Robot, được chế tạo trên vật liệu mềm thường có khả năng tái tạo hình dáng ban đầu, dễ dàng chuyển động và có khả năng hoạt động như con người và động vật. Hiện nay, các nhà khoa học đã chế tạo vô số robot mềm nhưng đại đa số những robot này khó sản xuất trên quy mô lớn do chi phí linh kiện cao hoặc quy trình chế tạo phức tạp.

Theo Tech Xplore, các nhà khoa học thuộc Đại học Coimbra ở Bồ Đào Nha gần đây đã phát triển một bàn tay robot mềm mới, có giá thành phù hợp và dễ chế tạo hơn. Thiết kế của nhóm nghiên cứu, được giới thiệu trong một bài báo khoa học, đăng trên tạp chí Cyborg và Bionic Systems, tích hợp bộ truyền động mềm với bộ khung ngoài, cả hai bộ phận đều có thể được sản xuất bằng kỹ thuật, có thể được triển khai trên quy mô công nghiệp.

GS-TS Pedro Neto, một trong những nhà khoa học thực hiện nghiên cứu, trong cuộc phỏng vấn với Tech Xplore nói: “Hầu hết các robot đều được làm bằng vật liệu cứng. Nhưng khi quan sát động vật, chúng tôi nhận thấy cơ thể của loài vật có thể bao gồm phần cứng (bộ xương) và phần mềm (như cơ bắp). Một số động vật, như giun đất, hoàn toàn sử dụng thân mềm. Lấy cảm hứng từ thiên nhiên, chúng tôi dự đoán rằng thế hệ robot tiếp theo sẽ là sự kết hợp những bộ phận làm từ vật liệu mềm hoặc trong một số trường hợp nhất định, robot hoàn toàn có thể có thân mềm.”

So với robot cứng, hệ thống robot mềm an toàn hơn và có thể cùng tồn tại tốt hơn với con người hoặc động vật ở cả môi trường ngoài trời và trong nhà. Ví dụ: nếu robot va chạm với con người, động vật hoặc đồ vật trong một môi trường hoạt động, những robot này sẽ ít có khả năng gây thiệt hại hoặc thương tích đáng kể cho con người hoặc động vật sống.

Mục đích nghiên cứu gần đây của GS Neto và các đồng nghiệp là phát triển một bàn tay robot mềm mới vừa an toàn trong xử lý các đối tượng khác nhau vừa có giá cả phải chăng. Theo lý thuyết, một bàn tay máy mềm sẽ dễ dàng triển khai trên quy mô lớn, có khả năng sử dụng trong nhiều ứng dụng, thúc đẩy sự đổi mới trong lĩnh vực công nghệ robot.

GS Neto giải thích: “Chúng tôi sử dụng phương pháp Phân tích phần tử hữu hạn, một kỹ thuật kết hợp toán học cao cấp để mô phỏng các hiện tượng vật lý tác động lên một bộ phận hoặc vật thể ảo nhằm tối ưu hóa thiết kế trước khi chế tạo bàn tay về mặt vật lý, giảm chi phí tạo mẫu.”

Để chế tạo bàn tay, nhóm nghiên cứu sử dụng công nghệ in 3D thông thường, áp dụng phương pháp in trực tiếp một số thành phần của robot bằng vật liệu mềm và in khuôn bằng vật liệu cứng với chất lượng cao.

Bàn tay robot mềm do Neto và đồng nghiệp được chế tạo từ nhiều vật liệu khác nhau. Cấu trúc được thiết kế chi tiết nhằm tái tạo hình dáng và chức năng của bàn tay con người, tái tạo các chuyển động và khả năng khéo léo của bàn tay.

Ông Neto cho biết: “Cấu hình của bàn tay robot bao gồm 5 bộ truyền động mềm, mỗi bộ truyền động tương ứng với một ngón tay và một bộ xương ngoài để tạo ra khả năng uốn cong của ngón tay. Bộ điều khiển BẬT-TẮT duy trì các góc uốn xác định của ngón tay, cho phép bàn tay nắm chặt những vật thể có hình dạng, trọng lượng và kích thước khác nhau hiệu quả."

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện các đánh giá hiệu suất của bàn tay robot trong hàng loạt mô phỏng và thí nghiệm. Kết quả ban đầu thu được đầy hứa hẹn, bàn tay có thể nắm bắt thành công nhiều vật thể có hình dạng, trọng lượng và kích cỡ khác nhau.

GS Neto giải thích: “Kết quả quan trọng nhất là hệ thống thiết kế - chế tạo tích hợp sử dụng kỹ thuật Phân tích phần tử hữu hạn để tối ưu hóa thiết kế trước khi chế tạo. Thành quả này mở ra khả năng chế tạo bàn tay robot mềm đồng thời giảm chi phí và loại bỏ các quy trình thiết kế - chế tạo thông thường, dựa trên quy trình chế tạo - thử nghiệm lặp đi lặp lại tốn nhiều tài nguyên."

Trong tương lai, kỹ thuật chế tạo bàn tay robot mềm do nhóm nghiên cứu này phát triển có thể được các nhóm nghiên cứu học thuật và các nhà nghiên cứu robot sử dụng để thử nghiệm những thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI) mới và những công cụ tính toán khác, có thể nâng cao khả năng làm việc của robot tương tự con người. Hơn thế nữa, thiết kế bàn tay robot mềm mở ra những đường hướng mới cho khả năng chế tạo robot hình người với chi phí thấp, trở thành robot dịch vụ hỗ trợ con người trong những hoạt động chung hàng ngày.

GS Neto cho biết thêm: “Những nghiên cứu tiếp theo của chúng tôi sẽ tập trung vào tối ưu hóa kỹ thuật chế tạo các bộ truyền động và cảm biến mềm, nâng cao khả năng sử dụng cánh tay robot mềm với nhiều đối tượng hơn. Công nghệ điều khiển robot mềm bằng trí tuệ nhân tạo (AI) là một chủ đề nghiên cứu đặc biệt quan trọng khác mà nhóm đang thực hiện.”