Robot giống cơ bắp: Giải mã khả năng di chuyển trong không gian chật hẹp!

[Derpy]

Một nhóm nghiên cứu tại POSTECH vừa công bố phát minh mới: một bộ truyền động robot mỏng, linh hoạt được lấy cảm hứng từ protein cơ bắp của con người. Bộ truyền động này mỏng như giấy nhưng lại có khả năng tạo ra lực mạnh mẽ, cho phép nó di chuyển qua những không gian chật hẹp và thao tác với các vật thể. Nhờ vậy, nó mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng, từ robot phẫu thuật đến thiết bị công nghiệp, và nghiên cứu này đã được đăng tải trên tạp chí Nature Communications.

Thông thường, các robot truyền thống được cấu tạo từ các thành phần kim loại cứng cáp, mang lại sức mạnh nhưng lại hạn chế khả năng thực hiện các chuyển động tinh tế hoặc hoạt động trong những không gian hạn chế. Trong lĩnh vực y tế, nhu cầu về các robot hỗ trợ phẫu thuật bên trong cơ thể người đang gia tăng. Trong khi đó, các robot linh hoạt cũng rất cần thiết trong công nghiệp để thực hiện các công việc như kiểm tra máy móc phức tạp hay làm sạch các ống dẫn hẹp. Tuy nhiên, cho đến nay, công nghệ kết hợp giữa độ linh hoạt và sức mạnh vẫn còn thiếu.

Nhóm nghiên cứu, bao gồm Tiến sĩ Hyung Gon Shin từ Bộ phận Robot Tương lai của Samsung Electronics (trước đây là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại POSTECH), cùng các giáo sư Keehoon Kim và Wan Kyun Chung từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí của POSTECH (Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang), đã lấy cảm hứng từ các chuyển động cơ bắp của con người. Họ đã bắt chước chức năng của myosin, một protein trong cơ bắp, giúp tạo ra các chuyển động lớn thông qua những co bóp nhỏ liên tiếp. Dựa trên ý tưởng này, họ phát triển một bộ truyền động khí nén mỏng, hình dạng tấm.

Nhìn bề ngoài, bộ truyền động này có vẻ như là một tấm phẳng đơn giản, nhưng bên trong chứa hàng chục buồng khí nhỏ và các lối khí đa lớp, đa kênh. Khi không khí được bơm vào từng phần của tấm, các phần nhô lên trên bề mặt sẽ di chuyển theo nhiều hướng khác nhau, từ đó tích lũy những lực nhỏ để tạo ra các chuyển động lớn hơn. Ngay cả khi bị uốn cong, bộ truyền động này vẫn có thể “bò” như một con sâu với chỉ những phần nhô lên. Bề mặt của nó có thể di chuyển theo sáu hướng: lên, xuống, trái, phải và quay, cho phép điều khiển mềm dẻo về tốc độ và khoảng cách.

Nhóm nghiên cứu đã xác nhận hiệu suất của công nghệ này qua một loạt thí nghiệm. Trong các bài thử nghiệm thao tác vật thể, robot đã di chuyển với độ chính xác tinh tế như các ngón tay của con người, và nó cũng đã hoàn thành thành công các nhiệm vụ di chuyển vật thể dưới nước. Đặc biệt, robot có khả năng thực hiện các công việc như làm sạch các ống dẫn hẹp, điều mà các robot truyền thống khó có thể làm được. Ngoài ra, nhóm cũng đã phát triển một mô hình toán học để dự đoán chuyển động của robot, đặt nền tảng cho nhiều thiết kế và ứng dụng trong tương lai.

Nghiên cứu này được kỳ vọng sẽ mang lại những thay đổi sáng tạo cho cả cuộc sống hàng ngày và ngành công nghiệp. Trong môi trường y tế, robot có thể hỗ trợ thực hiện các ca phẫu thuật chính xác bằng cách di chuyển qua các lỗ nhỏ. Trong công nghiệp, chúng có thể thực hiện nhiều công việc khác nhau như kiểm tra trong các không gian chật hẹp. Hơn nữa, khi được áp dụng vào các robot dọn dẹp nhà cửa và robot chăm sóc, chúng sẽ có khả năng tương tác với con người một cách tinh tế và nhạy bén hơn.

Giáo sư Keehoon Kim nhấn mạnh tầm quan trọng của nghiên cứu này, cho rằng đây là “sự kết hợp thành công của một mạng lưới khí nén ba chiều phức tạp bên trong một cấu trúc mỏng và linh hoạt, cho phép các chuyển động đa hướng thông qua một phương pháp lấy cảm hứng sinh học.” Ông cũng bày tỏ hy vọng rằng công nghệ này sẽ được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm robot phẫu thuật, robot hợp tác trong môi trường công nghiệp và cả những môi trường khám phá.

Nguồn tham khảo: https://techxplore.com/news/2025-08-muscle-sheet-robot-tightest-spaces.html