Robot lai sinh học từ vỏ tôm: Kết hợp thiên nhiên và công nghệ
Nhóm nghiên cứu từ Trường Đại học Bách khoa Liên bang Lausanne tại Thụy Sĩ đã tạo ra một robot lai sinh học độc đáo bằng cách sử dụng vỏ tôm càng và các linh kiện tổng hợp. Theo trưởng nhóm Josie Hughes, sự kết hợp này không chỉ nâng cao khả năng của robot mà còn hướng tới xây dựng các hệ thống công nghệ bền vững.
Ông Hughes giải thích: "Bộ xương ngoài của giáp xác kết hợp phần vỏ cứng được khoáng hóa với màng khớp, tạo ra sự cân bằng giữa độ cứng và độ linh hoạt. Những đặc tính này cho phép chuyển động nhanh và mô-men xoắn lớn, rất hữu ích cho robot." Bên cạnh đó, việc tái sử dụng rác thải thực phẩm như vỏ tôm góp phần tạo ra một quy trình thiết kế tuần hoàn, nơi vật liệu có thể được tái chế cho các nhiệm vụ mới.
Robot này kết hợp độ bền của vỏ tôm với khả năng điều khiển chính xác của thành phần nhân tạo, có thể di chuyển vật nặng lên đến 500 gram. Khi được lắp thành cặp kẹp hai ngón, nó có thể gắp thành công nhiều vật thể với kích thước và hình dạng khác nhau, từ bút dạ quang đến cà chua, và thậm chí bơi với vận tốc 11 cm/giây.
Tuy nhiên, phương pháp này cũng có hạn chế do sự khác biệt tự nhiên trong cấu trúc sinh học, chẳng hạn như hình dạng độc đáo của mỗi chiếc đuôi tôm khiến kẹp uốn cong khác nhau ở mỗi bên. Các nhà nghiên cứu cho rằng cần những cơ chế tăng cường tổng hợp tiên tiến hơn, như bộ điều khiển có thể điều chỉnh, để vượt qua thách thức này.
Với những cải tiến, nhóm nghiên cứu nhìn thấy tiềm năng ứng dụng trong cấy ghép y sinh hoặc các nền tảng giám sát hệ sinh học.
Da điện tử: Mang lại cảm giác xúc giác cho robot
Tại Trường Đại học College London ở Anh, các nhà khoa học đã phát triển một loại da điện tử mới có khả năng cảm nhận các xúc giác như chạm, ấn, thay đổi nhiệt độ và thậm chí là cảm giác bị đâm. Lớp da này được làm từ vật liệu dẫn điện dựa trên gelatin, có thể đúc thành nhiều hình dạng khác nhau.
Khi trang bị điện cực đặc biệt, vật liệu này phát hiện tín hiệu từ hàng trăm ngàn đường dẫn kết nối, tương ứng với các cảm giác chạm và áp lực. Nó có thể được sử dụng trong robot hình người, bộ phận giả cho con người, hoặc ứng dụng trong ngành ô tô và cứu hộ thảm họa.
Cảm biến xúc giác được xem là cột mốc quan trọng tiếp theo trong ngành robot, giúp tạo ra những cỗ máy phản ứng với thế giới theo cách gần giống con người. Da điện tử thường hoạt động bằng cách chuyển đổi thông tin vật lý như áp lực hoặc nhiệt độ thành tín hiệu điện.
Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống hiện nay cần nhiều loại cảm biến khác nhau cho từng loại cảm giác, dễ gây nhiễu tín hiệu và vật liệu nền như silicon mềm thường dễ hư hại. Lớp da điện tử mới sử dụng cảm biến đa mô thức, có khả năng phát hiện nhiều loại kích thích khác nhau, dễ chế tạo, bền hơn và chi phí thấp hơn.
Ông Thomas George Thuruthel, đồng tác giả nghiên cứu, khẳng định: "Chúng tôi chưa đạt đến mức da robot tốt như da người, nhưng chúng tôi tin rằng nó tốt hơn bất kỳ thứ gì hiện có."
Robot mềm mô phỏng côn trùng: HydroSpread từ Mỹ
Tại Trường Đại học Virginia ở Mỹ, các nhà nghiên cứu đã phát triển kỹ thuật HydroSpread để chế tạo robot mềm. Kỹ thuật này hứa hẹn tạo ra những robot tí hon, không lớn hơn một chiếc lá, có thể lướt nhẹ trên mặt nước như loài bọ nước.
Trong tương lai, chúng có thể được triển khai để giám sát ô nhiễm, thu thập mẫu nước hoặc thăm dò các khu vực ngập lụt nguy hiểm. Trước đây, việc sản xuất các màng mỏng và linh hoạt cho robot mềm đòi hỏi chế tạo trên bề mặt rắn như kính, sau đó bóc ra và chuyển lên nước, một quy trình dễ gây rách và thất thoát vật liệu.
HydroSpread giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng chất lỏng như bàn làm việc. Các giọt polymer lỏng tự nhiên lan ra thành những tấm màng siêu mỏng trên bề mặt nước. Với tia laser được điều chỉnh chính xác, nhóm nghiên cứu của chuyên gia Baoxing Xu có thể cắt các tấm màng này thành những hoa văn phức tạp với độ chính xác cao.
Bằng phương pháp này, họ đã tạo ra hai nguyên mẫu giống côn trùng: HydroFlexor di chuyển bằng cách quẫy các vây trên mặt nước và HydroBuckler bước đi về phía trước bằng các chân uốn cong, lấy cảm hứng từ bọ nước.
Tiềm năng của HydroSpread không chỉ dừng lại ở robot mềm. Việc dễ dàng tạo ra các màng mỏng phức tạp mà không làm hỏng chúng có thể mở ra khả năng mới trong chế tạo cảm biến y tế đeo được, thiết bị điện tử linh hoạt và hệ thống giám sát môi trường, những công cụ cần mỏng, mềm và bền trong điều kiện khắc nghiệt.
