Cấu tạo robot mềm lấy cảm hứng từ sứa. Ảnh: Đại học Bắc Carolina.
Theo mô tả trên tạp chí Advanced Materials Technologies, robot sứa được thiết kế với polymer ứng suất trước - phương pháp mới làm tăng thêm sức mạnh cho robot thân mềm, giúp chúng bơi nhanh hơn cả sinh vật sống.
"Nghiên cứu trước đây của chúng tôi tập trung vào việc chế tạo robot thân mềm mô phỏng loài báo. Tốc độ của nó tuy nhanh nhưng phần cột sống bên trong vẫn rất cứng nhắc", tác giả chính của nghiên cứu Jie Yin, trợ lý giáo sư ngành kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại Đại học Bắc Carolina cho hay.
"Chúng tôi muốn tạo ra một loại robot thân mềm hoàn toàn, không có xương sống bên trong, nhưng vẫn sử dụng mô hình chuyển đổi giữa hai trạng thái ổn định để khiến nó di chuyển nhanh hơn và mạnh mẽ hơn. Trong nghiên cứu lần này, nguồn cảm hứng của chúng tôi đến từ sứa biển".
Để chế tạo robot mới, Yin cùng các cộng sự đã ghép hai lớp polymer có cùng nguồn gốc vật liệu. Trong đó, một lớp được kéo căng để tạo ứng suất trước cho hỗn hợp polymer; lớp thứ hai là polymer nguyên chất có chứa một ống dẫn không khí.
"Chúng tôi không những có thể làm cho robot uốn cong linh hoạt bằng cách bơm không khí vào lớp thứ hai, mà còn kiểm soát được chiều hướng bằng cách điều chỉnh độ dày tương đối của lớp ứng suất", Yin giải thích.
Cụ thể hơn, bằng cách kéo dài lớp polymer - kéo mỗi đầu về hai phía đối ngược - các nhà khoa học có thể tạo ra các lớp có hình dạng cong vênh khác nhau. Khi được kết hợp với một lớp khác dày hơn và không bị kéo căng, lớp cong vênh này sẽ tạo thành hình dạng giống như khuôn miệng cười nếu không khí được bơm vào. Trong trường hợp lớp thứ hai mỏng hơn, khi bơm khí vào ta sẽ thấy hai đầu của lớp cong vênh uốn xuống dưới, tạo thành hình dạng giống như đang cau mày.
Ở trạng thái thư giãn, đĩa thân mềm của robot có vẻ ngoài giống như một chiếc bát nông, với vòm cong hướng lên trên. Khi ống dẫn không khí được kích hoạt, phía bên ngoài đĩa bị uốn cong xuống, đẩy robot di chuyển trong nước. Trong quá trình thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đo được vận tốc của robot là hơn 5 cm/s, gần gấp đôi tốc độ của ba loài sứa được phân tích trong dự án này.
Thử nghiệm hoạt động của các robot mềm. Video: Đại học Bắc Carolina.
Các nhà khoa học cũng ứng dụng phương pháp này để tạo ra một mẫu robot kẹp có khả năng cầm nắm. Trong khi hầu hết các robot kẹp khác cần năng lượng để duy trì trạng thái giữ đồ vật, robot mềm mới lại có thể kẹp chặt chúng ngay cả trong trạng thái thư giãn. Nhóm nghiên cứu chỉ cần kích hoạt ống dẫn không khí để robot giải phóng đồ vật.
"Ưu điểm của mô hình này là robot không cần năng lượng để giữ vật thể trong quá trình vận chuyển. Nhờ đó, nó hoạt động hiệu quả hơn", Yin nhấn mạnh.
Đoàn Dương (Theo UPI)