Cánh Tay Robot Mềm Mô Phỏng Bạch Tuộc Điều Khiển Bằng Tia Laser – Bước Tiến Mới Trong Công Nghệ Không Dây
Rice University (Mỹ) vừa công bố một bước đột phá trong lĩnh vực robot mềm, với sự ra đời của cánh tay robot hoạt động hoàn toàn không dây, không mạch điện tử, điều khiển bằng tia laser xanh. Công nghệ này hứa hẹn mở ra kỷ nguyên mới cho robot y tế và tự động hóa công nghiệp nhẹ nhàng, linh hoạt.
Vật Liệu Cảm Quang Thế Hệ Mới: Azobenzene Liquid Crystal Elastomer
Cốt lõi của cánh tay robot là một vật liệu thông minh gọi là azobenzene liquid crystal elastomer (LCE) – một loại polymer đặc biệt có khả năng thay đổi hình dạng khi tiếp xúc với ánh sáng. Khi tia laser xanh chiếu vào một bên của vật liệu, các phân tử bên trong thay đổi cấu trúc, làm cho vật liệu co lại và tạo ra chuyển động uốn cong. Khi ánh sáng bị tắt, vật liệu tự trở về trạng thái ban đầu.
Đáng chú ý, loại vật liệu này có thể phản ứng trong vòng vài giây, nhanh hơn so với nhiều loại polymer cảm quang khác vốn yêu cầu tia UV hoặc nhiệt độ cao, từ đó tăng độ an toàn khi ứng dụng trong môi trường y tế.
Phép thuật đằng sau chuyển động của cánh tay này nằm ở vật liệu phản ứng với ánh sáng gọi là elastomer tinh thể lỏng azobenzene. Nguồn: Jeff Fitlow/Rice University
Điều Khiển Bằng Ánh Sáng Kết Hợp Trí Tuệ Nhân Tạo
Thay vì sử dụng động cơ hay hệ thống dây điện phức tạp, nhóm nghiên cứu sử dụng bộ điều biến ánh sáng không gian (Spatial Light Modulator – SLM) để phân chia một tia laser duy nhất thành nhiều tia nhỏ (beamlets), tập trung vào các vùng cụ thể trên robot nhằm tạo ra những chuyển động phức tạp.
Đặc biệt, hệ thống còn được hỗ trợ bởi mạng nơ-ron tích chập (CNN) – một mô hình trí tuệ nhân tạo có khả năng học cách cánh tay robot phản ứng với các mẫu chiếu sáng cụ thể. AI có thể tự điều chỉnh cường độ và vị trí của các tia laser để tạo ra những cử động chính xác và linh hoạt, như cuộn tròn, chạm nhẹ, hoặc né tránh vật thể.
Ứng Dụng Đa Dạng Trong Y Tế và Công Nghiệp
Công nghệ robot mềm điều khiển bằng ánh sáng mở ra nhiều hướng phát triển tiềm năng:
- Thiết bị y tế cấy ghép: nhờ không sử dụng dây điện hoặc chip, robot mềm có thể được cấy vào cơ thể người mà không gây phản ứng phụ hoặc nhiễm khuẩn.
- Robot công nghiệp linh hoạt: phù hợp với các môi trường cần xử lý vật liệu dễ vỡ, không gây xáo trộn cơ học mạnh.
- Robot khám phá không gian, môi trường nguy hiểm: khả năng vận hành không dây và thích ứng với môi trường cho phép triển khai trong điều kiện khắc nghiệt.
Tương Lai Của Robot Mềm: Không Dây – Không Giới Hạn
Theo các nhà nghiên cứu, đây là lần đầu tiên một cánh tay robot mềm dạng “continuum” (liên tục, không khớp) được điều khiển hoàn toàn bằng ánh sáng theo thời gian thực, không cần sự hỗ trợ của bất kỳ linh kiện điện tử nào bên trong.
Họ kỳ vọng trong tương lai sẽ phát triển thêm các robot mềm 3D, tích hợp cảm biến và hệ thống phản hồi môi trường để tăng tính tự động hóa.
