Khi robot “lên cơ”: Cơ bắp nhân tạo giúp máy móc biết đá và cảm nhận

Kỹ thuật robot
10/08/2025 05:05
Các kỹ sư tại Đại học Northwestern (Mỹ) đã phát triển một loại cơ bắp nhân tạo mềm dẻo, mở ra khả năng chế tạo những robot hình người với sức mạnh linh hoạt, có thể đá bóng, nâng vật nặng và thậm chí “cảm nhận” chuyển động của chính mình - một bước tiến quan trọng trong việc đưa robot tiến gần hơn với cơ thể sinh học.
aa
Khi robot “lên cơ”: Cơ bắp nhân tạo giúp máy móc biết đá và cảm nhận
Chân robot với các cơ bắp nhân tạo tích hợp đang gập tại mắt cá và đầu gối.

Trong tương lai gần, robot có thể sẽ trở nên mạnh mẽ hơn rất nhiều, không chỉ về trí tuệ mà còn cả về ... cơ bắp.

Các kỹ sư tại Đại học Northwestern đã phát triển một loại cơ bắp nhân tạo mềm, mở đường cho thế hệ robot không cần dây nối, có kích thước tương đương với con người và động vật. Những “cơ bắp” mới này hay còn gọi là cơ cấu truyền động mang đến hiệu suất và tính chất cơ học cần thiết để xây dựng hệ thống xương cơ cho robot.

Để minh họa khả năng của công nghệ mới, nhóm nghiên cứu đã tích hợp các cơ bắp nhân tạo vào một chiếc chân người máy kích thước thật, bao gồm cả “xương” nhựa cứng, “gân” đàn hồi và một cảm biến giúp robot có thể “cảm nhận” chuyển động của mình. Chiếc chân sử dụng ba nhóm cơ nhân tạo: cơ tứ đầu đùi, cơ gân kheo và cơ bắp chân, giúp co duỗi khớp gối và mắt cá chân. Những cơ bắp này đủ mềm để hấp thụ va chạm nhưng vẫn đủ mạnh để tạo ra lực đá một quả bóng chuyền khỏi bệ đỡ.

Công nghệ vật liệu lấy cảm hứng từ sinh học này hứa hẹn thay đổi cách robot di chuyển, tương tác với con người và thích nghi với thế giới xung quanh.

“Robot hiện nay thường được chế tạo từ vật liệu cứng, giúp tạo chuyển động chính xác cho các tác vụ cụ thể. Nhưng thế giới thực thì luôn thay đổi, phức tạp và đầy bất định. Chúng tôi muốn chế tạo cơ thể robot có thể linh hoạt và thích nghi, giống như sinh vật sống,” - giáo sư Ryan Truby, tác giả chính của nghiên cứu chia sẻ.

Ông Truby hiện là Giáo sư điều hành Phòng thí nghiệm Robot Matter tại Trường Kỹ thuật McCormick, Đại học Northwestern, tác giả chính của nghiên cứu. Tham gia vào nhóm nghiên cứu này còn có Tiến sĩ Taekyoung Kim, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, hiện đang là học giả sau tiến sĩ trong nhóm của Truby.

Thách thức khi tái tạo cơ bắp cho robot

Hiện nay, đa phần robot đều cứng nhắc, khó thích nghi với địa hình gồ ghề hay thực hiện các tác vụ tinh vi mà không làm hỏng vật thể hoặc tự gây tổn thương.

“Robot không có độ đàn hồi thường rất khó phản ứng mượt mà với thay đổi từ môi trường và tương tác an toàn với con người,” Kim giải thích. “Để robot tương lai di chuyển tự nhiên và an toàn hơn, chúng ta cần thiết kế chúng giống cơ thể người với khung xương cứng và các cơ bắp mềm mại”.

Gần đây, giới khoa học đã nghiên cứu các cơ cấu mềm mô phỏng tính chất cơ bắp. Tuy nhiên, các hệ thống này thường đòi hỏi thiết bị cồng kềnh và nặng nề để vận hành, lại không đủ bền hoặc không tạo ra được lực mạnh như mong muốn.

“Thật sự rất khó để tạo ra vật liệu mềm hoạt động như cơ bắp,” Truby nói. “Ngay cả khi làm được, việc truyền lực đủ mạnh, tích hợp với khung xương cứng lại là một thách thức lớn”.

Cách nhóm nghiên cứu tạo ra cơ bắp nhân tạo

Để giải quyết bài toán này, nhóm nghiên cứu dựa vào một cơ cấu truyền động (actuator) trước đó từng được phát triển trong phòng thí nghiệm của Truby. Trái tim của hệ thống này là một cấu trúc hình trụ in 3D gọi là “HSA” (handed shearing auxetic) có khả năng giãn nở và mở rộng khi bị xoắn. Chuyển động xoắn này được điều khiển bởi một mô-tơ điện nhỏ tích hợp bên trong.

Tiến sĩ Kim đã phát triển phương pháp in 3D HSA bằng loại cao su giá rẻ, phổ biến trong vỏ điện thoại. Sau đó, nhóm nghiên cứu bao bọc HSA bằng một lớp cao su dạng ống xếp origami cho phép động cơ quay làm giãn hoặc co lại toàn bộ hệ cơ.

Kết quả: cơ bắp nhân tạo có thể co duỗi linh hoạt, tạo lực mạnh, thậm chí có thể tự “gồng” như cơ bắp thật khi hoạt động.

Mỗi cơ nhân tạo này nặng tương đương một quả bóng đá, kích thước hơi lớn hơn lon nước ngọt. Chúng có thể kéo giãn đến 30% chiều dài ban đầu, co lại và nâng vật nặng gấp 17 lần trọng lượng của chính nó. Đặc biệt, chúng có thể hoạt động bằng pin không cần hệ thống cấp nguồn cồng kềnh.

Chân robot biết “đá” và “cảm nhận”

Để chứng minh khả năng ứng dụng thực tế, nhóm nghiên cứu đã in 3D một chiếc chân robot kích cỡ người thật. “Xương” được làm bằng nhựa cứng, trong khi “gân” đàn hồi kết nối cơ tứ đầu và cơ gân kheo với xương ống chân, cơ bắp chân nối với phần bàn chân. Hệ thống này giúp giảm chấn động và hấp thụ va đập, tương tự hệ cơ-xương sinh học.

Ngoài ra, nhóm còn tích hợp một cảm biến linh hoạt in 3D cho phép robot “cảm nhận” cơ bắp của mình. Cảm biến này có cấu trúc như chiếc bánh sandwich, một lớp nhựa dẫn điện kẹp giữa hai lớp cách điện. Khi cơ bắp co duỗi, cảm biến thay đổi điện trở giúp robot biết được mức độ hoạt động của cơ.

Chân robot được cấp điện bằng pin, có thể gập duỗi đầu gối hàng ngàn lần chỉ trong một giờ - điều gần như không thể đạt được với các công nghệ cơ mềm hiện tại.

“Bằng cách thiết kế vật liệu mới cho robot mô phỏng hệ cơ xương sinh học, chúng ta có thể chế tạo những robot linh hoạt, bền bỉ và sẵn sàng hoạt động trong thế giới thực,” Truby chia sẻ. “Chúng tôi rất kỳ vọng cơ bắp nhân tạo này sẽ mở ra hướng phát triển mới cho các robot hình người và robot mô phỏng động vật.”

Theo IEN

tudonghoangaynay.vn
tan-hoang-minh
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 20/10: VN Index thoát hiểm cuối phiên nhưng dòng tiền vẫn dè dặt

Thị trường chứng khoán ngày 20/10: VN Index thoát hiểm cuối phiên nhưng dòng tiền vẫn dè dặt

Tưởng chừng thị trường tiếp tục chìm trong sắc đỏ khi VN Index có lúc mất hơn 10 điểm, nhưng lực cầu cuối phiên đã kéo chỉ số trở lại. Cổ phiếu thép và xây dựng đồng loạt khởi sắc, dù dòng tiền vẫn chưa đủ mạnh để tạo cú bứt phá.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/10/2026: Tuổi Thìn gặp thời thuận lợi, tuổi Tý cần thận trọng trong quyết định

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/10/2026: Tuổi Thìn gặp thời thuận lợi, tuổi Tý cần thận trọng trong quyết định

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/10/2026 dự báo những chuyển biến đáng chú ý về công việc, tài chính, tình duyên và sức khỏe của 12 con giáp. Trong khi một số tuổi có cơ hội khẳng định năng lực, mở rộng các mối quan hệ, những tuổi khác nên dành thêm thời gian cân nhắc trước các quyết định quan trọng. Giữ tinh thần chủ động, biết lắng nghe và sắp xếp công việc hợp lý sẽ giúp mỗi con giáp tận dụng tốt hơn những cơ hội trong ngày.
IEEE VTS Motor Vehicle Challenge 2027: Tìm giải pháp tiết kiệm năng lượng cho xe tự hành

IEEE VTS Motor Vehicle Challenge 2027: Tìm giải pháp tiết kiệm năng lượng cho xe tự hành

Cuộc thi IEEE VTS Motor Vehicle Challenge 2027 đặt ra bài toán phối hợp điều khiển động cơ, lực kéo và góc lái nhằm giảm tiêu thụ năng lượng, bảo đảm an toàn vận hành và tối ưu khả năng tiếp nhận điện không dây khi phương tiện di chuyển. Hạn đăng ký tham gia là ngày 31/1/2027.
Eximbank xuất hiện cổ đông tổ chức mới sở hữu hơn 1% vốn

Eximbank xuất hiện cổ đông tổ chức mới sở hữu hơn 1% vốn

Ngân hàng TMCP Xuất Nhập khẩu Việt Nam (Eximbank - Mã: EIB) vừa công bố danh sách cổ đông nắm giữ từ 1% vốn điều lệ trở lên tính đến ngày 14/10 với sự xuất hiện của Viconship.
Ngân vang giai điệu tuổi trẻ tại Nhạc hội Premiere 2026: Melorea

Ngân vang giai điệu tuổi trẻ tại Nhạc hội Premiere 2026: Melorea

Tối ngày 17/10, Nhạc hội Premiere 2026: Melorea đã chính thức diễn ra tại Học viện Báo chí và Tuyên truyền. Đêm diễn là điểm kết rực rỡ gắn kết tân sinh viên Khóa 46 với không gian âm nhạc đa sắc màu từ các tiết mục của các sinh viên tài năng và nghệ sĩ khách mời đình đám.
Smart #2 ra mắt: Giải pháp xe điện mini đô thị với tầm vận hành 290km

Smart #2 ra mắt: Giải pháp xe điện mini đô thị với tầm vận hành 290km

Ngành công nghiệp ô tô điện vừa ghi nhận sự trở lại đầy ấn tượng của thương hiệu Smart trong phân khúc xe mini đô thị với việc ra mắt mẫu Smart #2 tại Triển lãm Ô tô Paris.
Những góc nhìn khác nhau quanh câu chuyện “Con ghét bố mẹ”

Những góc nhìn khác nhau quanh câu chuyện “Con ghét bố mẹ”

Thời gian gần đây, những chia sẻ xoay quanh nhóm Facebook “Con ghét bố mẹ” đang thu hút sự chú ý từ cộng đồng mạng. Điều này đặt ra nhiều câu hỏi về sự mâu thuẫn giữa các thế hệ trong gia đình. Qua chia sẻ của học sinh, phụ huynh và chuyên gia tâm lý, mối quan hệ giữa cha mẹ và con cái được nhìn nhận rõ ràng hơn.
Xây dựng lối sống xanh và tiết kiệm năng lượng trong trường học

Xây dựng lối sống xanh và tiết kiệm năng lượng trong trường học

Sáng 19/10/2026, tại Trường Trung học Cơ sở Trần Duy Hưng (TP. Hà Nội), Cục Năng lượng - Dầu khí (Bộ Công Thương) tổ Chương trình tuyên truyền “Học sinh với kiến thức sử dụng năng lượng an toàn, tiết kiệm và hiệu quả” cho hơn 2000 học sinh.
Amstro’s Gallery 2026: “Vetuoris” – Hành trình khám phá những bước chuyển mình trong nhận thức về vũ trụ

Amstro’s Gallery 2026: “Vetuoris” – Hành trình khám phá những bước chuyển mình trong nhận thức về vũ trụ

Trở lại với mùa triển lãm thường niên, Amstro’s Gallery 2026 mang đến chủ đề “Vetuoris”, lấy cảm hứng từ thời kỳ Phục Hưng và những bước ngoặt trong hành trình khám phá vũ trụ của nhân loại, hứa hẹn mở ra một không gian trải nghiệm nơi kiến thức thiên văn học được truyền tải qua những mô hình trực quan, thí nghiệm khoa học và hoạt động tương tác dành cho công chúng, đặc biệt là các bạn học sinh.
Nhận định phiên giao dịch ngày 20/10: Thận trọng, chưa vội bắt đáy

Nhận định phiên giao dịch ngày 20/10: Thận trọng, chưa vội bắt đáy

VN-Index giảm gần 16,1 điểm trong phiên 19/10, xuyên thủng ngưỡng 1.700 điểm trong bối cảnh thanh khoản gia tăng và áp lực bán có dấu hiệu lan rộng. Trước nguy cơ chỉ số tiếp tục lùi về vùng hỗ trợ 1.660 điểm, nhà đầu tư được khuyến nghị giữ quan điểm thận trọng, chưa vội bắt đáy và chờ tín hiệu hồi phục rõ ràng hơn.
master