Robot lấy cảm hứng từ các sinh vật biển

Loại robot đặc biệt với thiết kế nhẹ nhàng, linh hoạt, có thể bơi nhanh như mực và sứa hứa hẹn mở ra những khả năng khám phá dưới nước mới.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Southampton và Đại học Edinburgh đã phát triển robot mới có thể tự đẩy mình qua dòng nước theo cách thức giống như loài sứa mặt trăng Aurelia aurita, “vận động viên” bơi lội xuất sắc nhất trong tự nhiên, thường làm. Kết quả nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí Science Robotics.

“Niềm đam mê đối với các sinh vật biển như mực, sứa, bạch tuộc và ứng dụng các đặc điểm của chúng vào việc chế tạo robot đang tăng lên rất nhiều bởi vì chúng khá độc đáo. Thiếu cấu trúc xương hỗ trợ đã không ngăn cản chúng có được những kỳ tích bơi lội xuất sắc”, Francesco Giorgio, đồng tác giả nghiên cứu, tiến sĩ tại Trường Kỹ thuật thuộc Đại học Edinburgh, nói.

Robot mới được đánh giá là “chiếc tàu lặn” đầu tiên chứng minh lợi ích của việc dùng cộng hưởng cho động cơ đẩy dưới nước. Cộng hưởng ở đây đề cập đến những rung động lớn xảy ra khi tác dụng một lực ở tần số lý tưởng. Điều này cho phép robot sử dụng rất ít năng lượng nhưng lại có thể tạo ra các tia nước lớn để tự đẩy mình về phía trước.

Cơ chế đơn giản nhưng hiệu quả của robot mới bao gồm màng cao su bao quanh tám đường gân linh hoạt theo công nghệ in 3D để cùng nhau tạo thành một dạng “chuông đẩy”. Một pít-tông nhỏ được gắn ở nửa trên của robot sẽ gõ nhẹ vào chuông này nhiều lần để nó mở rộng rồi sau đó lại co trở lại. Đặc điểm này bắt chước kỹ thuật bơi của loài sứa và tạo ra các tia chất lỏng để đẩy robot di chuyển qua dòng nước. Khi pít-tông hoạt động với tần số chính xác, robot có thể di chuyển với một chiều dài cơ thể mỗi giây, phù hợp với hiệu suất của loài sứa mặt trăng Aurella aurita.

Các thử nghiệm mới nhất cho thấy robot mới hoạt động hiệu quả hơn từ 10 đến 15 lần so với các phương tiện nhỏ dưới nước khác thường chạy bằng cánh quạt. Mức hiệu quả gia tăng này cùng với lợi ích bổ sung của thiết kế vỏ ngoài mềm mại, linh hoạt sẽ giúp robot mới trở nên lý tưởng để hoạt động gần những môi trường nhạy cảm như rạn san hô, địa điểm khảo cổ, hoặc ở những vùng nước đông người bơi.

“Những nỗ lực trước đây để phát triển robot dưới nước với hệ thống phun tia đều thực hiện việc đẩy nước thông qua một ống cứng, nhưng chúng tôi muốn tiến xa hơn nên đã áp dụng tính đàn hồi và cộng hưởng để bắt chước các đặc điểm sinh học tự nhiên. Tôi thực sự ngạc nhiên với kết quả đạt được. Tôi đã tự tin rằng thiết kế mới sẽ hoạt động, nhưng hiệu quả thực tế của robot mới lớn hơn nhiều so với những gì tôi mong đợi”, Thierry Bujard, đồng tác giả, nghiên cứu sinh ngành Kiến trúc Hải quân tại Đại học Southampton, nói.

Gabriel Weymouth, tiến sĩ, phó giáo sư Trường Kỹ thuật thuộc Đại học Edinburgh, người giám sát dự án nghiên cứu, cho biết thêm, thập niên qua đã chứng kiến sự gia tăng đáng kể về số lượng nghiên cứu robot lấy cảm hứng từ sinh học, ví dụ như “Big Dog” của Boston Dynamic, bởi vì chúng có khả năng linh hoạt hơn nhiều so với các loại robot tiêu chuẩn trong ngành. “Vẫn còn nhiều thách thức và khả năng thú vị để khám phá với công nghệ robot mềm dưới nước. Chúng tôi đang tìm cách mở rộng khái niệm đằng sau loại robot này thành một phương tiện có thể hoàn toàn tự điều khiển, cảm nhận và điều hướng môi trường của nó”.

Theo thanhnien