Baoxing Xu, giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng thuộc Đại học Virginia (UVA), là người tiên phong để chế tạo chúng.
Trong một nghiên cứu mới được công bố trên Science Advances, nghiên cứu của GS. Xu giới thiệu HydroSpread, một phương pháp chế tạo đầu tiên thuộc loại này có tiềm năng lớn tác động đến lĩnh vực robot mềm đang phát triển.
Sự đổi mới này cho phép các nhà khoa học tạo ra các thiết bị mềm, nổi trực tiếp trên mặt nước, một công nghệ có thể được sử dụng trong các lĩnh vực từ chăm sóc sức khỏe, điện tử đến giám sát môi trường.
Cho đến nay, các màng mỏng, linh hoạt được sử dụng trong robot mềm phải được sản xuất trên các bề mặt cứng như thủy tinh, sau đó bóc ra và chuyển sang nước, một quá trình tinh vi thường khiến màng bị rách. HydroSpread giải quyết vấn đề này bằng cách để chính chất lỏng đóng vai trò là "bàn làm việc".
Các giọt polymer lỏng có thể tự nhiên lan ra thành các tấm siêu mỏng, đồng đều trên bề mặt nước. Với một tia laser được điều chỉnh tinh vi, nhóm của GS. Xu sau đó có thể khắc các tấm này thành các hoa văn phức tạp - hình tròn, dải, thậm chí cả logo UVA với độ chính xác đáng kể.
Sử dụng phương pháp này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo hai nguyên mẫu giống côn trùng:
-
HydroFlexor: Bơi trên bề mặt bằng các chuyển động giống như vây.
-
HydroBuckler: "Đi" về phía trước bằng các chân uốn cong, lấy cảm hứng từ nhện nước.
Trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã cung cấp năng lượng cho các thiết bị này bằng một lò sưởi hồng ngoại phía trên. Khi các màng nóng lên, cấu trúc nhiều lớp của chúng bị uốn cong hoặc oằn lại, tạo ra các chuyển động bơi hoặc đi bộ.
Bằng cách bật và tắt nhiệt theo chu kỳ, các thiết bị có thể điều chỉnh tốc độ và thậm chí là rẽ, bằng chứng cho thấy chuyển động có kiểm soát, lặp lại là khả thi.
Các phiên bản tương lai có thể được thiết kế để phản ứng với ánh sáng mặt trời, từ trường hoặc các bộ gia nhiệt nhỏ được nhúng vào, mở ra cánh cửa cho các robot mềm tự hành có thể tự di chuyển và thích ứng.
GS. Xu cho biết: “Chế tạo màng trực tiếp trên chất lỏng mang lại cho chúng tôi mức độ tích hợp và độ chính xác chưa từng có. Thay vì chế tạo trên bề mặt cứng rồi chuyển thiết bị, chúng tôi để chất lỏng thực hiện công việc cung cấp một nền tảng hoàn toàn nhẵn, giảm thiểu hỏng hóc ở mọi bước”.
Tiềm năng còn vượt ra ngoài robot mềm. Bằng cách giúp việc tạo thành các màng mỏng tinh vi mà không làm hỏng chúng trở nên dễ dàng hơn, HydroSpread có thể mở ra những khả năng mới để tạo ra các cảm biến y tế đeo được, thiết bị điện tử linh hoạt và máy theo dõi môi trường - những công cụ cần mỏng, mềm và bền trong các môi trường mà vật liệu cứng truyền thống không hoạt động hiệu quả.
Theo Robotics & Automation News
