Bằng cách quan sát di chuyển ngoài đời thực của loài rắn, các kỹ sư thuộc Đại học Johns Hopkins (Mỹ) đã chế tạo thành công một robot rắn có khả năng nhanh nhẹn và ổn định trượt trên những chướng ngại vật cao lớn.
Chế tạo mới được công bố trên Tạp chí Khoa học Mở Hoàng gia và Sinh học Thực nghiệm. Bước đi này góp phần thúc đẩy quá trình tạo ra các loại robot dùng trong việc tìm kiếm, cứu hộ, đặc biệt trên những địa hình hiểm trở.
“Chúng tôi lấy cảm hứng di chuyển từ rắn vì loài động vật này rất giỏi vượt qua các chướng ngại vật. Hy vọng robot của chúng tôi cũng có thể biết cách lách mình uyển chuyển giống như rắn”, Chen Li, trợ lý giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Johns Hopkins, nói.
Các nghiên cứu trước đây chủ yếu chỉ quan sát chuyển động của rắn trên mặt phẳng, hiếm khi ở địa hình 3D ngoại trừ ở trên cây, và tất nhiên cũng không có các chướng ngại vật lớn trong đời thực như đá, gạch, mảnh vụn mà một robot dùng cho mục đích tìm kiếm, cứu hộ phải vượt qua.
Ban đầu, nhóm nghiên cứu của Li đã quan sát cách di chuyển của kingsnake, một loài rắn thường sống ở sa mạc và rừng thông, khi chúng leo lên những chướng ngại lớn được đặt trong phòng thí nghiệm Terradynamics. Đây là phòng thí nghiệm kết hợp các lĩnh vực robot, sinh học và vật lý để cùng nghiên cứu chuyển động của động vật, với mục đích tìm ra điểm đặc biệt nhằm chế tạo ra các loại robot có tính linh hoạt cao.
“Kingsnake thường xuyên di chuyển trên những tảng đá mòn và cành cây gãy. Chúng là bậc thầy về chuyển động và có rất nhiều điều chúng ta có thể học từ chúng”, ông Li nói.
Li và nhóm của ông đã thực hiện hàng loạt thí nghiệm, trong đó chiều cao chướng ngại vật và tính chất ma sát bề mặt được thay đổi để quan sát cách rắn uốn cơ thể khi gặp phải rào cản. Họ phát hiện ra rằng rắn chia cơ thể thành ba phần khi di chuyển. Cụ thể, phần cơ thể phía trước và phía sau của chúng uốn lượn qua lại, trong khi phần thân giữa vẫn giữ nguyên hoặc treo lơ lửng để làm cầu nối giữa các chướng ngại vật lớn. Các kỹ sư cũng nhận ra rằng phần uốn lượn tạo sự ổn định để cơ thể rắn không bị lật. Khi gặp vật cản cao hơn và trơn hơn, chúng sẽ di chuyển chậm lại, đồng thời phần cơ thể phía trước và phía sau sẽ uốn lượn ít hơn để duy trì trạng thái ổn định.
Sau quá trình quan sát, phân tích các video ghi hình chuyển động của rắn, Qiyuan Fu, một sinh viên tốt nghiệp trong phòng thí nghiệm của nhóm ông Li, đã thử tạo ra robot bắt chước chuyển động của loài vật này. Robot rắn ban đầu thường chao đảo, lật than hoặc bị mắc kẹt trên chướng ngại vật cao lớn. Để giải quyết tình trạng này, các nhà nghiên cứu đã chèn một hệ thống treo giống như trong xe hơi vào từng bộ phận cơ thể của robot rắn để trợ giúp nó trụ lại trên bề mặt khi cần thiết. Giai đoạn sau, robot rắn đã dần ổn định hơn, có thể leo lên những chướng ngại vật cao tới 38% chiều dài cơ thể với xác suất thành công gần 100%. Tuy nhiên, điểm trừ khi thêm vào hệ thống treo là robot rắn sử dụng nhiều điện hơn.
Bình luận (0)