Thế hệ drone tiếp theo đang học cách chuồn chuồn hạ cánh

Tự nhiên là một cuốn bách khoa toàn thư tuyệt vời mà con người có thể tìm hiểu để giải quyết nhiều vấn đề trong cuộc sống.

Thật vậy, thế giới tự nhiên đã trải qua hàng tỷ năm tiến hoá để biết được thứ gì hữu ích, thứ gì không. Đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu thường xuyên nhìn vào tự nhiên để tìm kiếm những câu trả lời - kể cả khi vấn đề họ đang tìm cách giải quyết vẫn còn khá mới mẻ xét về mặt công nghệ.

Thế giới tự nhiên cũng là nơi các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Hoàng gia London thuộc Vương quốc Anh tìm đến trong quá trình thực hiện một dự án nhằm tìm ra nhiều phương thức mới để chế tạo nên những phương tiện bay cỡ nhỏ, như drone chẳng hạn. Cụ thể, họ muốn biết làm sao để tạo ra được những chú robot biết bay có thể thực hiện được những hành động như điều chỉnh phương hướng khi chệch đường. Và còn cách nào tốt hơn để biết điều đó nếu không nghiên cứu loài chuồn chuồn?

"Chuồn chuồn là một phần của nhóm sinh vật mang tên paleoptera, một trong những nhóm đầu tiên tách ra khi các loài côn trùng bắt đầu biết bay vài trăm triệu năm về trước" -;Sam Fabian, một nghiên cứu sinh sau tiến sỹ tại khoa kỹ thuật sinh học của trường, cho biết. "Vào thời điểm đó, chúng không phải hoàn toàn không biến đổi, nhưng hình thái cơ thể dài, 4 cánh của chúng nhìn chung nhất quán và dường như đã đảm đương tốt vai trò của nó. Loài chuồn chuồn là những con côn trùng tương đối lớn, và khi trưởng thành, chúng đều là những kẻ săn mồi trên không trung, đòi hỏi chúng phải truy đuổi và bắt mồi, đồng thời trốn thoát khi cần thiết. Kết quả của áp lực tiến hoá này là những cỗ máy biết bay tự nhiên đã được tinh chỉnh hoàn hảo mà chúng ta phải học hỏi rất nhiều".

Những bí mật của loài chuồn chuồn

Các nhà côn trùng học đã bỏ nhiều năm nghiên cứu về các loài côn trùng. Nhưng ngay lúc này, họ đang nắm trong tay một lợi thế đặc biệt, khi có thể tiếp cận được những công cụ phục vụ quá trình nghiên cứu tốt hơn. Trong nghiên cứu mà chúng ta đang đề cập đến ở đây, các nhà nghiên cứu Hoàng gia muốn thu thập thông tin chi tiết về cách thức loài chuồn chuồn thực hiện một chuyển động gọi là "tung người", giống như một cú nhào lộn hướng đầu xuống dưới nhằm điều chỉnh cơ thể trong không khí.

Để đạt được điều đó, họ đã gắn những viên nam châm nhỏ cùng các chấm theo dõi chuyển động lên 20 chú chuồn chuồn ngô để có thể thu được thông tin chi tiết dưới dạng 3D về cách chúng thực hiện các động tác nói trên. Họ còn sử dụng các camera tốc độ siêu cao để ghi lại các thao tác di chuyển của những chú chuồn chuồn.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hình dáng của chuồn chuồn chính là chìa khoá cho khả năng bay lượn của chúng. Trên thực tế, hình dáng cơ thể cho phép chuồn chuồn lật ngược để điều chỉnh giữa không trung khi chúng bất tỉnh và bị rơi. Tình huống này tương tự việc một drone bị mất điện và vẫn tìm được cách để điều chỉnh đường bay của nó vậy.

"Chúng ta thường nghĩ chuồn chuồn và các loài côn trùng khác phải liên tục làm việc để duy trì sự cân bằng khi bay, xử lý đủ loại thông tin như thị giác chẳng hạn" - Fabian nói. "Một phần điều đó là bởi kích cỡ nhỏ của chúng, có nghĩa là không khí dày hơn chúng, và giúp khả năng điều hướng của chúng tốt hơn, nhưng cũng khiến những việc khác trở nên khó khăn hơn, như lượn chẳng hạn. Chuồn chuồn không gặp những giới hạn đó, bởi chúng là một loài côn trùng cỡ lớn, có thể sử dụng những cơ chế thụ động để nổi trong không khí và thực hiện những màn di chuyển ấn tượng. Đây là thứ chúng tôi muốn đưa vào những thiết kế robot tương lai - ví dụ như chúng sẽ có thể sử dụng các cơ chế cân bằng thụ động để bay tốt hơn và sử dụng ít thông tin giác quan hơn, nhưng vẫn có thể thực hiện những thao tác hoàn hảo nếu cần thiết".

Tạo ra những con robot tốt hơn

Các nhà nghiên cứu vẫn chưa bước sang giai đoạn thực sự chế tạo một con chuồn chuồn robot của dự án. Nhưng dù họ đang ở đâu trên lộ trình, những nghiên cứu như thế này - vốn rất khó thực hiện ở vài năm về trước - có thể giúp hình thành nên hình dáng của những con robot bay của ngày mai.

"Ứng dụng tiềm năng chủ yếu của những kết quả thu được là giúp giảm nỗ lực tính toán và năng lượng mà các phương tiện bay cỡ nhỏ cần đến để duy trì tính ổn định" - Fabian nói. "Nếu chúng ta có thể chế tạo nên những cơ chế thụ động cho phép cải thiện tính ổn định và khả năng di chuyển hiệu quả, dựa trên hình dáng, chúng ta có thể tăng cường đáng kể khả năng của chúng, và những hành vi mà chúng ta kỳ vọng chúng sẽ thực hiện được".

Minh.T.T theo DigitalTrends