Bọ robot đàn hồi cho tìm kiếm, cứu hộ cứu nạn

Thông thường, các robot được chế tạo bằng vật liệu cứng như hợp kim và nhựa, khiến cấu trúc dễ gãy, chuyển động của robot bị hạn chế trong không gian hẹp hoặc trên địa hình gồ ghề khiến khả năng cơ động không thể thực hiện được.

Đặt mục tiêu giải quyết những trở ngại này, nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học tư nhân Dartmouth, Mỹ đồng sáng tạo và phát triển một con bọ robot nhỏ có cơ thể linh hoạt, dễ dàng điều khiển, bò được trên mọi loại địa hình khác nhau và lách qua các không gian hẹp, có thể khiến cấu trúc cơ thể phẳng hoàn toàn mà không làm hỏng các chức năng kỹ thuật.

Những tính năng kỹ thuật độc đáo này có được được thông qua sự kết hợp giữa thiết kế sáng tạo và chế tạo đầu dò bằng vật liệu tiên tiến. Robot được chế tạo bằng các màng polyimide mỏng, dễ dàng được kích hoạt bằng lực tĩnh điện có mặt khắp nơi.

Thiết bị truyền động lực tĩnh điện, hình thành cơ thể robot, có cấu trúc kiểu bánh sandwich ba lớp với lớp trên cùng được uốn cong lên tạo thành hình vòng cung.

Nguyên lý thiết bị truyền động lực tính điện của bọ robot

Khi cấp một điện áp xoay chiều cho lớp màng trên và dưới, màng trên bị vênh sẽ biến dạng định kỳ, chuyển đổi điện thế tĩnh điện thành động năng và năng lượng đàn hồi.

Tốc độ của robot được điều chỉnh bằng biên độ hoặc tần số hay cả hai thông số điện áp xoay chiều đầu vào hoặc bằng cách kết nối điện thế với hai bộ phận điều khiển độc lập như chân, robot có thể dễ dàng được kiểm soát và điều khiển cơ động di chuyển qua nhiều môi trường hoặc địa hình phức tạp khác nhau.

Một số hình ảnh hoạt động của bọ robot trong thử nghiệm

Congran (Billy) Jin, nghiên cứu sinh tiến sĩ kỹ thuật tại Đại học Dartmouth và cũng là tác giả thứ nhất của Báo cáo khoa học cho biết: Do thiết kế dựa trên lớp màng mỏng, robot có cấu trúc với trọng lượng nhẹ, khả năng truyền động lực mạnh, bọ robot có khả năng linh hoạt bò qua các không gian hẹp, nhanh chóng di chuyển qua các địa hình phức tạp khác nhau, có khả năng phục hồi sau khi bị nghiền ép.

Còn theo ông Zi Chen, trợ lý giáo sư công nghệ tại Trường Kỹ thuật Thayer thuộc Đại học Dartmouth,  thiết kế robot dạng này cũng có khả năng điều chỉnh cho những ứng dụng chuyên biệt dễ dàng bằng các sửa đổi thiết kế theo yêu cầu nhiệm vụ.

Ví dụ, các nhà khoa học đã lắp thêm các chân, được chế tạo từ origami ổn định 2 trạng thái. Sáng tạo này cho phép bọ robot có thể di chuyển cả về phía trước hoặc phía sau khi các chân robot chuyển đổi giữa hai trạng thái ổn định cơ học. Hơn nữa, khi tạo ra kiểu cắt nhất định trên chân robots, có thể tăng đáng kể khả năng vượt qua những chướng ngại vật nhỏ.

Cách tiếp cận đơn giản nhưng sáng tạo này tạo thành một robot linh hoạt, có khả năng cơ động cao, không chỉ có thể đi đến những nơi mà robot cứng truyền thống không thể, mà còn có thể chống lại được các biến dạng cơ học trong quá trình khai thác sử dụng.

Bọ robot độc đáo này có thể mở ra hàng loạt các robot nhỏ, đơn giản nhưng ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực quan trọng như phát hiện / kiểm tra, tìm kiếm và cứu trợ và cứu hộ trong thảm họa.

Dự án đang được phát triển dưới sự lãnh đạo của GS Zi Chen, GS John XJ Zhang từ Trường Kỹ thuật Thayer tại Đại học Dartmouth, phối hợp với GS Kim Hoa Zhang từ Đại học Xi'an Jiaotong, Trung Quốc.