Áp dụng nghệ thuật gấp giấy origami của Nhật, các nhà nghiên cứu tạo ra robot dẻo có thể nâng được vật nặng gấp 1.000 lần trọng lượng cơ thể

Robot dẻo là một trong những lĩnh vực nghiên cứu hứa hẹn trong nhiều năm qua. Tuy nhiên, chúng thiếu một đặc tính rất quan trọng với robot đó là sức mạnh. Mới đây, các nhà khoa học tới từ MIT CSAIL và Viện Wyss của Harvard đã trình làng một cách mới giúp robot dẻo có thể nâng được vật có trọng lượng gấp 1.000 lần cơ thể chúng.

Trong một báo cáo đăng trên tạp chí PNAS, các nhà nghiên cứu mô tả một loại cơ nhân tạo dẻo có thể được sử dụng để chế tạo robot dẻo. Mỗi cơ này chứa một túi chứa cấu trúc gập theo kiểu origami với chức năng như bộ xương. Phần còn lại của túi được lấp đầy bằng không khí hoặc chất lỏng. Khi áp lực bên trong túi được giảm bằng cách bơm khí/chất lỏng ra ngoài, toàn bộ cấu trúc origami sẽ sụp xuống và co lại giống như cơ ở tay và chân con người.

Dù nghe có vẻ không phải là một công thức tạo ra sức mạnh nhưng cơ nhân tạo này mạnh mẽ hơn nhiều so với cơ thật. Chúng có khả năng nâng vật nặng gấp 1.000 lần trọng lượng của.

"Robot dẻo có rất nhiều tiềm năng nhưng hiện tại một trong những hạ chế của chúng là sức mạnh", Giáo sư Daniela Rus, giám đốc CSAIL, người dẫn đầu nghiên cứu chia sẻ. "Chúng an toàn, nhẹ nhưng không giỏi trong việc nâng vật nạng. Cách tiếp cận mới này giúp chúng tôi tạo ra các robot vừa mạnh mẽ vừa mềm dẻo".

Loại cơ mới có rất nhiều tiềm năng và rõ ràng nhất chính là có thể được dùng để tạo ra robot trong các kho hàng và các hoạt động hậu cần, nơi chúng có thể xử lý các đồ vật dễ vỡ và cần nhẹ nhàng như đồ thủy tinh và trái cây. Chúng cũng hữu ích trong việc cầm nắm các vật có hình dáng bất thường, một thách thức mà Amazon đang tổ chức cuộc thi hàng năm để tìm hướng giải quyết.

Hiện tại, để giải quyết vấn đề, một số nhà nghiên cứu sử dụng robot với cốc hút chân không để xử lý các vật có hình dáng bất thường trong khi số khác sử dụng AI để thử và tính toán cách tốt nhất để cầm/nắm. Tuy nhiên, robot dẻo giải quyết vấn đề này rất đơn giản, chỉ cần đưa tay ra và nắm lấy vật thể như cách con người hay làm.

"Cánh tay của robot dẻo có thể quấn quanh đối tượng bất kể nó có hình dạng như thế nào", Rus nói. Xương origami mới sẽ giúp những cánh tay rotbot dẻo này trở nên hữu ích hơn do chúng có thể cầm/nắm các vật có trọng lượng lớn.

Mặc dù vậy, loại cơ nhân tạo với xương origami này cũng vẫn còn những hạn chế. Do tính chất dẻo nên chúng không dễ để điều khiển và lập trình lại giống như robot thông thường. Hướng di chuyển của nó hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc bên trong và một khi nó được tạo ra sẽ không thể thay đổi. "Bạn tạo ra các mô hình di chuyển khác biệt trong bộ xương để xác định cách hệ thống này hoạt động", Rus nói. Nói cách khác, bạn phải gấp cấu trúc origami bên trong để nó di chuyển theo hướng bạn thích.

Cách giải quyết cho vấn đề này là sử dụng các thuật toán để tìm ra cấu trúc origami có thể gấp gần như vô hạn hình dáng khác nhau, để các cơ này có thể thực hiện những chuyển động phức tạp như xoay, xoắn... Dẫu vậy, điều này vẫn cho thấy cơ nhân tạo chưa linh hoạt và dễ thích nghi như các robot công nghiệp hiện có.

Bất chấp những hạn chế, sức mạnh và khả năng kết hợp dễ dàng với nhau của robot dẻo với cơ nhân tạo có tiềm năng rất lớn. "Chúng tôi đã thử kết hợp bốn dải cơ thành một cánh tay với cái kẹp có thể nâng cả một chiếc lốp xe", Rus nói. "Nếu chúng tôi đặt một khớ nối ở đó và thêm một cánh tay khác, một điều có thể dễ dàng thực hiện, chúng tôi không chỉ nhấc được chiếc lốp mà còn có thể di chuyển nó để đặt ở bất cứ đâu".

Mục tiêu tiếp theo của nhóm nghiên cứu là tạo ra một chú voi robot khổng lồ bằng loại cơ nhân tạo mới này. "Nó chỉ to bằng con người nhưng linh hoạt và mạnh mẽ như một chú voi thực sự", Rus nói.