Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Soft Robot Đại học Quốc gia Seoul và Quỹ Rebikoff-Niggeler, Bồ Đào Nha đã phát triển một mô hình thiết kế robot có cấu trúc mô phỏng cá chình bồ nông – một loại cá biển sâu hiếm thấy.

Đây được coi là công trình kết hợp các thành quả nghiên cứu trước đó của các nhà nghiên cứu, bao gồm nghiên cứu robot nhảy nước mô phỏng bọ gậy và các soft robots (các robot được kết nối với các hệ thống và cơ cấu truyền động silicone dẻo) thay đổi hình dạng lấy cảm hứng từ nghệ thuật origami.

Trong quá trình nghiên cứu cơ chế phồng miệng của cá chình bồ nông, Giáo sư Kyujin Cho và các đồng nghiệp đã giả sử cơ chế này có thể được mô phỏng trên robot bằng kỹ thuật gỡ giấy origami và căng da nhân tạo như thế nào. Điều này đã thúc đẩy nhóm thiết kế các cấu trúc robot origami từ các vật liệu mềm, co dãn giúp robot có thể dễ dàng thay đổi hình dạng.


Điểm khác biệt chủ yếu giữa soft robot và cấu trúc origami nằm ở chỗ trong khi các soft robot biến dạng bằng cách co dãn lớp da silicone thì robot orgami sử dụng các nếp gấp tương tự như nghệ thuật xếp giấy Nhật Bản.

Khi chuẩn bị ăn con mồi, cá chình bồ nông vừa mở các nếp gấp, đồng thời phồng to miệng. Các nhà nghiên cứu trong trường hợp này đã cố gắng tái hiện lại chuyển động này bằng cách kết hợp kỹ thuật origami và lớp da mềm nhân tạo trong soft robot theo nguyên lý biến hình kép, tạo điều kiện biến hình tối đa với hai loại chuyển động khác nhau.

Robot cá chình bồ nông với cơ chế biến hình kép.Nguồn: Kim et al.

Trong cấu trúc này, các đường dẫn chất lỏng của da nhân tạo mềm được bao bọc và định hình bởi một bộ các đơn vị origami có thể kéo dài, bắt chước cơ chế phồng miệng ở cá chình bồ nông. Áp suất chất lỏng có cùng hướng với cơ thể của robot ban đầu sẽ đóng vai trò kích thích chuyển động trên “cơ thể” robot.

Các nhà nghiên cứu đã phát triển được một đơn vị biến hình kép cơ bản có thể đóng vai trò như đơn vị cơ cở trong nhiều thiết kế robot origami khác. Các robot sử dụng đơn vị này có thể thực hiện đa dạng các chuyển động như nắm, bò và chuyển động dưới nước.

Nghiên cứu đã đề xuất một chiến lược thiết kế mới giúp các soft robot dần trở nên gọn nhẹ, mảnh dẻ hơn, có thể mở ra và gập lại và dễ dàng ứng dụng trong đời sống hàng ngày.

Hình ảnh so sánh cá chình bồ nông trong tự nhiên và robot lấy cảm hứng từ chính con vật.

Trong tương lai, cấu trúc này có thể ứng dụng vào phát triển một loạt các hệ thống robot biến đổi hình dạng. Các nhà nghiên cứu đang lên kế hoạch tiếp tục phát triển nhằm khai thác tối đa tiềm năng của công nghệ này, chẳng hạn như tích hợp thêm các cảm biến co dãn để đưa vào cánh tay robot.

Nguồn: https://techxplore.com/news/2020-01-robotic-architecture-pelican-eel-origami.html