Nội dung chính
FlexiRay – bàn tay robot mềm dẻo có khả năng cảm nhận lực, nhiệt độ và hình dạng vật thể giống như con người – đã được các nhà nghiên cứu Đại học Chiết Giang công bố trên tạp chí Nature Communications.
Công nghệ FlexiRay và nguyên tắc hoạt động
FlexiRay được thiết kế dựa trên hiệu ứng Fin Ray (hiệu ứng vây cá), cho phép các ngón tay robot tự động ôm lấy vật thể khi tiếp xúc. Trung tâm của thiết bị là một hệ thống quang học đa gương được nhúng trong lớp “da” đa lớp. Khi ngón tay bị cong hoặc xoắn, các gương sẽ tự động điều chỉnh góc nhìn, giúp camera duy trì tầm nhìn liên tục mà không bị che khuất – giải quyết triệt để “điểm mù” của các cảm biến thị giác‑xúc giác truyền thống.
Ưu điểm so với các bàn tay robot truyền thống
- Độ phủ cảm biến > 90% ngay cả khi ngón tay biến dạng mạnh, nhờ khả năng nhìn quanh các góc khuất.
- Chỉ cần một camera duy nhất nhưng có thể tái tạo năm giác quan của con người: lực, vị trí tiếp xúc, kết cấu bề mặt, nhiệt độ và vị trí tương đối của chính nó.
- Lớp da đa lớp thay đổi màu sắc theo nhiệt độ và phản chiếu ánh sáng, tăng cường khả năng nhận dạng vật thể nhạy cảm.
- Không yêu cầu vật liệu cứng để gắn camera, do đó tăng tính linh hoạt khi cầm nắm các vật thể dễ vỡ hoặc hình dạng phức tạp.
Tiềm năng ứng dụng trong thực tiễn
Với khả năng cảm nhận chi tiết và thao tác mềm dẻo, FlexiRay hứa hẹn sẽ được áp dụng trong:
- Thu hoạch và xử lý nông sản dễ dập nát (trái cây, rau củ).
- Đóng gói các kiện hàng không đồng đều, giảm thiểu hư hỏng.
- Hệ thống lắp ráp tinh vi trong công nghiệp điện tử, nơi yêu cầu độ chính xác cao.
- Học kỹ năng khéo léo từ con người thông qua trí tuệ nhân tạo, mở ra kỷ nguyên robot cộng tác (cobots) trong môi trường gia đình và nhà máy.
Những thách thức và hướng phát triển tương lai
Nhóm nghiên cứu do Đổng Hội Húc dẫn đầu nhấn mạnh rằng, mặc dù FlexiRay đã chứng minh khả năng biến dạng lớn mà không mất cảm giác, vẫn còn một số rào cản cần vượt qua:
- Chi phí sản xuất các thành phần quang học đa gương và vật liệu da đa lớp còn cao.
- Yêu cầu tối ưu thuật toán học sâu để xử lý dữ liệu cảm biến trong thời gian thực.
- Đánh giá độ bền lâu dài khi hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
Trong những năm tới, các nhà khoa học dự kiến sẽ tích hợp FlexiRay với nền tảng AI mở, cho phép robot tự học các thao tác mới chỉ qua quan sát người thực hiện. Điều này không chỉ giảm thời gian lập trình mà còn nâng cao khả năng thích nghi của robot trong các nhiệm vụ đa dạng.
Tham khảo: “FlexiRay: A Soft Robotic Hand with Human‑Like Tactile Sensing,” Nature Communications, 2024.