“Robot bò sát lấy cảm hứng từ sinh học vượt địa hình với sự không ổn định động”

Khoa Khoa học Cơ khí và Kỹ thuật Sinh học của Đại học Osaka đã tiết lộ một robot đi bộ sáng tạo, cách mạng hóa việc điều hướng thông qua sự mất ổn định động.

Bằng cách điều khiển tính linh hoạt của khớp nối, robot lấy cảm hứng từ sinh học này có thể dễ dàng thay đổi hướng mà không cần dựa vào hệ thống điều khiển tính toán phức tạp.

Sự phát triển này có tiềm năng lớn trong việc tạo ra các robot cứu hộ có khả năng vượt qua các địa hình khó khăn và không bằng phẳng.

Robot Myriapod mô phỏng sinh học

Mặc dù thiên nhiên đã ban tặng cho động vật hệ thống vận động dựa trên chân mạnh mẽ, mang lại khả năng di chuyển đáng kinh ngạc trong nhiều môi trường khác nhau, nhưng các kỹ sư đã phải đối mặt với sự thất vọng khi cố gắng tái tạo kỳ tích này bằng robot có chân.

Người bạn đồng hành rô-bốt này đã được chứng minh là mỏng manh đến không ngờ, dù chỉ bị gãy một chân cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến chức năng của nó do căng thẳng lặp đi lặp lại.

Ngoài ra, việc kiểm soát nhiều kết nối để điều hướng địa hình phức tạp đòi hỏi sức mạnh tính toán đáng kể. Những cải tiến đối với thiết kế này sẽ giúp ích rất nhiều cho việc chế tạo rô-bốt tự trị hoặc bán tự trị có khả năng hoạt động như các phương tiện thăm dò hoặc cứu hộ, khám phá những khu vực nguy hiểm một cách không sợ hãi.

Để đối phó với thách thức này, các nhà điều tra từ Đại học Osaka đã tạo ra một robot “myriapod” mô phỏng sinh học, tận dụng một cách thông minh sự bất ổn định tự nhiên, cho phép chuyển đổi suôn sẻ từ chuyển động thẳng sang chuyển động cong.

Trong khi chạy, tính linh hoạt của khớp nối có thể được điều chỉnh bằng động cơ và vít điều chỉnh. Thật thú vị, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự linh hoạt của khớp tăng lên đã kích hoạt một hiện tượng thú vị được gọi là “sự phân nhánh của cây chĩa”, ảnh hưởng đến sự ổn định của bước đi thẳng và tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi duyên dáng thành các kiểu cong, sang phải hoặc sang trái.

Mặc dù các kỹ sư thường cố gắng tránh sự mất ổn định, nhưng việc khai thác sự mất ổn định có kiểm soát chứng tỏ là công cụ để đạt được khả năng cơ động chưa từng có.

Shinya Aoi, một trong những tác giả của nghiên cứu, giải thích thêm: “Chúng tôi lấy cảm hứng từ khả năng rất nhanh nhẹn của một số loài côn trùng cho phép chúng kiểm soát sự không ổn định động trong chuyển động của chính chúng để tạo ra những thay đổi chuyển động nhanh chóng.”

Theo nhóm nghiên cứu, cách tiếp cận này xoay quanh việc điều khiển tính linh hoạt thay vì điều khiển trực tiếp trục của cơ thể, giúp giảm đáng kể độ phức tạp tính toán và yêu cầu năng lượng.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm rộng rãi khả năng điều hướng của robot, đánh giá khả năng tiếp cận các địa điểm cụ thể của nó. Thật ngạc nhiên, rô-bốt điều hướng dễ dàng bằng cách đi theo một đường cong hướng tới mục tiêu đã định.

Đọc thêm: Jizai Arms sử dụng AI để điều khiển cánh tay robot đeo sau lưng của bạn, giống như bộ đồ ‘Người nhện sắt’ của Người nhện

Ứng dụng trong tương lai

Mau Adachi, một trong những tác giả, cho biết nhóm nghiên cứu hình dung robot sẽ được sử dụng trong nhiều tình huống khác nhau, chẳng hạn như hoạt động tìm kiếm và cứu hộ, công việc trong môi trường nguy hiểm và thậm chí là thám hiểm ngoài trái đất.

Khi công nghệ tiến bộ, các phiên bản tương lai của rô bốt có thể tích hợp các phân đoạn bổ sung và cơ chế điều khiển, nâng cao hơn nữa khả năng của rô bốt.

Robot rết lấy cảm hứng từ sinh học của Đại học Osaka đánh dấu một bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực chế tạo robot, khắc phục những hạn chế đã cản trở những robot có chân trước đây.

Với khả năng tự động thích ứng với địa hình thông qua sự mất ổn định được kiểm soát, phát minh đáng chú ý này mở ra cánh cửa cho những giới hạn mới trong các nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn và khám phá những môi trường nguy hiểm.

Phát hiện của nhóm được công bố trên tạp chí Soft Robotics.

Những bài viết liên quan: Robot nhỏ bắt chước tắc kè và giun kim, mở đường cho các ứng dụng phẫu thuật ở người