VINACHEM

Các nhà nghiên cứu Mỹ đã phát triển thành công một bàn kẹp robot có các đặc tính bám dính như ngón chân tắc kè và khả năng thích ứng của robot khí nén mềm dẻo để cầm nắm các vật thể có hình dạng khác nhau. Bàn kẹp robot có thể nâng được vật thể với khối lượng lên đến 45 pound và ở nhiều môi trường khác nhau.

Tắc kè được biết đến như loài vật leo trèo tốt nhất trong tự nhiên nhờ các ngón chân của nó có cơ chế cặp chặt rất tinh vi. Bàn chân tắc kè có hàng triệu sợi lông nhỏ hơn 20-30 lần sợi tóc người. Các sợi lông này tạo thành cấu trúc nano rất nhỏ, tương tác ở mức độ nguyên tử với các phân tử trên bề mặt, tạo ra lực liên kết phân tử Van der Walls, khiến cho các ngón chân của tắc kè dễ dàng gắn liền và tách ra khi cần thiết.

Kết hợp với các nhà khoa học tại Đại học Stanford (Mỹ), các nhà khoa học tại Đại học California San Diego đã phủ lên các ngón tay của bàn kẹp robot mềm dẻo một chất bám dính tốt như chân tắc kè, giúp nó có thể cầm nắm các vật thể với nhiều hình dáng khác nhau như ống và cốc, ngay cả các vật thể thô cứng như đá. Ngoài ra, bàn kẹp robot này còn có thể nắm được vật thể ở các vị trí khác nhau, chẳng hạn nó có thể nắm chiếc cốc ở nhiều góc khác khác nhau. Nó cũng có thể nhặt những mảnh lớn, ví dụ ống hình trụ - đây là nhiệm vụ khó khăn đối với các bàn kẹp robot mềm dẻo.

Nhóm kỹ sư đã giải quyết 2 thách thức gặp phải trong nghiên cứu này. Đầu tiên, họ thiết lập cơ chế đảm bảo các ngón tay của bàn kẹp robot sẽ duy trì tiếp xúc liên tục với bề mặt của bất kỳ vật thể nào. Đây là vấn đề thường gặp đối với các ngón tay robot khí nén mềm dẻo vì nó có khuynh hướng phồng lên ở giữa khi bị thổi phồng, làm giảm bề mặt tiếp xúc. Tiếp theo, họ tìm ra cách phân phối lực lên bề mặt không bằng phẳng để tối ưu hóa hiệu suất của chất bám dính. Nhóm nghiên cứu đã làm điều đó bằng cách sử dụng một loại vải có độ bền cao, gắn vào ngón tay của bàn kẹp robot để nó có thể dễ dàng uốn cong và chịu được co giãn để chống đỡ với các tải trọng lớn. Sự kết hợp giữa vật liệu mềm dẻo và cứng rắn giúp cho bàn kẹp robot phù hợp với nhiều vật thể khác nhau mà vẫn chịu được lực lớn.

Còn bàn kẹp robot mềm được đúc trong khuôn in 3D và làm bằng cao su silicon.

Các nhà khoa học dự định sẽ tiếp tục phát triển các thuật toán để tận dụng ưu điểm của chất bám dính, và khảo sát khả năng sử dụng bàn kẹp robot mềm trong môi trường không trọng lượng và các hoạt động trong không gian vũ trụ.

Phạm Huệ

Theo University of California - San Diego, 4/2018