Vn-Z.vn Ngày 23 tháng 8 năm 2021, Vào tháng 7 các nhà khoa học Trung Quốc từ các trường đại học châu Âu đề xuất các chiến lược kiểm soát và nâng cao hiệu suất mới cho phép các robot mềm dạng tấm có thể thích ứng với môi trường trong chất lỏng và đạt được các chuyển động đa phương thức, bao gồm lăn, thu thập thông tin bằng chuyển động của sóng. Công nghệ Robot này có thể bơi và trườn trên bề mặt xoắn ốc.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí khoa học "Science Advances" với tiêu đề "Chiến lược vận động đa phương thức thích ứng với thân mềm trong không gian hạn chế chứa đầy chất lỏng". ( Tựa đề gốc : Soft-bodied adaptive multimodal locomotion strategies in fluid-filled confined spaces）)
Được biết Các robot siêu nhỏ hiện tại không thể thích ứng với môi trường bơi lội nhiều chất lỏng ví dụ như cơ thể người. Để có thể di chuyển trơn tru trong một không gian hẹp chứa đầy chất lỏng, rô bốt mềm phải tạo ra đủ lực đẩy nhằm thắng lực cản của chất lỏng và lực ma sát với biên mô mềm sinh học. Robot siêu nhỏ nam châm được thiết kế dạng "cứng" truyền thống có thể nhận ra chuyển động nhưng thiếu khả năng thích ứng với những thay đổi của môi trường và có thể gặp vấn đề về an toàn khi nó tiếp xúc với các mô mềm sinh học.
Các nhà khoa học cũng tính đến một giải pháp khác là giảm kích thước của robot xuống dưới kích thước mặt cắt ngang không gian, sau đó sử dụng hiệu ứng tường để giảm thiểu lực cản của chất lỏng, nhưng giải pháp này không có lợi cho chuyển động trong các mạch máu nhỏ (chẳng hạn như mao mạch).
Giải pháp mới nhất là sử dụng vật liệu mềm dẻo là cấu tạo phần thân chính của robot để nó có thể di chuyển thụ động trong không gian chất lỏng. Tuy nhiên giải pháp này vẫn chưa chứng minh được rằng có thể đảm bảo tính cơ động của chuyển động chủ động.
Để khắc phục các nhược điểm và chứng minh tính cơ động của các robot mềm, các nhà khoa học Trung Quốc đã thiết kế nhiều chế độ chuyển động cho robot mềm dạng tấm. Với nhiều kịch bản môi trường khác nhau, robot mềm dạng tấm có thể chọn chế độ chuyển động tốt nhất dưới sự điều khiển của chương trình phần mềm. Trong một không gian lớn hơn nhiều so với kích thước của một robot mềm dạng tấm, robot có thể lăn bằng cách cuộn tròn thành một vòng tròn.
Trong môi trường không gian nhỏ, robot có thể di chuyển về phía trước dựa trên sự dao động của trạng thái cơ thể để đạt được khả năng bò hoặc bơi nhằm tăng tốc độ di chuyển.
Đối với môi trường không gian dạng ống hình trụ, robot có thể bò dọc theo bề mặt xoắn ốc của không gian, điều này có thể giúp nó bù đắp lực cản của chất lỏng trong không gian di chuyển và đi đến vị trí mục tiêu một cách thuận lợi.
Các nhà khoa học có thể áp dụng công nghệ diều khiển tần số và điều khiển tư thế mang lại cho robot mềm dạng tấm có tính di động cao. Ngoài việc di chuyển thụ động với chất lỏng trong không gian, các robot siêu nhỏ cần có khả năng di chuyển chủ động. Khi robot được đặt trong các độ nhớt chất lỏng khác nhau với tần số truyền động khác nhau, nó sẽ chịu lực ma sát và động lực học chất lỏng khác nhau. Bằng cách thay đổi tần số truyền động từ tính cung cấp động năng khác nhau cho cơ thể robot lên xuống và hướng của động cơ đẩy. Khi tần số là 1 Hz, chip rô bốt sẽ thực hiện thu thập sóng thông tin , chip rô bốt chip sẽ thực hiện bơi sóng khi tần số là 10 Hz, điều này cung cấp các sơ đồ chuyển động khác nhau cho chip rô bốt mềm.
Robot vi mô sẽ gặp phải các trạng thái đường đi khác nhau trong quá trình di chuyển của nó. Chế độ chuyển động của nó có thể được thay đổi bằng cách điều chỉnh tư thế kịp thời. Ví dụ, khi một robot siêu nhỏ di chuyển trong một ống hình trụ chứa đầy chất lỏng, nó có thể cuộn tròn theo tư thế gần với bề mặt xoắn ốc. Ưu điểm của tư thế này là không làm tắc đường ống , chất lỏng vẫn có thể đi qua. Ở tư thế này, robot có thể xoay hướng thông qua sự liên kết động, do đó nhận ra chuyển động ngược chất lỏng.
Với tiến bộ của khoa học công nghệ Robot mềm dạng tấm có triển vọng ứng dụng y tế rộng rãi. Không gian bên trong cơ thể con người chứa đầy chất lỏng sinh học ứ đọng (như chất nhầy) hoặc chảy (ví dụ, máu), là một trở ngại lớn cho sự di chuyển của các robot siêu nhỏ.
Robot mềm dạng tấm có thể thích ứng với môi trường và di chuyển nhẹ nhàng trong không gian chất lỏng khép kín thông qua các chế độ chuyển động khác nhau, điều này cung cấp ý tưởng mới cho việc phát triển chế độ chuyển động của robot siêu nhỏ trong không gian kín.
Robot mềm dạng tấm có thể di chuyển an toàn trong một khu vực chất lỏng hẹp bằng các thủ thuật xâm lấn tối thiểu và có thể đi vào các bộ phận cơ thể nguy hiểm hoặc khó tiếp cận. Đây là tiềm năng lớn trong các ứng dụng y tế trong tương lai. Ví dụ, việc sử dụng công nghệ này trong phân phối mục tiêu, cấy ghép tế bào, chuyển động nội soi và phẫu thuật xâm lấn tối thiểu có thể làm giảm đau sinh lý của bệnh nhân và mang lại lợi ích cho bệnh nhân nhiều hơn.
Vn-Z.vn team tham khảo Science Advances
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí khoa học "Science Advances" với tiêu đề "Chiến lược vận động đa phương thức thích ứng với thân mềm trong không gian hạn chế chứa đầy chất lỏng". ( Tựa đề gốc : Soft-bodied adaptive multimodal locomotion strategies in fluid-filled confined spaces）)
Được biết Các robot siêu nhỏ hiện tại không thể thích ứng với môi trường bơi lội nhiều chất lỏng ví dụ như cơ thể người. Để có thể di chuyển trơn tru trong một không gian hẹp chứa đầy chất lỏng, rô bốt mềm phải tạo ra đủ lực đẩy nhằm thắng lực cản của chất lỏng và lực ma sát với biên mô mềm sinh học. Robot siêu nhỏ nam châm được thiết kế dạng "cứng" truyền thống có thể nhận ra chuyển động nhưng thiếu khả năng thích ứng với những thay đổi của môi trường và có thể gặp vấn đề về an toàn khi nó tiếp xúc với các mô mềm sinh học.
Giải pháp mới nhất là sử dụng vật liệu mềm dẻo là cấu tạo phần thân chính của robot để nó có thể di chuyển thụ động trong không gian chất lỏng. Tuy nhiên giải pháp này vẫn chưa chứng minh được rằng có thể đảm bảo tính cơ động của chuyển động chủ động.
Để khắc phục các nhược điểm và chứng minh tính cơ động của các robot mềm, các nhà khoa học Trung Quốc đã thiết kế nhiều chế độ chuyển động cho robot mềm dạng tấm. Với nhiều kịch bản môi trường khác nhau, robot mềm dạng tấm có thể chọn chế độ chuyển động tốt nhất dưới sự điều khiển của chương trình phần mềm. Trong một không gian lớn hơn nhiều so với kích thước của một robot mềm dạng tấm, robot có thể lăn bằng cách cuộn tròn thành một vòng tròn.
Trong môi trường không gian nhỏ, robot có thể di chuyển về phía trước dựa trên sự dao động của trạng thái cơ thể để đạt được khả năng bò hoặc bơi nhằm tăng tốc độ di chuyển.
Đối với môi trường không gian dạng ống hình trụ, robot có thể bò dọc theo bề mặt xoắn ốc của không gian, điều này có thể giúp nó bù đắp lực cản của chất lỏng trong không gian di chuyển và đi đến vị trí mục tiêu một cách thuận lợi.
Các nhà khoa học có thể áp dụng công nghệ diều khiển tần số và điều khiển tư thế mang lại cho robot mềm dạng tấm có tính di động cao. Ngoài việc di chuyển thụ động với chất lỏng trong không gian, các robot siêu nhỏ cần có khả năng di chuyển chủ động. Khi robot được đặt trong các độ nhớt chất lỏng khác nhau với tần số truyền động khác nhau, nó sẽ chịu lực ma sát và động lực học chất lỏng khác nhau. Bằng cách thay đổi tần số truyền động từ tính cung cấp động năng khác nhau cho cơ thể robot lên xuống và hướng của động cơ đẩy. Khi tần số là 1 Hz, chip rô bốt sẽ thực hiện thu thập sóng thông tin , chip rô bốt chip sẽ thực hiện bơi sóng khi tần số là 10 Hz, điều này cung cấp các sơ đồ chuyển động khác nhau cho chip rô bốt mềm.
Robot vi mô sẽ gặp phải các trạng thái đường đi khác nhau trong quá trình di chuyển của nó. Chế độ chuyển động của nó có thể được thay đổi bằng cách điều chỉnh tư thế kịp thời. Ví dụ, khi một robot siêu nhỏ di chuyển trong một ống hình trụ chứa đầy chất lỏng, nó có thể cuộn tròn theo tư thế gần với bề mặt xoắn ốc. Ưu điểm của tư thế này là không làm tắc đường ống , chất lỏng vẫn có thể đi qua. Ở tư thế này, robot có thể xoay hướng thông qua sự liên kết động, do đó nhận ra chuyển động ngược chất lỏng.
Với tiến bộ của khoa học công nghệ Robot mềm dạng tấm có triển vọng ứng dụng y tế rộng rãi. Không gian bên trong cơ thể con người chứa đầy chất lỏng sinh học ứ đọng (như chất nhầy) hoặc chảy (ví dụ, máu), là một trở ngại lớn cho sự di chuyển của các robot siêu nhỏ.
Robot mềm dạng tấm có thể thích ứng với môi trường và di chuyển nhẹ nhàng trong không gian chất lỏng khép kín thông qua các chế độ chuyển động khác nhau, điều này cung cấp ý tưởng mới cho việc phát triển chế độ chuyển động của robot siêu nhỏ trong không gian kín.
Robot mềm dạng tấm có thể di chuyển an toàn trong một khu vực chất lỏng hẹp bằng các thủ thuật xâm lấn tối thiểu và có thể đi vào các bộ phận cơ thể nguy hiểm hoặc khó tiếp cận. Đây là tiềm năng lớn trong các ứng dụng y tế trong tương lai. Ví dụ, việc sử dụng công nghệ này trong phân phối mục tiêu, cấy ghép tế bào, chuyển động nội soi và phẫu thuật xâm lấn tối thiểu có thể làm giảm đau sinh lý của bệnh nhân và mang lại lợi ích cho bệnh nhân nhiều hơn.
Vn-Z.vn team tham khảo Science Advances
BÀI MỚI ĐANG THẢO LUẬN