Kỹ thuật cắt giấy cổ đại Nhật Bản đang được ứng dụng để chế tạo robot mềm, chuyển động mượt mà như rắn thật

Kirigami là loại hình nghệ thuật từ giấy có nguồn gốc Nhật Bản, "kiri" có nghĩa là cắt, "kami" là giấy.

Cụ thể hơn, kirigami sử dụng những đường cắt đã ước lượng hoặc in trước trên giấy, gấp lại để tạo nên tác phẩm hoàn chỉnh. Thông thường, đường cắt được ký hiệu bằng nét liền, đường gấp là nét đứt.

Kirigami

Dù là loại hình nghệ thuật cổ đại nhưng kirigami đã được chứng minh có thể đem lại lợi ích trong lĩnh vực giáo dục, nghệ thuật, toán học, sơ đồ. Giúp người theo đuổi kirigami có tư duy khái quát hơn về không gian, cấu trúc đối xứng, tưởng tượng ảnh ảo...

Không giống như origami, kirigami sử dụng đường cắt thay vì gập để tạo nên kết quả mong muốn. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Harvard đã ứng dụng môn nghệ thuật cổ đại này để tạo nên một loại robot hình ống có chuyển động mềm mại, không thua gì rắn thật.

Rõ ràng, đây không phải là lần đầu tiên robot lấy cảm hứng từ rắn được tạo ra. Trong những năm gần đây, robot cứu hộ và bảo dưỡng dưới nước hình rắn đã được phát triển. Ngoài ra, kirigami đã được ứng dụng trong pin năng lượng mặt trời và nano graphene.

Bí quyết cho chuyển động mượt mà của loại robot này chính là lớp "da" của nó. Khi trườn, kết cấu kirigami phẳng biến đổi thành dạng 3D, tiếp xúc và bám đường tốt hơn nhiều lần cách robot bình thường di chuyển.

Ahmad Rafsanjani, đến từ Trường Kỹ thuật và Khoa học ứng dụng John A. Paulson thuộc Đại học Harvard, cho biết: "Chúng tôi đã chỉ ra rằng ưu điểm của kirigami có thể được tích hợp vào các robot, giúp chúng vận động theo cách đơn giản, nhanh và rẻ hơn hầu hết các kỹ thuật trước đó."

Sự đơn giản đến từ thực tế là robot này chỉ cần một động cơ duy nhất để di chuyển, không giống như các robot mềm tương tự mà đòi hỏi nhiều động cơ hơn.

 Chế tạo

 Các nhà nghiên cứu đã sử dụng máy cắt laser để tạo nên hàng loạt những đường cắt nhỏ trên một tấm nhựa theo đúng phương pháp kirigami.

Sau đó, tấm nhựa được bọc quanh một ống silicone có khả năng phình lên và xẹp xuống. Khi ống silicone phồng lên, vết cắt sẽ bật lên và bám xuống mặt đất. Khi xẹp xuống, robot sẽ tiến lên phía trước. Ống silicone được bọc bằng sợi Kevlar giúp robot giữ được hình dạng.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm nhiều vết cắt khác nhau để tìm ra kết quả tốt nhất. Sau vết cắt hình tròn và tam giác, các nhà nghiên cứu chuyển sang hình thang và tạo ra kết quả đáng kinh ngạc. Vết cắt hình thang giúp "làn da" của robot bám chặt hơn xuống bề mặt, di chuyển được xa hơn.

Sau vết cắt hình tròn và tam giác, các nhà nghiên cứu chuyển sang hình thang và tạo ra kết quả đáng kinh ngạc

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm cả nguyên mẫu có dây và không dây. Những phiên bản có dây được sử dụng để cung cấp không khí cho ống silicone. Để tạo ra phiên bản không dây, nguồn cấp điện, cơ cầu điều khiển và cảm biến sẽ được tích hợp ở đuôi.

Hy vọng, loại robot mềm sử dụng kỹ thuật kirigami như của Harvard sẽ được sử dụng để khám phá những địa hình nguy hiểm trong tìm kiếm cứu hộ, thậm chí thu nhỏ lại nhiều lần để thực hiện các phương pháp y tế xâm lấn phức tạp.

Theo News Atlas