Robot thân mềm

Tại Đại học Tufts, bang Massachusetts, Mỹ, các nhà nghiên cứu đã chế tạo thành công một robot thân mềm mô phỏng cách di chuyển đặc biệt của sâu bướm, hướng tới những nhiệm vụ tìm kiếm và cứu hộ. Mô hình này mang tên GoQBot, một thiết bị nhỏ gọn nhưng có khả năng biến đổi hình dạng để tạo ra chuyển động nhanh, linh hoạt hơn nhiều robot thân mềm thông thường. Công trình cho thấy cảm hứng từ tự nhiên có thể mở ra hướng phát triển mới cho robot hoạt động trong những môi trường chật hẹp, phức tạp và khó tiếp cận. Robot thân mềm được đánh giá cao nhờ khả năng thích ứng với địa hình, va chạm và không gian hạn chế, tuy nhiên tốc độ chậm vẫn là điểm yếu lớn của nhiều thiết kế hiện nay. Trong tự nhiên, một số loài sâu bướm sở hữu cơ chế thoát hiểm đáng chú ý, khi chúng nhanh chóng uốn cong cơ thể thành dạng bánh xe rồi tự đẩy khỏi vùng nguy hiểm. Các nhà nghiên cứu đã lấy chính chuyển động này làm nền tảng, sau đó chuyển hóa thành một cấu trúc robot có thể cuộn mình, bật lên và di chuyển nhanh. GoQBot dài khoảng 10cm, được chế tạo chủ yếu từ cao su silicone nhằm bảo đảm độ mềm dẻo cần thiết cho quá trình uốn cong và tái cấu hình cơ thể. Trước khi thực hiện cú phóng, robot tạo thành hình dạng giống chữ Q, một tư thế giúp tích trữ và giải phóng năng lượng hiệu quả trong thời gian rất ngắn. Sau đó, GoQBot có thể bật đi với tốc độ hơn nửa mét mỗi giây, vượt qua hạn chế tốc độ thường thấy ở nhiều robot thân mềm. Thiết kế của GoQBot không chỉ bắt chước vẻ ngoài của sâu bướm, mà còn sao chép những hình thái chức năng chuyên biệt giúp loài vật này phản ứng nhanh trước mối đe dọa. Cơ thể robot có thể thay đổi cấu hình theo trình tự được kiểm soát, cho phép chuyển từ trạng thái mềm dẻo thông thường sang tư thế cuộn tròn chuẩn bị phóng. Nhờ vậy, một thiết bị dài chỉ 10cm vẫn có thể tạo ra chuyển động mạnh, nhanh và phù hợp với các nhiệm vụ cần vượt chướng ngại vật. Để theo dõi chính xác chuyển động của GoQBot, nhóm nghiên cứu bố trí năm tia sáng hồng ngoại dọc theo thành cơ thể robot. Những điểm đánh dấu này giúp hệ thống theo dõi 3D thế hệ mới nhất ghi nhận quá trình uốn, cuộn, bật và tiếp đất của thiết bị. Dữ liệu thu được cung cấp cơ sở để các nhà khoa học đánh giá cách robot tái cấu hình, đồng thời điều chỉnh thiết kế nhằm cải thiện hiệu quả vận hành. Nghiên cứu về GoQBot được công bố trên tạp chí Bioinspiration & Biomimetics, lĩnh vực tập trung vào việc học hỏi cấu trúc và cơ chế vận động từ thế giới sinh vật. Ông Huai-Ti, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết robot là một dạng tái cấu hình cơ thể, giúp tăng tốc độ cũng như mở rộng phạm vi hoạt động. Theo ông, đặc điểm này có thể hỗ trợ nhiều ứng dụng như cứu hộ đô thị, xây dựng, kiểm tra công trình và giám sát môi trường. Trong tình huống cứu hộ, một robot có thể cuộn mình rồi bật qua khe hẹp hoặc chướng ngại vật sẽ tiếp cận hiện trường linh hoạt hơn thiết bị cứng và cồng kềnh. Khả năng vận động mềm dẻo cũng có thể giúp GoQBot luồn qua những khu vực khó quan sát, nơi con người gặp nguy hiểm hoặc robot truyền thống không dễ di chuyển. Tuy nhiên, nguồn thông tin chỉ nêu tiềm năng ứng dụng của thiết kế, chưa khẳng định GoQBot đã được triển khai trong các nhiệm vụ thực tế. GoQBot thuộc xu hướng phát triển robot mô phỏng các loài vật có cơ thể linh hoạt, trong đó nhiều mẫu lấy cảm hứng từ rắn, sâu và sâu bướm đã chứng minh khả năng thu thập dữ liệu trong không gian khó khăn. Công trình của Đại học Tufts bổ sung một cách tiếp cận đáng chú ý, kết hợp vật liệu silicone mềm, cơ chế tạo hình chữ Q và cú bật nhanh trong cùng một thiết bị. Từ một chuyển động thoát hiểm của sâu bướm, các nhà khoa học đã tạo nên mẫu robot nhỏ gọn, mở thêm triển vọng cho những hệ thống cơ động phục vụ con người.