Điện thoại cũ mở ra cách chế tạo robot biết đi giá rẻ

Nguồn ảnh: VTC News

Các nhà khoa học Mỹ đã phát triển robot hai chân sử dụng điện thoại Android cũ làm trung tâm điều khiển, với chi phí chế tạo chỉ hơn 400 USD.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học California, Los Angeles (UCLA), Mỹ, phát triển robot hai chân mang tên PhoneBot, tận dụng điện thoại Android cũ làm trung tâm điều khiển thay vì sử dụng hệ thống máy tính chuyên dụng.

Video robot hai chân PhoneBot sử dụng điện thoại Android cũ làm ‘bộ não’ điều khiển. (Nguồn: Youtube/Singularity Feed)

Robot cao khoảng 48 cm, nặng gần 1,8 kg, được thiết kế theo hướng mã nguồn mở nhằm giảm chi phí và giúp người dùng dễ dàng lắp ráp, thay thế linh kiện.

Điểm đặc biệt của PhoneBot là chiếc điện thoại được gắn ở phần thân trên, đóng vai trò như “bộ não” của robot. Camera, cảm biến chuyển động, bộ xử lý và kết nối không dây có sẵn trên điện thoại được tận dụng để quan sát môi trường, duy trì thăng bằng và tính toán các bước di chuyển.

PhoneBot sử dụng 13 động cơ servo DYNAMIXEL, trong đó mỗi chân có 6 động cơ điều khiển các khớp hông, đầu gối và mắt cá chân. Cấu trúc này cho phép robot bước đi, chuyển hướng và lấy lại thăng bằng. Động cơ còn lại đặt ở thân trên, giúp robot xoay camera để theo dõi người mà không cần di chuyển chân.

Trong quá trình vận hành, điện thoại gửi lệnh qua kết nối Wi-Fi đến bộ điều khiển ở thân dưới. Hệ thống chuyển các lệnh này thành chuyển động tương ứng của từng động cơ. Thiết kế không dây giúp người dùng thay điện thoại khác mà không phải đấu nối lại linh kiện.

Theo nhóm nghiên cứu, phần thân, động cơ và các linh kiện điện tử có tổng chi phí khoảng 400 USD (hơn 10 triệu đồng). Khi thử nghiệm với bốn mẫu điện thoại Android giá 50 - 80 USD, tất cả đều đáp ứng các chức năng cơ bản như điều khiển bước đi, phát hiện chuyển động và quan sát môi trường.

Để huấn luyện PhoneBot, các kỹ sư sử dụng phương pháp học tăng cường trong môi trường mô phỏng. Robot được thưởng khi giữ thăng bằng, bước đi đúng tốc độ và bị phạt nếu thực hiện chuyển động thiếu ổn định hoặc tạo lực quá lớn tại các khớp.

Ban đầu, robot có xu hướng phụ thuộc vào một chân khi di chuyển. Nhóm nghiên cứu khắc phục bằng cách hoán đổi dữ liệu chuyển động giữa hai bên, giúp các bước đi cân đối và ổn định hơn.

Toàn bộ quá trình điều khiển được thực hiện theo thời gian thực thông qua ứng dụng Android, sử dụng công cụ TensorFlow Lite của Google để xử lý dữ liệu cảm biến nhiều lần mỗi giây. Nhờ đó, PhoneBot có thể liên tục điều chỉnh chuyển động và lấy lại thăng bằng khi cần thiết.

Các nhà khoa học tại Đại học California, Los Angeles (UCLA) vừa công bố mẫu robot hai chân mang tên PhoneBot, tạo bước đột phá khi tận dụng điện thoại Android cũ làm trung tâm điều khiển thay thế các vi tính nhúng chuyên dụng đắt đỏ. Mẫu robot cao 48 cm và nặng gần 1,8 kg này được thiết kế theo hướng mã nguồn mở nhằm tối ưu hóa chi phí sản xuất và đơn giản hóa quy trình thay thế linh kiện. Toàn bộ phần cứng gồm thân máy, mạch điện và 13 động cơ servo DYNAMIXEL chỉ tốn khoảng 400 USD. Về mặt kỹ thuật, chiếc điện thoại gắn ở phần thân trên đảm nhiệm trọn vẹn vai trò "bộ não" nhờ tích hợp sẵn cảm biến chuyển động, camera, bộ xử lý và kết nối không dây. Mỗi chân robot sở hữu 6 động cơ để điều phối linh hoạt các khớp hông, gối và mắt cá chân, trong khi động cơ còn lại hỗ trợ xoay camera theo dõi mục tiêu độc lập. Các lệnh vận hành được truyền qua Wi-Fi tới bộ điều khiển thân dưới, cho phép người dùng thay đổi thiết bị di động mà không cần can thiệp lại cấu trúc dây nối. Nhóm nghiên cứu huấn luyện hệ thống bằng thuật toán học tăng cường trong môi trường mô phỏng nhằm tối ưu hóa tư thế giữ thăng bằng và triệt tiêu áp lực quá tải lên các khớp cơ học. Trục trặc lệch bước ban đầu được xử lý dứt điểm qua kỹ thuật hoán đổi dữ liệu chuyển động đối xứng giữa hai bên chân. Toàn bộ chu trình tính toán được thực thi theo thời gian thực trên nền tảng ứng dụng Android thông qua bộ công cụ TensorFlow Lite của Google. Thử nghiệm thực tế với bốn mẫu máy có giá từ 50 đến 80 USD chứng minh thiết bị di động phổ thông hoàn toàn đáp ứng trơn tru các tác vụ xử lý thị giác và điều phối vận động. Sáng kiến này mở ra triển vọng tiếp cận rộng rãi các nghiên cứu robot sinh học cho các cơ sở giáo dục hạn hẹp ngân sách. Đồng thời, PhoneBot cũng gợi ý một giải pháp tuần hoàn giàu tiềm năng giúp tái chế lượng rác thải điện tử khổng lồ trên toàn cầu.