Với tính linh hoạt và khả năng thích ứng tuyệt vời, robot bơm hơi mềm đang trở thành ánh sáng của tương lai trong nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, việc tích hợp liền mạch các hệ thống cảm biến và điều khiển vào những robot này là một thách thức khó khăn vì nó phải được thực hiện mà không ảnh hưởng đến độ mềm, kiểu dáng hoặc hiệu suất của robot.
Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jiyun Kim (Khoa Kỹ thuật Vật liệu Mới, UNIST) và Giáo sư Jonbum Bae (Khoa Cơ khí, UNIST) dẫn đầu đã tạo ra bước đột phá lớn trong lĩnh vực này khi phát triển thành công một giải pháp cải tiến được gọi là "van mềm". ", cho phép tích hợp đầy đủ các cảm biến và van điều khiển. Đồng thời duy trì sự mềm mại của robot.
Theo truyền thống, cơ thể của robot mềm phải cùng tồn tại với các bộ phận điện tử cứng để kích hoạt chức năng cảm biến. Thử thách này đã tạo ra sự ra đời của công nghệ “van mềm”, một giải pháp tích hợp kết hợp các cảm biến và van điều khiển với nhau mà không cản trở độ mềm của robot. Công nghệ sử dụng cảm biến analog mềm và van điều khiển, những bộ phận không cần điện để hoạt động.
Các thành phần hình ống này có chức năng kép: chúng có thể phát hiện các kích thích bên ngoài, đồng thời sử dụng áp suất không khí để điều khiển chính xác chuyển động của robot.
Bước đột phá này có nghĩa là robot mềm không còn cần phải dựa vào các linh kiện điện tử cứng để cảm biến và điều khiển. Robot mềm truyền thống có thân máy linh hoạt nhưng thường yêu cầu các bộ phận điện tử cứng để phát hiện kích thích và điều khiển truyền động. Tuy nhiên, sự ra đời của công nghệ van mềm đã mang lại cho những robot này khả năng tự chủ và thích ứng cao hơn.
Nghiên cứu này cũng mang lại nhiều triển vọng ứng dụng. Nhóm nghiên cứu đã tạo ra những chiếc kìm đa năng có khả năng kẹp khéo léo những món đồ dễ vỡ, chẳng hạn như khoai tây chiên, tránh khả năng lực quá mạnh có thể dẫn đến gãy khi robot cứng truyền thống nhặt đồ vật.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu đã phát triển thành công các robot đeo được hỗ trợ bằng khuỷu tay, được thiết kế để giảm gánh nặng cho cơ bắp khi thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại hoặc các công việc đòi hỏi hoạt động gắng sức của cánh tay. Những giá đỡ khuỷu tay này tự động điều chỉnh theo góc uốn cong của cánh tay từng người, giảm căng thẳng trung bình 63% và giúp việc đeo robot trở nên thoải mái hơn.
Nguyên lý cốt lõi của công nghệ van mềm là sử dụng luồng không khí trong kết cấu dạng ống để vận hành. Khi lực căng được tác dụng vào một đầu của ống, sợi bên trong sẽ nén nó, từ đó kiểm soát dòng khí vào và ra. Chuyển động độc đáo này, tương tự như đàn accordion, cho phép robot di chuyển chính xác và linh hoạt mà không cần điện.
Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng bằng cách lập trình cấu trúc hoặc số lượng sợi trong ống, họ có thể kiểm soát chính xác những thay đổi trong luồng không khí. Khả năng lập trình này cho phép robot được điều chỉnh phù hợp với các tình huống và yêu cầu khác nhau trong khi vẫn linh hoạt đáp ứng với các lực bên ngoài.
Giáo sư Bae cho biết: "Những thành phần mới được phát triển này có thể được lập trình dễ dàng bằng các vật liệu có thể sử dụng mà không cần đến thiết bị điện tử. Bước đột phá này sẽ thúc đẩy đáng kể sự tiến bộ của các hệ thống thiết bị đeo khác nhau."
Công nghệ van mềm mang tính đột phá này đánh dấu một bước quan trọng hướng tới việc cho phép vận hành tự động các robot hoàn toàn mềm, không có điện tử, một cột mốc quan trọng trong việc nâng cao tính an toàn và khả năng thích ứng trong nhiều ngành công nghiệp. Những phát hiện này được công bố trên tạp chí Nature Communications, mở ra những khả năng mới cho tương lai của robot mềm. Công nghệ này dự kiến sẽ đóng một vai trò quan trọng trong chăm sóc sức khỏe, sản xuất và nhiều lĩnh vực khác, mang lại sự tiện lợi và đổi mới hơn cho cuộc sống và công việc của chúng ta.