Khôi Nguyên
Writer
Các nhà khoa học tại Scotland đã tạo ra một bước đột phá trong lĩnh vực sản xuất robot, khi chế tạo thành công một robot thân mềm có khả năng tự bước đi ngay sau khi được in 3D từ một khối duy nhất. Điều đáng kinh ngạc là robot này được tạo ra bằng một quy trình in lộn ngược độc đáo trên một chiếc máy in giá rẻ, mở ra tiềm năng sản xuất hàng loạt robot trong tương lai.
Robot thân mềm, in 3D, chạy bằng khí nén đang hoạt động
Robot thân mềm, với khả năng di chuyển linh hoạt và an toàn, được xem là tương lai của các ứng dụng trong y học, thám hiểm hay tìm kiếm và cứu nạn. Tuy nhiên, việc in 3D chúng là một thách thức cực kỳ lớn. Vật liệu chính được sử dụng là nhựa nhiệt dẻo polyurethane (TPU) – một loại vật liệu mềm dẻo. Khi được nung nóng và đùn ra khỏi vòi phun, TPU có xu hướng bị cong vênh và chảy xệ do trọng lực, khiến việc tạo ra các cấu trúc phức tạp trở nên bất khả thi.
Để giải quyết vấn đề này, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Edinburgh, Scotland, do kỹ sư Maks Gepner và Giáo sư Adam A. Stokes dẫn đầu, đã phát triển một phương pháp hoàn toàn mới.
Thay vì in từ dưới lên như thông thường, họ đã đảo ngược quy trình. Chiếc máy in mã nguồn mở có tên "Flex Printer" do họ tự chế tạo sẽ đùn vật liệu TPU nóng chảy lên trên một bệ in treo. Theo cách này, trọng lực lại trở thành một "đồng minh", giúp các lớp vật liệu ép vào nhau và kết dính tốt hơn. Sau khi quá trình in kéo dài 9 giờ hoàn tất, khay in sẽ được lật lại, và con robot bốn chân có thể nằm đúng chiều và sẵn sàng hoạt động.
Con robot này, có tên là ANYmal, được cung cấp năng lượng bằng khí nén. Một thiết bị dao động vòng sẽ bơm các luồng khí xung động vào các kênh bên trong cơ thể robot, tuần tự kích hoạt các cơ cấu truyền động ở mỗi chân, giúp nó di chuyển.
Máy in Flex là mã nguồn mở và bao gồm các thành phần có sẵn
Thành tựu này càng trở nên ấn tượng hơn khi so sánh với các phương pháp trước đây. Hồi tháng 3, một robot sáu chân tại Đại học California San Diego cũng được in 3D trong một lần, nhưng quá trình này mất tới 58 giờ và sử dụng các thiết bị đắt đỏ. Trong khi đó, robot của nhóm Edinburgh chỉ mất 9 giờ để in và được tạo ra trên một nền tảng máy in mã nguồn mở có giá chỉ khoảng 500 USD, được chế tạo từ các thành phần có sẵn trên thị trường.
"Sử dụng nền tảng mới của chúng tôi, bất kỳ ai cũng có thể dễ dàng in những thứ mà trước đây được cho là không thể," kỹ sư Maks Gepner cho biết. "Nếu không có những nút thắt cổ chai trong sản xuất và thiết kế kìm hãm, chúng tôi tin rằng robot mềm đã sẵn sàng tạo ra tác động lớn trong thế giới thực".
Đột phá này không chỉ là một thành tựu kỹ thuật, mà còn mở ra khả năng "dân chủ hóa" việc nghiên cứu và sản xuất robot thân mềm, cho phép các phòng thí nghiệm nhỏ và các nhà sáng tạo cá nhân có thể dễ dàng tạo ra những robot của riêng mình, thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực này một cách mạnh mẽ.
Robot thân mềm, in 3D, chạy bằng khí nén đang hoạt động
Vượt qua thách thức của vật liệu mềm
Robot thân mềm, với khả năng di chuyển linh hoạt và an toàn, được xem là tương lai của các ứng dụng trong y học, thám hiểm hay tìm kiếm và cứu nạn. Tuy nhiên, việc in 3D chúng là một thách thức cực kỳ lớn. Vật liệu chính được sử dụng là nhựa nhiệt dẻo polyurethane (TPU) – một loại vật liệu mềm dẻo. Khi được nung nóng và đùn ra khỏi vòi phun, TPU có xu hướng bị cong vênh và chảy xệ do trọng lực, khiến việc tạo ra các cấu trúc phức tạp trở nên bất khả thi.
Để giải quyết vấn đề này, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Edinburgh, Scotland, do kỹ sư Maks Gepner và Giáo sư Adam A. Stokes dẫn đầu, đã phát triển một phương pháp hoàn toàn mới.
Giải pháp "in lộn ngược" đầy sáng tạo
Thay vì in từ dưới lên như thông thường, họ đã đảo ngược quy trình. Chiếc máy in mã nguồn mở có tên "Flex Printer" do họ tự chế tạo sẽ đùn vật liệu TPU nóng chảy lên trên một bệ in treo. Theo cách này, trọng lực lại trở thành một "đồng minh", giúp các lớp vật liệu ép vào nhau và kết dính tốt hơn. Sau khi quá trình in kéo dài 9 giờ hoàn tất, khay in sẽ được lật lại, và con robot bốn chân có thể nằm đúng chiều và sẵn sàng hoạt động.
Con robot này, có tên là ANYmal, được cung cấp năng lượng bằng khí nén. Một thiết bị dao động vòng sẽ bơm các luồng khí xung động vào các kênh bên trong cơ thể robot, tuần tự kích hoạt các cơ cấu truyền động ở mỗi chân, giúp nó di chuyển.
Máy in Flex là mã nguồn mở và bao gồm các thành phần có sẵn
Dân chủ hóa sản xuất robot
Thành tựu này càng trở nên ấn tượng hơn khi so sánh với các phương pháp trước đây. Hồi tháng 3, một robot sáu chân tại Đại học California San Diego cũng được in 3D trong một lần, nhưng quá trình này mất tới 58 giờ và sử dụng các thiết bị đắt đỏ. Trong khi đó, robot của nhóm Edinburgh chỉ mất 9 giờ để in và được tạo ra trên một nền tảng máy in mã nguồn mở có giá chỉ khoảng 500 USD, được chế tạo từ các thành phần có sẵn trên thị trường.
"Sử dụng nền tảng mới của chúng tôi, bất kỳ ai cũng có thể dễ dàng in những thứ mà trước đây được cho là không thể," kỹ sư Maks Gepner cho biết. "Nếu không có những nút thắt cổ chai trong sản xuất và thiết kế kìm hãm, chúng tôi tin rằng robot mềm đã sẵn sàng tạo ra tác động lớn trong thế giới thực".
Đột phá này không chỉ là một thành tựu kỹ thuật, mà còn mở ra khả năng "dân chủ hóa" việc nghiên cứu và sản xuất robot thân mềm, cho phép các phòng thí nghiệm nhỏ và các nhà sáng tạo cá nhân có thể dễ dàng tạo ra những robot của riêng mình, thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực này một cách mạnh mẽ.
