng các hệ thống robot mềm hiện tại ở kích thước này vẫn thiếu cơ chế truyền động vừa hiệu quả vừa tự chủ,” giáo sư cơ khí Hanqing Jiang, Đại học Tây Hồ (Hangzhou, Trung Quốc) cho biết. “Chúng thường đòi hỏi những tác nhân kích thích khắc nghiệt như điện áp cao, từ trường mạnh hoặc ánh sáng cường độ lớn - khiến khó áp dụng trong thực tế.”

Bộ truyền động mô phỏng cơ bắp

Cơ bắp hoạt động giống như một bộ truyền động: các bộ phận cơ thể di chuyển nhờ sự co và giãn của sợi cơ. Khi kết nối với hệ thần kinh, cơ thể có thể thực hiện nhiều chuyển động khác nhau, tạo ra lực lớn hơn nhiều so với khối lượng cơ thể.

Bộ truyền động mới được làm từ polyme silicon mềm polydimethylsiloxane, một nam châm neodymium và cuộn dây điện quấn xen kẽ các hạt sắt từ mềm. Các nhà nghiên cứu chế tạo chúng bằng kỹ thuật đúc 2D, có thể tạo ra ở quy mô milimet, centimet, thậm chí đề-xi-mét, và dễ mở rộng cho các thiết bị mềm lớn hơn. “Chúng tôi chuyển hướng từ việc chỉ tập trung vào vật liệu sang thiết kế cấu trúc kết hợp lực từ tĩnh, tạo ra một cơ chế truyền động hoàn toàn mới,” Jiang chia sẻ. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Bộ truyền động này co lại như cơ bắp nhờ cân bằng giữa lực đàn hồi và lực từ. Khi co, nó tạo ra dòng điện để sinh ra lực Lorentz giữa cuộn dây và nam châm neodymium. Lúc này, các hạt sắt phản ứng với lực tăng lên, khiến bộ truyền động biến dạng, tạo chuyển động cho robot. Vật liệu polyme mềm cho phép hệ thống vừa biến dạng vừa trở lại trạng thái ban đầu khi ngắt dòng điện.

Thử nghiệm cho thấy, hệ thống đạt lực đầu ra 210 newton/kg, điện áp hoạt động thấp hơn 4V và dùng pin tích hợp. Nó có thể co đến 60% chiều dài, đồng thời tiết kiệm năng lượng nhờ không cần cấp điện liên tục để giữ trạng thái ổn định - tương tự cách loài nhuyễn thể “khóa cơ” để giữ sức căng lâu mà ít tiêu hao năng lượng.

Robot mềm cỡ côn trùng

Dựa trên bộ truyền động này, nhóm nghiên cứu chế tạo một loạt robot mềm cỡ côn trùng, có thể tự động bò, bơi và nhảy thích nghi với nhiều môi trường.

Một mẫu đáng chú ý là robot sâu đo mềm, kích thước 16×10×10 mm, nặng chỉ 1,8g, trang bị khớp tịnh tiến, pin lithium-ion 3,7V (30 mAh) và mạch điều khiển tích hợp. Robot di chuyển bằng cách co - giãn liên tiếp như sâu bướm. Dù nhỏ bé, nó tạo ra lực 0,41N - mạnh gấp 8 đến 45 lần các robot bò mềm cùng kích cỡ hiện có.

Nhờ lực này, robot có thể vượt địa hình phức tạp như đất, đá sần, PVC, kính, gỗ và cả dốc nghiêng 5-15°, mà vẫn giữ tốc độ ổn định. Thử nghiệm thả rơi từ 30 m cho thấy robot vẫn nguyên vẹn và hoạt động bình thường.

Nhóm cũng phát triển robot 4 chân cỡ 14×20×19 mm (nặng 1,9g, lực 0,48N) di chuyển kiểu sâu đo nhờ khớp quay đàn hồi - điện từ; và robot bơi cỡ 19×19×11 mm (nặng 2,2g, lực 0,43N).

Ngoài việc thử nghiệm trên nhiều bề mặt, nhóm xây dựng các bài kiểm tra vượt chướng ngại kết hợp cảm biến. Robot sâu đo được đưa vào mê cung hẹp, gắn cảm biến độ ẩm để tìm nguồn nước. Robot bơi được thử nghiệm cả trong phòng thí nghiệm và ngoài sông, với nhiệm vụ dò hóa chất bằng cảm biến ethanol mini trong khoang hẹp.

Hướng tới bầy đàn robot thông minh

Jiang cho biết nhóm đang phát triển bầy robot giàu cảm biến có khả năng phát hiện phân tán, ra quyết định và phối hợp hành vi. “Bằng cách phối hợp nhiều robot nhỏ, chúng tôi muốn tạo ra hệ thống bao quát diện rộng, thích ứng môi trường động và phản ứng thông minh hơn với nhiệm vụ phức tạp.”

Ngoài ra, nhóm còn nghiên cứu khả năng bay và kiểu bơi mới nhờ hệ thống đàn hồi - điện từ, bao gồm robot mềm hình sứa phục vụ khám phá biển sâu và nghiên cứu đại dương.

Theo IEEE Spectrum

tudonghoangaynay.vn
Bài liên quan
mca
Tin bài khác
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/9/2025: Tuổi Tuất có điềm báo mâu thuẫn, tuổi Tý nhiều khởi sắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/9/2025: Tuổi Tuất có điềm báo mâu thuẫn, tuổi Tý nhiều khởi sắc

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 30/9/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 29/9: Cổ phiếu VIC đóng vai trò trụ đỡ, VN Index nhích gần 6 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 29/9: Cổ phiếu VIC đóng vai trò trụ đỡ, VN Index nhích gần 6 điểm

Phiên giao dịch khép lại với mức tăng 5,78 điểm của VN Index, đạt 1.666,48 điểm. Tuy nhiên, bức tranh chung khá ảm đạm khi số lượng cổ phiếu giảm chiếm áp đảo, phản ánh trạng thái “xanh vỏ đỏ lòng” do nhiều mã vốn hóa lớn kéo chỉ số. Trong đó, chỉ riêng VIC đóng góp 7,76 điểm vào chỉ số chung.
Bước ngoặt giúp robot tự chủ hơn, giảm mạnh chi phí và thời gian triển khai

Bước ngoặt giúp robot tự chủ hơn, giảm mạnh chi phí và thời gian triển khai

ABB Robotics vừa công bố OmniCore EyeMotion, một phần mềm mới cho phép robot hoạt động với bất kỳ loại camera hay cảm biến thị giác nào của bên thứ ba, giúp robot có khả năng nhận thức và thích ứng trong thời gian thực, kể cả trong các ứng dụng công nghiệp phức tạp.
Hành trình chuyển đổi số gắn với chính quyền địa phương 2 cấp ở Hà Nội sau gần 3 tháng vận hành

Hành trình chuyển đổi số gắn với chính quyền địa phương 2 cấp ở Hà Nội sau gần 3 tháng vận hành

Sau sáp nhập, bộ máy hành chính chuyển thành chính quyền địa phương 2 cấp. Các cơ quan hành chính sự nghiệp đang chú trọng chuyển đổi số trong công tác, giảm thiểu một số thủ tục rườm rà, giảm thiểu nhân sự.
Trung Quốc phá kỷ lục với hơn 2 triệu robot công nghiệp đang vận hành

Trung Quốc phá kỷ lục với hơn 2 triệu robot công nghiệp đang vận hành

Trung Quốc vừa thiết lập cột mốc lịch sử trong quá trình tự động hóa công nghiệp khi đạt 2.027.000 robot công nghiệp đang hoạt động trong các nhà máy - con số cao nhất thế giới tính đến nay.
Nguy cơ "cú sốc kép" cho ngành đồ uống

Nguy cơ "cú sốc kép" cho ngành đồ uống

Trong bối cảnh ngành đồ uống đang gặp khó khăn vì sức mua yếu, tồn kho tăng và chi phí đầu vào cao, chính sách thuế năm 2026 được xem là rủi ro tiềm ẩn đối với ngành đồ uống. Nếu nước giải khát có đường bị loại khỏi diện giảm thuế GTGT 2% trong khi chưa áp thuế TTĐB, doanh nghiệp có thể bị “kẹp giữa”: chịu áp lực kép từ thuế cao và giảm khả năng cạnh tranh.
BIDV SmartBanking X lập kỷ lục Việt Nam

BIDV SmartBanking X lập kỷ lục Việt Nam

Tối ngày 27/09/2025, tại TP. Hồ Chí Minh, trong khuôn khổ sự kiện âm nhạc - công nghệ “BIDV Music Festival - The Emerald X”, Tổ chức Kỷ lục Việt Nam đã công bố và trao chứng nhận BIDV SmartBanking phiên bản X là “Ứng dụng ngân hàng số hỗ trợ giao dịch tài chính trên nhiều loại thiết bị nhất”.
Vinamilk tiết kiệm 3 triệu USD mỗi năm nhờ hệ thống điều phối đơn hàng tự phát triển

Vinamilk tiết kiệm 3 triệu USD mỗi năm nhờ hệ thống điều phối đơn hàng tự phát triển

Một quy trình tưởng chừng đơn giản – kiểm tra ảnh giao hàng – từng khiến Vinamilk tiêu tốn hơn 3 triệu USD mỗi năm. Thay vì mở rộng nhân sự hay thuê ngoài, doanh nghiệp FMCG hàng đầu Việt Nam đã tự phát triển hệ thống điều phối đơn hàng tự động, có thể xử lý hàng trăm nghìn hình ảnh mỗi ngày chỉ trong vài phút, đánh dấu bước tiến mới trong hành trình chuyển đổi số của doanh nghiệp.
Các tỉnh, thành đồng loạt triển khai kế hoạch thực hiện Nghị quyết 214/NQ-CP xây dựng Trung tâm dữ liệu số

Các tỉnh, thành đồng loạt triển khai kế hoạch thực hiện Nghị quyết 214/NQ-CP xây dựng Trung tâm dữ liệu số

Nghị quyết số 214/NQ-CP của Chính phủ ngày 23/7/2025, ban hành Kế hoạch hành động của Chính phủ về thúc đẩy tạo lập dữ liệu phục vụ chuyển đổi số toàn diện. Theo đó, nhiều địa phương trên cả nước đồng loạt triển khai kế hoạch thực hiện Nghị quyết, đặt mục tiêu xây dựng các Trung tâm dữ liệu số riêng hoặc xây dựng giải pháp về sử dụng dữ liệu dùng chung của Trung tâm dữ liệu số quốc gia.
Oppo Find X9 lộ diện: So kè camera với iPhone 17 Pro trước ngày ra mắt

Oppo Find X9 lộ diện: So kè camera với iPhone 17 Pro trước ngày ra mắt

Oppo đang "tăng nhiệt" cho màn ra mắt dòng Find X9 khi tung loạt ảnh chính thức, đồng thời công khai so sánh khả năng chụp ảnh của Find X9 Pro với iPhone 17 Pro.
song-gia-tri