Chế tạo robot hoàn chỉnh chỉ với 1 buớc in 3D tất cả trong một

Người dùng có thể tạo mô hình của họ và in thành một robot.
Chế tạo robot hoàn chỉnh chỉ với 1 buớc in 3D tất cả trong một

Bất kể kích thước của chúng như thế nào, việc chế tạo hầu hết các robot bao gồm một loạt các bước sản xuất phức tạp tích hợp các chi với các thành phần điện tử và hoạt động. Toàn bộ quá trình dẫn đến trọng lượng nặng hơn và khối lượng lớn hơn.

Nhưng giờ đây, một nhóm kỹ sư của UCLA và các đồng nghiệp của họ đã phát triển một chiến lược thiết kế mới và kỹ thuật in 3D để chế tạo robot chỉ trong một bước duy nhất, theo một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Science.

Và thật đáng kinh ngạc, những con robot nhỏ bé có thể "đi bộ, di chuyển và nhảy", theo một bản phát hành bị cấm được chia sẻ.

Meta-bot được làm bằng siêu vật liệu áp điện

Quy trình mới cho phép rô bốt được sản xuất cùng một lúc bằng quy trình in 3D kiểu mới cho các vật liệu hoạt động được thiết kế có nhiều chức năng (được gọi là siêu vật liệu). Sau khi được in 3D, "meta-bot" sẽ có khả năng thực hiện các nhiệm vụ khác nhau - ra quyết định, chuyển động, cảm nhận và đẩy.

Trọng tâm của phương pháp tất cả trong một là thiết kế và in siêu vật liệu áp điện - "một loại vật liệu mạng tinh thể phức tạp có thể thay đổi hình dạng và di chuyển để phản ứng với điện trường hoặc tạo ra điện tích do kết quả của lực vật lý".

Sử dụng các vật liệu hoạt động có thể chuyển điện thành chuyển động không phải là mới. Nhưng những vật liệu này bị hạn chế về phạm vi chuyển động và quãng đường di chuyển của chúng. Ngược lại, vật liệu robot do UCLA phát triển bao gồm các phần tử áp điện và cấu trúc phức tạp có thể uốn cong, uốn dẻo, xoắn, giãn nở hoặc co lại ở tốc độ cao.

Một mạng lưới siêu vật liệu áp điện được in 3D, tạo thành nền tảng của "siêu bot" do UCLA phát triển. Nguồn: Rayne Research Group / UCLA

Có thể thay thế quy trình lắp ráp phức tạp hiện tại để chế tạo robot

Các siêu vật liệu được in bao gồm một mạng lưới bên trong của các chuyển động cảm giác, chuyển động và cấu trúc. Chúng có thể tự di chuyển bằng các lệnh đã được lập trình sẵn. Thành phần bên ngoài duy nhất cần có là một pin nhỏ để cung cấp năng lượng cho robot.

"Chúng tôi hình dung rằng phương pháp thiết kế và in ấn vật liệu robot thông minh này sẽ giúp hiện thực hóa một loại vật liệu tự hành có thể thay thế quy trình lắp ráp phức tạp hiện tại để chế tạo robot". Nhà nghiên cứu Xiaoyu (Rayne) Zheng cho biết, "Với các chuyển động phức tạp, nhiều chế độ cảm nhận và khả năng ra quyết định có thể lập trình đều được tích hợp chặt chẽ, nó tương tự như một hệ thống sinh học với các dây thần kinh, xương và gân hoạt động song song để thực hiện các chuyển động có kiểm soát."

Hoạt động tự động của robot 3D - mỗi con có kích thước bằng móng tay - đã được chứng minh với sự tích hợp của bộ điều khiển và pin trên bo mạch. Những "siêu bot" này có thể dẫn đến những thiết kế mới cho rô bốt y sinh có thể điều hướng và cung cấp liều lượng thuốc tại các vị trí mục tiêu cụ thể trong cơ thể. Nó cũng có thể khám phá những môi trường nguy hiểm.

ADDVIDEO

Vật liệu robot có thể cảm nhận được nguy hiểm và phát hiện chướng ngại vật

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng đã trình bày phương pháp thiết kế các vật liệu robot này để người dùng có thể tạo mô hình của họ và in các vật liệu đó thành một robot.

Tác giả chính của nghiên cứu Huachen Cui, một học giả sau tiến sĩ tại UCLA thuộc Phòng thí nghiệm Sản xuất Phụ gia và Siêu vật liệu của Zheng cho biết: “Điều này cho phép các yếu tố kích hoạt được bố trí chính xác trên toàn bộ robot để thực hiện các chuyển động nhanh, phức tạp và kéo dài trên nhiều loại địa hình. "Với hiệu ứng áp điện hai chiều, vật liệu robot cũng có thể tự nhận biết chuyển động của chúng, phát hiện chướng ngại vật thông qua tiếng vang và phát xạ siêu âm, cũng như phản ứng với các kích thích bên ngoài thông qua một vòng điều khiển phản hồi để xác định cách di chuyển của robot, tốc độ của chúng và hướng đến mục tiêu."

Nhóm đã xây dựng và trình diễn ba “meta-bot” với các khả năng khác nhau. Một con có thể điều hướng xung quanh các góc và chướng ngại vật hình chữ S, con khác có thể thoát ra khi có va chạm tiếp xúc và con thứ ba có thể đi qua địa hình gồ ghề thực hiện các bước nhảy nhỏ.

Việc chế tạo một robot chưa bao giờ dễ dàng hơn thế.

 

Phạm Tuấn
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM