Robot thay đổi hình dạng trong không gian hẹp
Lấy cảm hứng từ thế giới côn trùng, một nhóm các nhà kỹ sư tại Đại học Colorado Boulder đã tạo ra một con robot bé nhỏ có thể tự động thay đổi hình dạng của mình để len qua những khoảng trống hẹp. Con robot này có tên là CLARI, viết tắt của Compliant Legged Articulated Robotic Insect (Côn trùng robot có khớp nối ở chân chấp hành lệnh).
CLARI có tiềm năng hỗ trợ các đơn vị phản ứng nhanh như tìm kiếm người sống sót đang mắc kẹt sau khi những trận thảm họa lớn xảy ra theo một cách hoàn toàn mới.
Một vài robot trong số này có thể nằm trọn trong lòng bàn tay của bạn, và mỗi con đều nhẹ hơn một quả bóng bàn. CLARIcó thể biến đổi hình dạng của mình từ hình vuông sang dạng thuôn dài khi không gian xung quanh nó trở nên chật chội, theo nghiên cứu sinh tiến sĩ Heiko Kabutz tại Khoa Cơ khí Paul M. Rady.
Kabutzvà các cộng sự của mình đã giới thiệu con robot này trong một nghiên cứu được đăng trên tạp chí Advanced Intelligent Systems.
Lúc này đây, CLARIcó bốn chân. Nhưng thiết kế của robot cho phép các kỹ sư kết hợp thêm các bộ phận phụ vào CLARI, có tiềm năng phát triển những con robot thú vị hơn nữa.
“Robot này có thiết kế theo kiểumô đun, như vậy chúng tôi rất dễ điều chỉnh nó và lắp thêm vài cái chân. Cuối cùng, chúng tôi muốn làm ra một con robot có tám chân phỏng theo nhện và có thể di chuyển qua mạng nhện”, Kabutzcho biết.
CLARIvẫn còn ở dạng trứng nước, Kaushik Jayaram cho biết – anh là đồng tác giả của nghiên cứu và là phó giáo sư kỹ sư cơ khí tại Đại học Boulder. Chẳng bạn, robot được nối với dây điện, nhờ đó mà nó có năng lượng hoạt động và nhận được các mệnh lệnh cơ bản. Nhưng Jayaram hy vọng rằng, một ngày nào đó những cỗ máy bé nhỏ này có thể độc lập bò vào những không gian mà không một robot nào trước đây từng tiến vào được – giống như bên trong động cơ phản lực hoặc đống đổ nát của các tòa nhà sụp đổ.
“Hầu hết robot ngày nay về cơ bản trông giống như khối lập phương. Vì sao chúng phải có hình dạng giống nhau? Trong khi đó, động vật thì muôn hình vạn trạng và có nhiều kích cỡ khác nhau”, Jayaramnhận định.
Đặc điểm của loài gián
Jayaramchẳng lạ gì với những con robot phản ánh đặc điểm pha trộn của thế giới động vật. Khi còn là nghiên cứu sinh tại Đại học California, Berkeley, anh đã thiết kế ra một con robot có thể ép mình len qua các không gian hẹp bằng cách nén chiều cao xuống còn khoảng một nửa – giống như những con gián chen giữa những khe nứt trên bức tường. Nhưng anh cho biết, con robot đó chỉ thể hiện được một phần vô cùng nhỏ tính linh hoạt của động vật.
“Chúng tôi có thể tạo ra robot ép người lách qua những khoảng trống theo phương thẳng đứng. Nhưng điều đó khiến tôi suy nghĩ: Đấy là một cách để nén. Các cách khác sẽ là gì?”, anh băn khoăn.
Suy nghĩ đó đã khiến các kỹ sư tạo ra CLARI, một con robot có thể ép mình len qua khoảng trống nằm ngang.
Trong dạng cơ bản nhất, CLARI có hình dạng một khối vuông, mỗi một mặt đều có một chân. Khi ở khoảng không gian trống trải thì nó sẽ giữ nguyên hình dạng này để di chuyển với tốc độ và độ ổn định tối ưu. Tuy nhiên, nếu gặp phải khoảng trống quá hẹp để có thể len qua với hình dạng đó, nó có thể biến đổi hình dạng cho phù hợp. Phụ thuộc vào cách ép CLARI mà nó có thể bè ra giống như con cua, hay kéo giãn ra giống như con vật yêu thích của Jayaram là con gián. Nhìn chung, robot này có thể biến thân từ chiều rộng 34mm ở dạng hình vuông tới chiều rộng khoảng 21mm ở dạng kéo giãn.
Không giống như con gián cơ khí trước đó của Jayaram, mỗi một chân của CLARI có chức năng gần giống một robot độc lập – chân nào cũng có bảng mạch riêng và bộ truyền động kép để di chuyển tiến lên hay lùi xuống hoặc sang ngang, tương tự như khớp hông của con người. Về mặt lý thuyết, tính mô đun sẽ cho phép robot CLARIthể hiện nhiều hình dạng khác nhau.
“Thứ chúng tôi muốn là các robot đa chức năng có thể thay hình đổi dạng và thích ứng với bất kể điều kiện môi trường nào mà chúng tiến vào. Trong thế giới động vật, đó có thể là một thứ như trùng amip, nó không hề có hình dạng xác định nào mà có thể thay đổi tùy theo nhu cầu di chuyển nhanh hay nuốt trọn thức ăn”, Jayaramchia sẻ.
Bò được trên mạng nhện
Jayaramvà Kabutzcho biết thiết kế hiện tại sẽ là cái đầu tiên trong một chuỗi robot CLARI, họ hy vọng nó sẽ ngày càng nhỏ hơn và linh hoạt hơn.
Trong những phiên bản ở thì tương lai, các nhà nghiên cứu muốn tích hợp cảm ứng vào CLARIđể nó có thể phát hiện và phản ứng lại với chướng ngại vật. Nhóm nghiên cứu cũng đang xem xét làm sao để mang lại cho con robot này độ linh hoạt và sức bền, một nhiệm vụ sẽ càng lúc càng khó khăn khi gắn thêm chân cho CLARI.
Cuối cùng, nhóm kỹ sư này muốn phát triển một con robot có thể thay hình đổi dạng không chỉ di chuyển trong môi trường thí nghiệm mà ở một không gian ngoài tự nhiên, đầy tính phức tạp – trong đó các robot sẽ cần bật ngược lại các vật cản như cây cối hay thậm chí ngọn cỏ, hoặc chen qua được các khe hở giữa các tảng đá và tiếp tục đi.
“Khi chúng ta cố gắng bắt một con côn trùng, chúng có thể biến mất vào khoảng trống. Nhưng nếu chúng ta có được những con robot với những khả năng của một con nhện hay một con ruồi, thì chúng ta có thể gắn thêm vào chúng camera hay cảm ứng, và như thế thì chúng ta sẽ có thể bắt đầu khám phá những không gian mà trước đây ta chưa tiến vào được”.
Ngọc Đỗ
