Robot tự lành trong vòng một phút

Nhóm nghiên cứu đứng đầu là Rob Shepherd, phó giáo sư cơ khí và kỹ thuật hang không vũ trụ ở khoa Kỹ thuật của Đại học Cornell muốn tạo ra robot có thể phát hiện hư hỏng bằng cảm biến quang học và một vật liệu composite. Họ kết hợp cảm biến và vật liệu để phát triển robot mềm tự lành. Kết quả nghiên cứu được công bố hôm 7/12 trên tạp chí Science Advances.

Các nhà nghiên cứu tạo ra robot mềm để nó có thể hoạt động lâu hơn ngay cả khi bị hư hỏng. "Phòng thí nghiệm của chúng tôi luôn tìm cách chế tạo robot bền và nhanh nhẹn hơn, nhờ đó chúng có thể hoạt động lâu dài với nhiều khả năng hơn. Vấn đề là nếu robot hoạt động trong thời gian dài, chúng sẽ tích lũy hư hỏng. Làm cách nào để chúng có thể xử lý những hư hỏng đó?", Shepherd chia sẻ.

Shepherd và cộng sự nhận thấy đầu tiên, robot phải biết có hư hỏng, từ đó biết nó cần sửa chữa. Ông sử dụng cảm biến sợi quang học có thể kéo căng từ Phòng thí nghiệm robot hữu cơ của ông để chế tạo robot mềm và nhiều bộ phận cần thiết khác. Cảm biến được sử dụng theo nhiều cách đa dạng, bao gồm thiết kế phần da có thể kéo căng.

Đèn LED được truyền qua ống dẫn sóng quang học, một cấu trúc dung để dẫn ánh sang. Sau đó, diode quang học, một loại diode bán dẫn, phát hiện thay đổi trong cường độ chum sang để xác định khi nào vật liệu bị biến dạng hoặc hư hỏng. Ống dẫn sóng vẫn có thể truyền ánh sáng ngay cả khi bị đâm hoặc cắt.

Nhóm nghiên cứu kết hợp cảm biến với polyurethane urea elastomer, vật liệu đàn hồi kết hợp các liên kết hydro giúp lành nhanh và disulfide để tăng độ bền. Việc tích hợp các vật liệu tạo ra SHeaLDS, ống dẫn sáng tự lành dùng cho cảm biến chủ động.

SHeaLDS có khả năng tự lành nếu bị cắt mà không cần tác động từ bên ngoài. Nhóm nghiên cứu lắp đặt SHeaLDS trên một robot mềm để kiểm tra nó hoạt động như thế nào. Robot trông giống một con sao biển 4 chân và trang bị bộ kiểm soát phản hồi. Các nhà nghiên cứu đâm thủng một chân của robot 6 lần. Robot có thể phát hiện hư hỏng và tự lành sau mỗi lần. Nó chỉ mất khoảng một phút để chữa lành. Robot cũng điều chỉnh dáng đi tự động sau khi phát hiện hư hỏng.

Shephard và cộng sự dự định tích hợp SHeaLDS với thuật toán học máy có thể nhận biết trải nghiệm thực tế. Họ hy vọng robot tương lai không chỉ có khả năng tự lành mà còn có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ hơn.