Chế tạo robot ngụy trang từ cơ nhân tạo trong suốt
Khả năng biến đổi trong suốt là một lợi thế tiến hóa quan trọng, cho phép động vật trà trộn vào môi trường xung quanh để lẩn tránh kẻ săn mồi hoặc che dấu chuyển động. Các loại robot với khả năng tương tự sẽ giúp chúng ta có những ứng dụng giá trị, chẳng hạn như hỗ trợ nghiên cứu và theo dõi động vật tại môi trường sống tự nhiên của chúng.
Gần đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã chế tạo được một lớp cơ nhân tạo trong suốt có thể sử dụng để chế tạo robot có khả năng ngụy trang như sinh vật. Cấu trúc độc đáo này được giới thiệu trong một bài trình bày tại Hội nghị quốc tế IEEE về Robot và Phỏng sinh học (ROBIO) năm 2019. Nó dựa trên loại polymer có hoạt tính điện hóa gọi là DEA (Dielectric Elastomer Actuators Chất cơ động đàn hồi điện môi) thường được sử dụng để chế tạo robot thân mềm, cơ nhân tạo và các thiết bị mềm dẻo.
Mặc dù có những đặc tính lợi thế như linh hoạt và dẫn điện, DEA thường không thể bắt chước được bề ngoài trong suốt của những loài động vật có khả năng ngụy trang. Trên thực tế, hầu hết các polymer này làm từ vật liệu sẫm màu như mỡ carbon. Tuy vậy, các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore đã tạo ra một loại cơ nhân tạo sử dụng DEA làm từ hỗn hợp vật liệu sáng màu hơn.
“Trong công trình này, các cơ nhân tạo trong suốt được tạo ra bằng cách sử dụng hỗn hợp poly (3,4-ethylenedioxythiphene): poly(styrenesulfonate) hay còn gọi là PEDOT: PSS và nhựa polyurethane hệ nước (WPU) làm điện cực tuân thủ [ở giữa các lớp DEA]”, các nhà nghiên cứu viết trong bài báo của họ.
Khác với mỡ carbon và các vật liệu khác, hỗn hợp PEDOT:PSS/WPU tạo ra một chất đặc dẫn điện nhưng trong suốt. Trong loạt đánh giá ban đầu, cơ nhân tạo có độ căng cảm ứng điện áp đạt 200% và truyền được 88% trên toàn bộ phổ ánh sáng khả kiến.
Để chứng minh tính khả thi và lợi thế của các cơ nhân tạo này, các tác giả đã sử dụng chúng để chế tạo một robot thân mềm hoàn toàn trong suốt có khả năng hòa lẫn với môi trường xung quanh. Đây là một trong những robot trong suốt đầu tiên có khả năng ngụy trang hiệu quả trên đất liền – thách thức hơn nhiều so với ngụy trang trong suốt ở dưới nước.
“Robot này có thể rung không đối xứng ở những tần số cụ thể và chuyển động tịnh tiến trong khi vẫn giữ được ngụy trang với môi trường nhiều màu sắc xung quanh”, các nhà nghiên cứu giải thích trong bài báo.
Kết quả ban đầu về robot này rất hứa hẹn – chúng có thể di chuyển hiệu quả và tự che dấu tốt. Trong tương lai, các nhà sinh vật học có thể sử dụng robot này để nghiên cứu những hành vi khó quan sát ở động vật, chẳng hạn như mối quan hệ giữa con mồi và kẻ săn mồi. Thêm vào đó, cơ nhân tạo sử dụng hỗn hợp PEDOT:PSS / WPU có thể tạo ra những robot khác lấy cảm hứng từ động vật tự ngụy trang.
Trong những nghiên cứu tiếp theo, các nhà khoa học có thể tìm cách tăng độ bền và sức chịu tải của robot, ví dụ sử dụng những điện cực trong suốt khác nhau và gắn thêm lớp bảo vệ lên cơ bắp của robot.
Họ cũng lên kế hoạch đưa thêm những thành phần điện tử như nguồn điện, bảng mạch và bộ điều khiển vào robot thân mềm; đồng thời điều chỉnh các thành phần cấu tạo và cấu trúc cơ thể robot tương ứng. Mục tiêu cuối cùng là robot có thể tự hành (không cần nguồn năng lượng bên ngoài) trong thời gian dài hơn.
Ngô Hà dịch
Nguồn: https://techxplore.com/news/2020-07-transparent-artificial-muscle-enable-camouflaging.html
