Chế tạo thành công robot có thể “biến hình”

Hầu hết các robot hiện có được thiết kế để thực hiện một công việc cụ thể. Thiết kế của chúng không cung cấp khả năng thay đổi hoặc khả năng thích ứng trong giới hạn rất hẹp. Tuy nhiên, các chuyên gia đến từ Đại học Bách khoa Virginia (Mỹ) đã tạo ra một robot mềm có điều kiện, không có những khuyết điểm như vậy. Loại robot mới này có thể thay đổi hình dạng để thích nghi với môi trường như: di chuyển trên mặt đất, bơi trong  nước và bay trên bầu trời.

Chìa khóa của những tính năng ưu việt trên đến từ một loại polyme đàn hồi thuộc hợp kim kim loại thể chuyển từ rắn sang lỏng và ngược lại, chúng lấp đầy các lỗ rỗng của các bộ phận quan trọng trong cấu trúc của robot.

Việc tạo ra một robot biến hình như vậy bắt đầu từ việc tìm kiếm một loại vật liệu có khả năng thay đổi hình dạng, cố định và giữ nó trong một thời gian dài. Cơ sở của loại vật liệu này là một lớp màng đàn hồi dày, trên bề mặt có các hình tam giác, gợi nhớ đến kirigami (một loại hình nghệ thuật giấy có nguồn gốc từ Nhật Bản).

Lõi của chất đàn hồi này bao gồm nhiều khoang tạo thành một mạng lưới chứa đầy một hợp kim kim loại có nhiệt độ nóng chảy rất thấp. Ngoài ra trong thành phần của vật liệu này còn có các lò sưởi được làm bằng một loại dây mỏng đặc biệt.

Vật liệu tổng hợp phức tạp này là cơ sở để gắn các ổ đĩa, động cơ, pin và thiết bị điện tử. Người sử dụng có thể điều khiển những thay đổi về hình dạng cũng như kích thước của robot theo mong muốn, từ đó tạo ra một robot biến hình hoàn chỉnh phù hợp với mọi địa hình cũng như môi trường.

Ý tưởng của các nhà khoa học là sau khi bật lò sưởi, hợp kim kim loại trở thành chất lỏng và cơ thể của robot có thể biến thành bất kỳ hình dạng mong muốn nào. Việc tắt lò sưởi dẫn đến việc làm nguội nhanh kim loại lỏng, nó kết tinh và giúp thiết kế robot trở nên cứng cáp. Hợp kim kim loại được nung đến nhiệt độ 60 độ C, thời gian cố định hình dạng của robot là khoảng 1/10 giây, và cơ thể đàn hồi có thể chịu được một số chu kỳ thay đổi hình dạng gần như là vô hạn.

Để chứng minh khả năng của vật liệu mới này, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một robot có bánh xe nhỏ, có thể di chuyển trên mặt đất theo một chế độ tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, trong trường hợp gặp chướng ngại vật không thể vượt qua, robot sẽ thay đổi hình dạng và biến thành một chiếc quadcopter bay bình thường.

Tiếp đó, các chuyên gia nghiên cứu mẫu thử nghiệm thứ hai là một robot có cấu tạo về cơ bản giống như một chiếc tàu ngầm thu nhỏ có khả năng chìm dưới nước. Khi robot đã chạm tới đáy của hồ chứa, máy sẽ tự động đưa ra ngoài cánh vây bằng silicon dẻo và sau đó “bơi” lên khỏi mặt nước.

Kết quả các thí nghiệm đều thành công. Trưởng nhóm nghiên cứu Edward J. Barron cho biết: “Vật liệu chúng tôi đã phát triển sẽ trở thành là cơ sở tạo ra các robot đa chức năng. Vật liệu này đủ mạnh để chịu được tải trọng phát sinh từ hoạt động của động cơ và ổ đĩa, nhưng khi cần thiết nó trở nên mềm mại cho phép robot thích ứng với những thay đổi của môi trường."

Hiện các robot biến hình đã được đưa vào hoạt động trong các lĩnh vực nghiên cứu. Sản phẩm sáng tạo này hứa hẹn mang đến nhiều đột phá trong khoa học và ứng dụng đời sống trong tương lai.