Video: Robot di chuyển trên mọi bề mặt

Một robot mới do các nhà nghiên cứu tại Đại học Canterbury, New Zealand chế tạo, có thể di chuyển trên tường và trần nhà mà không cần keo dính hoặc nam châm. Điểm đặc biệt nằm ở khả năng tạo lực bám bằng dòng không khí chuyển động rất nhanh, thay vì tiếp xúc trực tiếp với bề mặt như nhiều robot leo tường trước đây. Nhờ thiết kế này, robot có thể lăn trên nhiều loại bề mặt khác nhau, mở ra hướng tiếp cận mới cho các thiết bị kiểm tra, bảo trì và vận chuyển trong công nghiệp. Nguyên lý hoạt động của robot dựa trên động lực học do Daniel Bernoulli mô tả, trong đó áp suất của chất lưu giảm khi tốc độ chuyển động tăng lên. Không khí chính là chất lưu được khai thác trong thiết kế, bởi các nhà nghiên cứu có thể điều khiển tốc độ dòng khí để hình thành vùng áp suất thấp bên dưới robot. Chênh lệch áp suất tạo ra lực hút đủ mạnh, giúp robot bám theo bề mặt ngay cả khi các bộ phận của nó vẫn giữ một khoảng cách nhỏ. Bao quanh vành mỗi bánh xe là nhiều tay kẹp nhỏ, được bố trí cách nhau chỉ 25 μm, tức khoảng cách cực kỳ nhỏ trong thiết kế cơ khí. Khi bánh xe quay, cấu trúc này nén và dẫn dòng không khí qua những khe hẹp, khiến không khí tăng tốc mạnh trước khi đi vào vùng bên trong các tay kẹp. Thiết kế đặc biệt thậm chí đưa dòng khí tới tốc độ siêu âm, tạo điều kiện hình thành lực bám mà không cần vật liệu dính hoặc cơ cấu hút chân không thông thường. Dòng không khí tốc độ cao tạo ra các xoáy áp suất thấp bên trong những tay kẹp, kéo robot về phía bề mặt đang di chuyển trên đó. Lực kéo này không đòi hỏi robot phải chạm tường hay trần nhà, nên thiết bị tránh được nhiều vấn đề liên quan đến ma sát, bụi bẩn và hao mòn vật liệu. Trong video giới thiệu, robot cho thấy khả năng lăn bằng hai bánh, đồng thời duy trì khoảng hở nhỏ giữa các tay kẹp và bề mặt. Khoảng hở tưởng như rất nhỏ đó lại giữ vai trò quan trọng, bởi robot vẫn tạo lực bám hiệu quả dù không cần áp sát hoặc tiếp xúc trực tiếp với tường. Cách bố trí này giúp các bánh xe tiếp tục chuyển động, trong khi hệ thống tay kẹp duy trì vùng không khí có áp suất thấp đủ ổn định. Nhờ vậy, robot có thể bám và di chuyển trên những vị trí khó tiếp cận, gồm cả các mặt phẳng thẳng đứng lẫn mặt dưới của trần nhà. Tay kẹp hoạt động theo nguyên lý Bernoulli không hoàn toàn mới, bởi chúng từng được sử dụng để nâng những vật nhẹ trong nhiều ứng dụng kỹ thuật. Công nghệ này đặc biệt phù hợp với các vật dễ vỡ, vì lực nâng không cần kẹp chặt hoặc tiếp xúc mạnh, từ đó giảm nguy cơ làm hỏng bề mặt sản phẩm. Tuy nhiên, việc đưa nguyên lý ấy vào một robot di chuyển trên tường và trần nhà đòi hỏi giải quyết những yêu cầu thiết kế phức tạp hơn nhiều. Các nhà nghiên cứu phải tính toán cẩn thận khoảng cách giữa từng tay kẹp để tăng lực hoạt động lên năm lần mà không dựa vào áp suất không khí bên ngoài. Kết quả cho thấy hình học của những khe nhỏ có thể quyết định đáng kể hiệu quả tạo dòng khí, dù hệ thống không sử dụng cơ chế bám dính truyền thống. Đây là phần quan trọng giúp robot đạt lực bám cần thiết, đồng thời vẫn duy trì cấu trúc gọn nhẹ và khả năng lăn linh hoạt trên hai bánh. Theo các nhà nghiên cứu, những tay kẹp không tiếp xúc có thể được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, nơi robot cần kiểm tra hoặc thao tác trên các bề mặt khó tiếp cận. Các thiết bị tương tự còn có tiềm năng hỗ trợ công việc trên tường, trần nhà hoặc những vị trí mà con người khó tiếp cận an toàn, dù bài gốc không nêu một nhiệm vụ thương mại cụ thể. Với nguyên lý Bernoulli, dòng khí tốc độ cao và thiết kế khe cách nhau 25 μm, robot mở ra hướng phát triển đáng chú ý cho công nghệ di chuyển trên mọi bề mặt.