Lớp da mềm giúp robot siêu nhỏ di chuyển trong môi trường phức tạp

Để làm được điều này, họ đã tích hợp một lớp vật liệu truyền động (actuator) siêu mỏng, làm từ "elastome tinh thể lỏng", vào những vị trí then chốt trên lớp da. Robot được 'bẻ lái' bằng cách kiểm soát áp suất bên trong thân và điều khiển nhiệt độ của các bộ truyền động này.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng robot mang lớp da này có thể di chuyển thành công qua mô hình mô phỏng động mạch của con người. Thậm chí, nó còn đi qua được mô hình bên trong của một động cơ phản lực.

Công trình nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Science Advances số ra ngày 15 tháng 10.

Tania K. Morimoto, Phó Giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không Vũ trụ tại UC San Diego và là tác giả chính của bài báo, cho biết: “Công trình của chúng tôi là một bước tiến quan trọng hướng tới các robot dây leo mềm, kích thước nhỏ và có thể điều khiển được, để ứng dụng trong những môi trường mỏng manh và không gian hẹp.”

Hiện nay, các robot dây leo có thể điều khiển được thường có kích thước lớn, từ centimet đến mét. Chúng thường được 'lái' bằng cơ cấu khí nén, động cơ hoặc dây gân. Tuy nhiên, các phương pháp này rất khó áp dụng hoặc hoạt động không hiệu quả khi thu nhỏ robot.

Các nhà nghiên cứu đã vượt qua rào cản kích thước này bằng cách tích hợp một loạt các bộ truyền động bằng elastome tinh thể lỏng vào các vị trí cụ thể trên lớp da robot mềm.

Các bộ truyền động này tuy rất mỏng nhưng lại cực kỳ mạnh mẽ, khiến chúng rất phù hợp để điều khiển robot cỡ nhỏ. Robot có thể được điều khiển bằng nhiệt độ, áp suất, hoặc cả hai. Nhóm nghiên cứu nhận thấy việc kết hợp cả hai là tốt nhất.

"Họ đã gắn các bộ gia nhiệt nhỏ, linh hoạt bên dưới các bộ truyền động để kiểm soát nhiệt độ, đồng thời xây dựng một hệ thống để điều chỉnh chính xác áp suất bên trong robot nhằm 'bẻ lái'."

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm lớp da này trên một robot dây leo linh hoạt có đường kính chỉ từ 3 đến 7 milimét và dài 25 cm. (Một chi tiết thú vị là các robot này 'lớn lên' từ phần ngọn bằng cách tự lộn lớp da từ trong ra ngoài).

Nghiên cứu cho thấy robot có thể thực hiện nhiều cú rẽ ngoặt (hơn 100 độ) dọc theo chiều dài thân. Nó cũng có thể len lỏi qua những khe hẹp, thậm chí cả những khe chỉ rộng bằng một nửa đường kính của nó.

Ví dụ, các nhà nghiên cứu đã luồn thành công robot qua mô hình động mạch chủ của con người và một động mạch kết nối. Họ cũng gắn thêm camera cho robot để kiểm tra các mục tiêu bên trong mô hình động cơ phản lực phức tạp.

Sukjun Kim, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Morimoto, cho biết: “Lớp da mềm này cũng có thể được điều chỉnh để dùng cho các hệ thống robot mềm khác, chẳng hạn như thiết bị đeo tương tác xúc giác (haptic), tay gắp mềm hay các robot mềm di động”.

Các bước tiếp theo bao gồm việc phát triển robot tự hành hoặc có thể điều khiển từ xa, và tiếp tục thu nhỏ kích thước của nó.

Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi Viện Y tế Quốc gia (National Institutes of Health) và Quỹ Arnold và Mabel Beckman (Arnold and Mabel Beckman Foundation).

Theo Robotics & Automation News