Khi nói tới các loại robot thân mềm (soft-bodied robots), người ta thường nghĩ ngay đến những thứ bò chậm chạp giống như loài sâu bướm (caterpillar).
Nhưng một sáng tạo mới đây hứa hẹn sẽ giúp chúng tăng tốc nhanh hơn nhiều, nhờ mô phỏng cấu trúc xương sống và cơ bắp của loài báo săn (cheetah) trong tư thế phóng về phía trước.
Với cấu tạo cơ thể gần như hoàn hảo cho hoạt động đua nước rút (phần thân và bụng thon dài, đầu nhỏ gọn, mõm ngắn, cả lưng cùng chân đều dài, uyển chuyển và rất khoẻ, …), báo săn chính là động vật có tốc độ nước rút nhanh nhất trên cạn (đạt tới 120 km/h). Các phân tích hình ảnh cho thấy: khi chạy, xương sống của báo săn thường bị uốn cong rồi kéo giãn trong khoảnh khắc cực ngắn giữa hai trạng thái cân bằng.
Một nhóm nghiên cứu tại Mỹ đã tìm ra cách tái hiện cơ chế này trên một soft robot. Đó là các nhà khoa học tới từ Đại họcNorth Carolina State University, Temple University, Colorado State University và The City University of New York. Thiết bị do họ phát triển mang tên LEAP, là chữ viết tắt của Leveraging Elastic instabilities for Amplified Performance (tạm dịch: đòn bẩy bất ổn định đàn hồi cho các hoạt động tăng cường).
Thay vì sở hữu xương sống và cơ bắp sinh học như nhiều động vật thông thường, thân của robot làm từ silicon được tích hợp thêm hai bộ dẫn động khí nén cùng lò xo linh hoạt (để mô phỏng hệ xương sống). Khí được luân phiên bơm vào/ra khỏi hai bộ dẫn động, giúp lưu trữ và bất thình lình giải phóng năng lượng, kích thích lò xo [xương sống] nén và giãn trong khoảnh khắc cực ngắn giữa hai trạng thái cân bằng. Nhờ đó, cơ thể robot có thể tự tạo ra phản lực và phóng lên khỏi mặt đất.
Trong điều kiện tối ưu, LEAP có khả năng di chuyển với quãng đường gấp 2,7 lần chiều dài cơ thể (bl)/mỗi giây (s) trên một bề mặt phẳng, rắn. Khi được trang bị thêm vây, nó có thể bơi trong nước với tốc độ 0,78 bl/s. Tỷ lệ này đối với các soft robot thông thường chỉ là 0,8 bl/s (trên cạn) và 0,7 bls (bơi). Nhóm đã chế tạo một vài robot nhỏ với chiều dài 7m và nặng khoảng 45g, sau đó cho chúng di chuyển từ nhiều hướng trên các vật thể rồi thực hiện động tác phóng cơ thể – nhờ uốn cong xương sống trong giai đoạn chuyển pha. Kết quả thu được tương đối ấn tượng.
“Công nghệ này hứa hẹn sẽ mang tới rất nhiều ứng dụng, chẳng hạn trọng lĩnh vực tìm kiếm cứu nạn và chế tạo robot sản xuất công nghiệp, khi tốc độ đóng vai trò tối hậu,” phó giáo sư Jie Yin tại Đại học North Carolina State University, nhận định. “Thử tưởng tượng về những dây chuyền sản xuất bằng robot với tốc độ cực nhanh, song vẫn xoay xở tốt đối với các đồ vật dễ vỡ,”giáo sư nhấn mạnh.
Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Science Advances.
Xem robot hoạt động trong video dưới đây:
Nguồn:
Phương Hiền (theo North Carolina State University)