Robot côn trùng

Các nhà khoa học Đức đã chế tạo Hector, robot sáu chân lấy cảm hứng từ côn trùng, nhằm nghiên cứu những cử động tinh tế giúp các loài nhỏ bé thích nghi với môi trường. Mẫu robot này do nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Bielefeld thiết kế, được trang Discovery giới thiệu như một bước thử nghiệm đáng chú ý trong lĩnh vực robot mô phỏng sinh học. Thay vì chỉ thực hiện những chuyển động cứng nhắc, Hector được phát triển để phản ứng linh hoạt hơn trước va chạm, địa hình thay đổi hoặc sự tương tác trực tiếp với con người. Trung tâm của thiết kế là loại ổ khớp điều khiển đàn hồi mới, mô phỏng cách cơ bắp tạo lực, hấp thụ tác động và điều chỉnh chuyển động ở côn trùng. Mỗi ổ khớp tích hợp cảm biến, hệ thống điều khiển điện tử, một bộ xử lý chuyên dụng cùng khớp nối cảm ứng, tạo thành mạng lưới vận hành tinh vi. Các thành phần này hoạt động dưới sự chỉ huy của những thuật toán lấy cảm hứng từ sinh học, giúp Hector không phản ứng máy móc trước mọi kích thích bên ngoài. Khi gặp vật cản hoặc chịu lực tác động, robot có thể cong, oằn và thay đổi trạng thái thay vì chống lại va chạm bằng một cấu trúc hoàn toàn cứng. Cách phản ứng này gợi nhắc khả năng điều chỉnh cơ thể nhanh chóng của côn trùng, vốn thường phải di chuyển qua những bề mặt phức tạp với kích thước và trọng lượng rất nhỏ. Nhờ cơ chế đàn hồi kết hợp cảm biến, Hector có thể duy trì hoạt động ổn định hơn trong những tình huống mà robot thông thường dễ mất thăng bằng hoặc chịu hư hại. Bộ khung xương ngoài của Hector sử dụng chất dẻo gia cố bằng sợi carbon, thường gọi là CFRP, vật liệu nhẹ nhưng có độ bền cao. Phần khung này chỉ chiếm khoảng 13% tổng trọng lượng 12kg của robot, cho thấy nhóm nghiên cứu ưu tiên giảm khối lượng mà không hy sinh khả năng chịu lực. Dù cao gần 1 mét, Hector vẫn có thể chở tải nặng gấp hai lần trọng lượng cơ thể, một năng lực đáng kể đối với robot sáu chân lấy cảm hứng từ côn trùng. Trong một thử nghiệm, Hector mang tải trọng 30kg trong khi toàn bộ cơ thể chỉ bị biến dạng chưa đầy 0,3cm, kết quả cho thấy cấu trúc của robot có độ vững chắc đáng chú ý. Khả năng chịu tải này mở ra triển vọng sử dụng Hector trong các nghiên cứu cần mang theo thiết bị, cảm biến hoặc vật dụng qua những khu vực khó tiếp cận. Tuy vậy, mục tiêu chính của dự án vẫn là tìm hiểu cách côn trùng phối hợp cảm giác, điều khiển và vận động trong những tình huống liên tục thay đổi. Thân robot được thiết kế theo dạng nắp dịch chuyển, cho phép các nhà khoa học nhanh chóng di dời hoặc lắp đặt những thiết bị cảm biến khác nhau. Cấu trúc linh hoạt này giúp Hector thích ứng với nhiều thí nghiệm, thay vì phải chế tạo một phiên bản riêng cho từng nhiệm vụ nghiên cứu. Chẳng hạn, một máy ảnh đa hướng phục vụ cảm biến từ tầm gần đến tầm xa có thể được thay bằng ăng-ten xúc giác, phù hợp hơn với việc khảo sát môi trường tức thời. Chương trình kiểm soát của Hector vận hành theo nguyên tắc phản ứng thông minh trước các kích thích được phát hiện trong não côn trùng. Một bộ phận chuyên biệt xử lý thông tin thu nhận từ cảm biến, sau đó liên kết dữ liệu ấy với chuyển động và hệ thống điều khiển của robot. Cách tổ chức này giúp nhóm nghiên cứu thử nghiệm một mô hình điều khiển gần với sinh học hơn, trong đó cảm nhận môi trường và hành động không bị tách rời hoàn toàn. Những người sáng chế Hector dự định tiếp tục phát triển khả năng học hỏi và lập kế hoạch, để robot xử lý nhiệm vụ phức tạp hơn trong tương lai. Nếu đạt mục tiêu, Hector có thể tự điều hướng qua những vùng lãnh thổ xa lạ, đồng thời chủ động thực hiện các hoạt động thăm dò theo yêu cầu. Từ một robot sáu chân phục vụ nghiên cứu cử động côn trùng, Hector vì thế trở thành nền tảng thử nghiệm cho những hệ thống máy móc linh hoạt, bền bỉ và thích nghi tốt hơn.