Những con "sâu máy" thông minh đang giúp nông dân dẹp cỏ dại

Robot rết khổng lồ của Ground Control Robotics được thiết kế để thu thập dữ liệu và nhổ cỏ trên địa hình canh tác phức tạp.

Robot hình rết khổng lồ chuẩn bị "xâm nhập" vào nông trại

Từ thuở khai thiên lập địa, cơ thể dài, mảnh và uyển chuyển luôn là ưu thế sinh tồn của nhiều loài động vật. Giới kỹ sư robot học, vốn luôn ngưỡng mộ thiên nhiên, đã không ngừng tìm cách tái tạo điều đó qua các robot mang hình dáng rắn, kỳ nhông, giun và nhiều sinh vật khác. Tuy vậy, phần lớn các robot kiểu này mới chỉ được ứng dụng hạn chế - chủ yếu trong cứu hộ thảm họa, bởi chưa có nhiều ứng dụng thực tiễn rõ ràng.

Giờ đây, sau nhiều năm nghiên cứu, giáo sư Dan Goldman từ Viện Công nghệ Georgia (Georgia Tech) đã mang đến bước đột phá: một loại robot hình rết siêu linh hoạt, được thương mại hóa qua công ty khởi nghiệp mới - Ground Control Robotics (GCR), có trụ sở tại Atlanta, Mỹ. Mục tiêu của robot sâu là quản lý cây trồng và diệt cỏ trong môi trường nông nghiệp phức tạp.

Từ phòng thí nghiệm đến cánh đồng

Goldman cho biết: “Tôi không coi đây chỉ là robot mô phỏng động vật. Chúng tôi gọi chúng là mô hình ‘robo-vật lý’ - được thiết kế để kiểm nghiệm các nguyên lý sinh học và áp dụng vào robot hoạt động thực tế.” Những robot hình rết này gồm một phần đầu gắn cảm biến, cùng nhiều mô-đun kết nối bằng cáp - mỗi mô-đun có động cơ điều khiển chân riêng biệt.

Mặc dù có nhiều bậc tự do chuyển động, robot lại hoạt động hiệu quả chỉ nhờ các thuật toán điều khiển đơn giản. Goldman ví von: “Robot hình rết cũng giống robot rắn, đều là những ‘kẻ bơi lội’. Nhưng nhờ có chân, chúng có thể ‘bơi’ qua nhiều loại địa hình hơn."

Các cấu trúc giống râu cảm ứng mềm mại giúp robot leo qua những chướng ngại vật cao hơn cả cơ thể nó.

Giải pháp cho những môi trường khó nhằn

Trong khi các công nghệ nông nghiệp tự động hiện nay chủ yếu phục vụ cho mô hình canh tác phẳng, ngay hàng thẳng lối, thì nhiều loại cây trồng lâu năm như: nho, việt quất, dâu tây, mọc ở địa hình dốc, đá sỏi, khúc khuỷu. Đây là nơi những robot hình rết của GCR tỏa sáng. Chúng có thể chui rúc, bò sát sát đất và di chuyển qua những bụi rậm rạp mà không phá hoại cây trồng - điều mà robot bánh xe hay robot bốn chân khó thực hiện.

Hiện tại, chưa có công nghệ tự động nào thực sự xử lý được cỏ dại quanh các cây bụi, cây leo. Chi phí thuê nhân công nhổ cỏ có thể lên tới 300 USD/1 mẫu Anh đối với việt quất và hơn 1.000 USD/1 mẫu Anh với dâu tây. GCR tin rằng robot của họ sẽ lấp đầy khoảng trống này - vừa tiết kiệm chi phí, vừa thân thiện môi trường vì không cần thuốc trừ cỏ.

Vì sao không dùng robot bốn chân?

Câu hỏi đặt ra: tại sao không dùng robot bốn chân - vốn đang ngày càng phổ biến? Goldman giải thích: “Chúng tôi muốn đưa robot tiếp cận gần nhất với cây trồng, nên không thể dùng những máy móc to nặng, cồng kềnh. Robot nhỏ thì lại khó kiểm soát nếu địa hình phức tạp.” Giải pháp? Thêm nhiều chân để robot có thể giữ thăng bằng và di chuyển ổn định mà không cần cảm biến phức tạp.

Một ưu điểm khác là chi phí chế tạo thấp - mỗi robot có giá chỉ khoảng vài nghìn USD, nhờ thiết kế đơn giản, phần lớn trí thông minh nằm ở cơ khí chứ không phụ thuộc vào cảm biến hay vi xử lý. Trong tương lai, hàng trăm robot nhỏ có thể hoạt động theo mô hình "bầy đàn", liên tục tuần tra và xử lý cỏ dại, thậm chí bằng “hàm robot khổng lồ” hoặc tia laser.

Trong tương lai, những robot này sẽ hoạt động tự động theo bầy đàn và cũng có thể hữu ích trong các nhiệm vụ như ứng phó thảm họa.

Từ vườn nho đến cứu hộ và quốc phòng?

Hiện tại, GCR đang hợp tác thử nghiệm với một nông trại việt quất và một vườn nho tại Georgia. Trong tương lai, công nghệ này có thể mở rộng sang lĩnh vực cứu hộ hay quân sự, tùy theo nhu cầu và điều kiện địa hình.

“Khác với cách làm nghiên cứu thông thường, chỉ làm xong rồi công bố khoa học - chúng tôi đã phải thiết kế robot có tính thực tiễn ngay từ đầu”, Goldman nói. “Từ một công cụ nghiên cứu trong phòng lab, robot giờ đây đã tiến hóa thành sản phẩm thương mại thực thụ”.

Lời kết

Sự xuất hiện của robot hình rết từ Ground Control Robotics là một minh chứng rõ ràng cho việc đưa các nghiên cứu robot học sinh học vào ứng dụng thực tế. Với tiềm năng to lớn trong nông nghiệp - lĩnh vực đang thiếu hụt lao động trầm trọng, những “côn trùng robot” khổng lồ có thể trở thành cánh tay phải đắc lực của người nông dân trong tương lai gần.

Và biết đâu, một ngày không xa, bạn sẽ thấy những con robot như vậy bò quanh ... vườn nhà mình.

Theo IEEE Spectrum