MỸ – Một robot nhỏ, mềm mại, linh hoạt có thể bò qua những nơi đổ nát sau thiên tai để tìm kiếm nạn nhân bị mắc kẹt, hoặc di chuyển bên trong cơ thể người để đưa thuốc, có vẻ như khoa học viễn tưởng, nhưng một nhóm quốc tế do các nhà nghiên cứu tại Đại học Penn State (Pennsylvania State University, Mỹ) đứng đầu, tiên phong trong việc chế tạo những robot thích ứng như vậy bằng cách tích hợp các thiết bị điện tử linh hoạt với chuyển động được điều khiển bằng từ tính.

Những robot nhỏ này sử dụng từ tính để di chuyển và khám phá những không gian hẹp, có khả năng bao gồm cả những nơi đổ nát sau thiên tai hoặc di chuyển trong cơ thể con người.

Robot mềm, không giống như robot cứng truyền thống, được làm từ vật liệu linh hoạt mô phỏng chuyển động của các sinh vật sống. Tính linh hoạt này khiến chúng trở nên lý tưởng để di chuyển trong không gian hẹp, chẳng hạn như khu vực sau thiên tai hoặc các môi trường phức tạp trong cơ thể con người. Tuy nhiên, theo ông Huanyu “Larry” Cheng, Phó Giáo sư Khoa học Kỹ thuật và Cơ học James L. Henderson, Jr. Memorial tại Đại học Penn State, việc tích hợp các cảm biến và thiết bị điện tử vào các hệ thống linh hoạt này đã đặt ra một vấn đề.

Phó Giáo sư Huanyu đã nói rằng: “Vấn đề lớn nhất là làm cho robot trở nên thông minh. Đối với hầu hết các ứng dụng, robot mềm là hệ thống giao tiếp một chiều, nghĩa là chúng dựa vào điều khiển bên ngoài để điều hướng qua các môi trường phức tạp. Mục tiêu của chúng tôi là tích hợp các cảm biến thông minh để những robot này có thể tương tác với môi trường xung quanh và hoạt động với sự can thiệp tối thiểu của con người”.

Yếu tố chính giúp những robot này thông minh hơn nằm ở việc tích hợp các thiết bị điện tử linh hoạt, cho phép thực hiện các tính năng chính của chúng.

Phó Giáo sư Huanyu, đồng tác giả liên hệ của dự án nghiên được công bố trên tạp chí Nano-Micro Letters, nói tiếp: “Chúng tôi muốn thiết kế một hệ thống mà robot mềm và thiết bị điện tử linh hoạt hoạt động cùng nhau một cách liền mạch. Thiết bị điện tử truyền thống thì cứng nhắc, khiến việc tích hợp trở nên khó khăn. Giải pháp của chúng tôi là phân phối các thành phần điện tử theo cách duy trì được tính linh hoạt của robot trong khi vẫn duy trì hiệu suất mạnh mẽ”.

Phó Giáo sư Huanyu và nhóm của ông đã quay video về các robot đang hoạt động, ghi lại hành vi năng động của chúng khi chúng bò và lăn thành một quả bóng để di chuyển theo một lộ trình đơn giản. Các robot di chuyển bằng vật liệu từ cứng được nhúng trong cấu trúc linh hoạt, cho phép chúng phản ứng theo dự đoán với từ trường bên ngoài. Bằng cách điều chỉnh cường độ và hướng của từ trường, các nhà nghiên cứu có thể điều khiển chuyển động của robot, chẳng hạn như uốn cong, xoắn hoặc bò, mà không cần nguồn điện tích hợp hoặc kết nối vật lý như dây.

 

Một rào cản lớn trong việc phát triển công nghệ này là tìm ra cách để các thiết bị điện tử linh hoạt, không cản trở chuyển động của robot.

Phó Giáo sư Huanyu nói tiếp: “Mặc dù chúng tôi thiết kế các thiết bị điện tử để có thể linh hoạt, nhưng độ cứng của chúng vẫn lớn hơn hàng trăm đến hàng nghìn lần so với vật liệu robot mềm. Để khắc phục điều này, chúng tôi phân phối các thiết bị điện tử trên toàn bộ cấu trúc, giảm tác động của chúng lên chuyển động”.

Một vấn đề khác là ngăn chặn nhiễu điện không mong muốn, có thể làm gián đoạn cách thức hoạt động của thiết bị hoặc hệ thống điện tử. Sự nhiễu này đến từ các nguồn bên ngoài, như các thiết bị điện tử khác hoặc tín hiệu không dây. Sự nhiễu như vậy sẽ cản trở chuyển động và ảnh hưởng đến hiệu suất của cảm biến.

Phó Giáo sư Huanyu đã nói rằng: “Từ trường rất quan trọng để kiểm soát chuyển động, nhưng chúng cũng có thể làm gián đoạn các tín hiệu điện tử. Chúng tôi phải thiết kế cẩn thận bố cục điện tử để giảm thiểu những tương tác này, đảm bảo rằng các cảm biến vẫn hoạt động ngay cả khi có từ trường mạnh”.

Với sự can thiệp từ tính được giảm thiểu, robot có thể được điều khiển từ xa bằng trường điện từ hoặc nam châm cầm tay – điều này hạn chế sự can thiệp của con người mà chúng cần. Ngoài ra, các cảm biến tích hợp cho phép chúng phản ứng tự động với các tín hiệu môi trường. Ví dụ, trong tìm kiếm và cứu nạn, chúng đủ thông minh để điều hướng các mảnh vỡ bằng cách phát hiện nhiệt hoặc chướng ngại vật. Trong các ứng dụng y tế, chúng có thể phản ứng với các thay đổi về độ pH hoặc áp suất, đảm bảo cung cấp thuốc chính xác hoặc thu thập mẫu chính xác.

Bước tiếp theo của nhóm Phó Giáo sư Huanyu là cải tiến công nghệ cho các ứng dụng như vậy – bao gồm cả việc tạo ra “robot pill” (tạm dịch là ‘viên thuốc robot’).

Đồng tác giả, ông Suk-Won Hwang đã nói rằng: “Một trong những ứng dụng tiềm năng hấp dẫn nhất là các thiết bị cấy ghép trong lĩnh vực y tế. Chúng tôi đang nghiên cứu thu nhỏ hệ thống để phù hợp với mục đích sử dụng y sinh. Hãy tưởng tượng một hệ thống robot nhỏ có thể nuốt như một viên thuốc, di chuyển qua đường tiêu hóa và phát hiện bệnh hoặc đưa thuốc chính xác đến nơi cần thiết”.

Theo các nhà nghiên cứu, công nghệ này có thể cung cấp một giải pháp thay thế ít xâm lấn hơn cho các quy trình chẩn đoán truyền thống như sinh thiết, thu thập dữ liệu trực tiếp từ bệnh nhân theo thời gian thực.

Phó Giáo sư Huanyu nói thêm: “Với các cảm biến tích hợp, những robot này có thể đo độ pH, phát hiện các bất thường và thậm chí đưa thuốc đến các vị trí chính xác bên trong cơ thể. Điều đó có nghĩa là ít phẫu thuật xâm lấn hơn và các phương pháp điều trị có mục tiêu hơn, cải thiện kết quả cho bệnh nhân”.

Phó Giáo sư Huanyu cũng hình dung ra những ứng dụng trong tương lai của phương pháp điều trị mạch máu.

Phó Giáo sư Huanyu kết luận: “Nếu chúng ta có thể làm cho những con robot này nhỏ hơn nữa, chúng có thể được tiêm vào mạch máu để điều trị các bệnh tim mạch hoặc đưa thuốc trực tiếp đến các vùng bị ảnh hưởng. Điều đó sẽ mở ra những khả năng hoàn toàn mới cho các phương pháp điều trị y tế không xâm lấn”.

Để xem các tin bài khác về “Robot”, vui lòng nhấn vào đây.

 

Nguồn: Electronics Online

Lưu ý: 

Để xem và khai thác hiệu quả nội dung của video clip nói trên (từ YouTube/ một dịch vụ của Google), Quý vị có thể thực hiện các bước sau:
1. Nếu tốc độ internet nhanh, có thể mở chế độ xem toàn màn hình bằng cách nhấn vào khung [ ] tại góc phải (phía dưới góc phải của video)
2. Chọn chế độ hình ảnh tốt nhất của đoạn video, hãy click vào hình bánh xe răng cưa và chọn chất lượng cao hơn (hoặc HD) theo ý muốn
3. Để hiển thị nội dung phụ đề, nhấn vào nút biểu tượng phụ đề [cc]. Một số video không có chức năng này sẽ không có biểu tượng phụ đề.
4. Quý vị có thể nghe hiểu tiếng Anh và có nhu cầu chia sẻ thông tin đến cộng đồng, hãy hỗ trợ techMAG biên dịch nội dung video và gửi cho chúng tôi để có cơ hội đăng thông tin lên technologyMag.net