Sáng chế kẹp động khiến bàn tay robot linh hoạt hơn

Mặc dù đây là một chủ đề trọng tâm trong nhiều thập kỷ, nhưng viễn cảnh robot làm việc thay con người vẫn chưa thành hiện thực, nguyên nhân chính là các công nghệ chế tạo robot không thể chế tạo được các độ cứng rắn và áp lực khác nhau lên đối tượng như con người. Vấn đề này rất quan trọng khi xử lý các vật liệu mỏng manh, dễ vỡ.

Cách đây không lâu, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Buffalo (UB), New York sáng chế được công nghệ kẹp động (Dynamic gripper), kết gắn trên cánh tay robot, có thể ngăn ngừa thiệt hại hoặc phá hỏng các vật liệu dễ vỡ khi xử lý đối tượng. Phó giáo sư UB về kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ, ông Ehsan Esfahani giải thích phương pháp va chạm với vật thể của robot tương tự như bàn tay con người.

"Dụng cụ cầm nắm robot của chúng tôi mô phỏng lại khả năng điều chỉnh độ cứng ngón tay robot cầm nắm. Bàn tay robot cầm nắm (kẹp động) được thiết kế để các thiết bị có thể phối hợp làm việc cùng với con người", ông nói. "các robot sẽ là phương tiện hỗ trợ con người, vì vậy phải đảm bảo công việc thuận lợi an toàn, những robot kẹp động có độ cứng thay đổi sẽ giúp đạt được mục đích đặt ra."

Các nhà khoa học thuộc nhóm nghiên cứu, trong bài giới thiệu sản phẩm trên trang IEEE Giao dịch Điện tử công nghiệp (IEEE Transactions on Industrial Electronics) giải thích, robot hai ngón kẹp hoạt động bằng cách hấp thụ năng lượng khi va chạm với vật thể đối tượng. Cơ chế hấp thụ này ngăn chặn bất cứ vật gì robot đang kẹp giữ bị phá vỡ, do đó hoạt động của robot sẽ an toàn hơn cho những nhân viên làm việc xung quanh.

Bàn tay robot thông thường có công cụ kẹp "gripper " được cố định tại chỗ. Bàn tay robot do nhóm nghiên cứu chế tạo có khác biệt là mỗi thanh kẹp robot đều có đế từ tính. Mỗi đế từ tính lắp đặt giữa hai nam châm neodymium, những nam châm này sẽ đẩy lùi thanh kẹp robot.

Khoảng cách không gian giữa các nam châm hoạt động giống như một lò xo, tạo ra một lực đẩy ngược khi tay robot cầm kẹp vật thể hoặc va chạm với vật thể khác tạo ra ngoại lực. Độ cứng vững của tay cầm robot cũng có thể được điều chỉnh bằng cách tăng hoặc giảm khoảng cách giữa các nam châm.

Trong một bài viết mới, hai nhà khoa học Esfahani và Amirhossein Memar, cựu tiến sĩ triết của UB, phó tiến sĩ kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ đã viết về tính năng kỹ thuật đảm bảo an toàn, mô tả một thử nghiệm gần đây nhất với một vật thể rất mỏng manh:

Trong một thí nghiệm, các kỹ sư đặt một thanh mì spaghetti ngắn theo chiều dọc giữa các ngón tay bàn tay robot có (dynamic gripper). Khi các ngón tay va chạm với một vật cố định, bàn tay robot phát hiện ngoại lực bên ngoài, nam châm điều chỉnh vị trí ngón tay, tạm thời giảm độ cứng của các ngón tay kẹp và hấp thụ một phần năng lượng từ va chạm.

Thử nghiệp thiết bị công nghệ robot Kẹp động của nhóm nghiên cứu University at Buffalo. Video University at Buffalo

Các nhà nghiên cứu cho biết, phát minh công nghệ này có thể gắn vào các dây chuyền lắp ráp của ngành công nghiệp lắp ráp ô tô và các thiết bị điện tử, cũng như nông nghiệp. Công nghệ đế từ nam châm  có thể được gắn vào bàn tay robot hiện có trên thị trường công nghệ, đây sẽ là một cải tiến với chi phí ít tốn kém hơn cho các công ty đang sử dụng robot thông thường, hơn hẳn việc thay thế các thiết bị hiện có để mua robot mới với khoản đầu tư lớn hơn rất nhiều lần.