Robot được thiết kế để nhảy cao hơn cả tháp Big Ben

Kỹ thuật robot
20/06/2024 15:20
Chân hình lăng kính nhẹ và lò xo chỉ chịu lực kéo giúp tăng đáng kể hiệu suất và hiệu quả năng lượng của các thiết kế robot nhảy.
aa

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Manchester đã phát triển một thiết kế cho phép robot vượt qua các chướng ngại vật lớn hơn chúng nhiều lần. Họ đã sử dụng kết hợp các mô phỏng trên máy tính, thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và các nguyên tắc toán học.

robot duoc thiet ke de nhay cao hon ca thap big ben
Robot lò xo tiên tiến: Mô hình thực nghiệm và CAD với cơ chế hộp số đang hoạt động.

Hệ thống này đã giúp nhóm tối ưu hóa kích thước, hình dạng và cách sắp xếp các bộ phận của robot để đạt được kết quả mong muốn.

Theo các nhà nghiên cứu, robot nhảy cao nhất hiện nay có thể đạt tới 33 mét, tương đương 110 lần kích thước của chính nó. Robot mới có thể nhảy lên hơn 120 mét trên không trung hoặc 200 mét trên mặt trăng – cao hơn gấp đôi chiều cao của tháp Big Ben.

Chi tiết về nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên tạp chí Mechanism and Machine Theory (Cơ chế và Lý thuyết Máy móc).

Những bước nhảy hiệu quả của robot

Theo truyền thống, robot được thiết kế để di chuyển bằng cách lăn trên bánh xe hoặc đi bằng chân. Tuy nhiên, nhảy là một cách hiệu quả để điều hướng các vị trí có địa hình không bằng phẳng hoặc nhiều chướng ngại vật.

Mặc dù robot nhảy hiện đã có trên thị trường, nhưng thiết kế của chúng bộc lộ một số trở ngại đáng kể, chủ yếu là khả năng nhảy đủ cao để vượt qua các rào cản lớn và phức tạp.

Tiến sĩ John Lo, cộng tác viên nghiên cứu về Robot Vũ trụ tại Đại học Manchester và đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết trong một tuyên bố rằng nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu tìm ra một thiết kế có thể “cải thiện đáng kể hiệu quả năng lượng và hiệu suất của robot nhảy lò xo”.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng robot nhảy thông thường thường phóng mình trước khi giải phóng hoàn toàn năng lượng lò xo tích lũy, điều này giới hạn chiều cao tối đa của chúng và tạo ra những bước nhảy không hiệu quả. Ngoài ra, chúng có xu hướng lãng phí năng lượng bằng cách quay hoặc di chuyển sang một bên thay vì nhảy thẳng lên.

Các nhà nghiên cứu đã đặt mục tiêu loại bỏ những chuyển động không mong muốn này với các thiết kế mới của họ đồng thời duy trì độ cứng và tính toàn vẹn cấu trúc cần thiết.

Tối ưu hóa động lực học bước nhảy

Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu cách các mô hình lò xo lăng trụ và quay nhảy, sử dụng thông tin này để tạo ra mô hình đa vật của một khớp hình thoi cho hệ thống nhảy vật lý.

Theo nhóm nghiên cứu, việc quyết định hình dạng của robot liên quan đến việc lựa chọn giữa lực đẩy dựa trên chân giống như chuột túi hoặc cơ chế giống như piston với một lò xo lớn.

Các tùy chọn hình dạng từ các thiết kế đối xứng đơn giản như kim cương đến các hình thức hữu cơ phức tạp hơn. Sau đó, nhóm nghiên cứu phải quyết định kích thước của robot: robot nhỏ thì nhanh nhẹn, trong khi robot lớn hơn có thể chứa động cơ mạnh hơn để nhảy cao hơn. Tìm kích thước tối ưu có thể có nghĩa là tạo sự cân bằng giữa sự nhanh nhẹn và sức mạnh.

Việc cải tiến thiết kế của nhóm liên quan đến việc phân phối lại khối lượng về phía trên và tối ưu hóa cấu trúc liên kết, mặc dù những cải tiến này phải được điều chỉnh cho phù hợp với từng thiết kế.

Tiến sĩ Ben Parslew, Giảng viên cao cấp về Kỹ thuật Hàng không Vũ trụ tại Đại học và đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Chân nhẹ hơn, có hình lăng trụ và sử dụng lò xo chỉ kéo dài là tất cả những đặc tính mà chúng tôi đã chứng minh để cải thiện hiệu suất và quan trọng nhất là hiệu quả năng lượng của robot nhảy”.

Mặc dù các nhà nghiên cứu đã xác định được một giải pháp thay thế thiết kế khả thi để nâng cao đáng kể hiệu suất, nhưng bước tiếp theo của họ là kiểm soát hướng nhảy và xác định cách sử dụng động năng từ khi hạ cánh để tăng số lần nhảy mà robot có thể thực hiện trên một lần sạc.

Các nhà nghiên cứu cho biết họ cũng sẽ nghiên cứu các phiên bản nhỏ hơn cho các sứ mệnh không gian.

Hồng Minh (Theo interestingengineering)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Mở rộng cơ hội phát triển công nghệ chiến lược cho doanh nghiệp, viện trường

Mở rộng cơ hội phát triển công nghệ chiến lược cho doanh nghiệp, viện trường

Doanh nghiệp, viện nghiên cứu, cơ sở giáo dục đại học, tổ chức khoa học và công nghệ, cá nhân có thể gửi đề xuất nhiệm vụ nghiên cứu và phát triển công nghệ chiến lược tới Bộ Khoa học và Công nghệ trước ngày 30/9.
Tổng Bí thư Tô Lâm phát biểu tại Lễ kỷ niệm 72 năm Bác Hồ về thăm Đền Hùng

Tổng Bí thư Tô Lâm phát biểu tại Lễ kỷ niệm 72 năm Bác Hồ về thăm Đền Hùng

Ngày 19/9, tại Phú Thọ, Đảng bộ, chính quyền và nhân dân các dân tộc trong tỉnh phối hợp với Bộ Công an tổ chức Lễ kỷ niệm 72 năm Ngày Bác Hồ về thăm Đền Hùng và khánh thành Tượng đài “Bác Hồ với ngày hội non sông”. Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm dự và phát biểu tại buổi lễ.
Ông Trần Quân giữ chức Phó Bí thư Thường trực Tỉnh ủy Lạng Sơn

Ông Trần Quân giữ chức Phó Bí thư Thường trực Tỉnh ủy Lạng Sơn

Bộ Chính trị điều động, phân công, chỉ định ông Trần Quân, Ủy viên dự khuyết Trung ương Đảng, Giám đốc Kho bạc Nhà nước, giữ chức Phó Bí thư Thường trực Tỉnh ủy Lạng Sơn nhiệm kỳ 2025-2030.
Ông Trịnh Mạnh Linh giữ chức Phó Bí thư Thường trực Thành ủy Huế

Ông Trịnh Mạnh Linh giữ chức Phó Bí thư Thường trực Thành ủy Huế

Bộ Chính trị quyết định điều động, phân công, chỉ định ông Trịnh Mạnh Linh, Ủy viên Trung ương Đảng, Phó Trưởng Ban Tổ chức Trung ương giữ chức Phó Bí thư Thường trực Thành ủy Huế nhiệm kỳ 2025-2030.
Đức Long Gia Lai chậm thanh toán hơn 753 tỷ đồng gốc và lãi trái phiếu

Đức Long Gia Lai chậm thanh toán hơn 753 tỷ đồng gốc và lãi trái phiếu

Tính đến 30/06/2026, Đức Long Gia Lai cho biết chưa thu xếp được nguồn tiền để thanh toán đầy đủ nghĩa vụ của hai mã trái phiếu và đang thương thảo với nhà đầu tư.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/9/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Mão nên thận trọng công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/9/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Mão nên thận trọng công việc

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 19/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Tự động hóa ngành in - bao bì: Không thể chỉ “mua máy” để đi vào nhà máy thông minh

Tự động hóa ngành in - bao bì: Không thể chỉ “mua máy” để đi vào nhà máy thông minh

Áp lực đơn hàng nhỏ hơn, nhiều mã sản phẩm hơn, thời gian giao hàng ngắn hơn trong khi yêu cầu về chất lượng, chi phí và phát triển bền vững ngày càng cao đang buộc doanh nghiệp in - bao bì phải thay đổi cách vận hành.
Trung Quốc vận hành nhà máy sản xuất 10.000 robot hình người mỗi năm

Trung Quốc vận hành nhà máy sản xuất 10.000 robot hình người mỗi năm

Trung Quốc đã tiến một bước lớn hướng tới sản xuất robot hình người thương mại sau khi UBTECH bắt đầu vận hành nhà máy sản xuất robot hình người công nghiệp mới tại Lưu Châu, Quảng Tây, ngày 12/9.
Mục tiêu hình thành 500 startup từ kết quả nghiên cứu

Mục tiêu hình thành 500 startup từ kết quả nghiên cứu

Chương trình quốc gia về khởi nghiệp sáng tạo giai đoạn 2026-2035 đặt mục tiêu hình thành tối thiểu 500 doanh nghiệp khởi nghiệp dựa trên công nghệ, kết quả nghiên cứu và quyền sở hữu trí tuệ, góp phần thúc đẩy thương mại hóa các kết quả nghiên cứu.
Sinh viên chinh phục khuôn mẫu từ bản vẽ đến sản xuất

Sinh viên chinh phục khuôn mẫu từ bản vẽ đến sản xuất

Đội BKADLab của Đại học Bách khoa Hà Nội giành Quán quân hạng mục Khuôn dập, trong khi 3CSLab cũng của trường này giành Quán quân hạng mục Khuôn nhựa tại Cuộc thi Khuôn mẫu Việt Nam 2026 (Vietnam Mold Grand Prix).