Một nhóm các kỹ sư tại Phòng thí nghiệm Robot hữu cơ ở Đại học Cornell - Hoa Kỳ đã chế tạo một con robot cá sư tử thân mềm, chạy bằng loại chất lỏng giống như máu, không chỉ đóng vai trò là nguồn năng lượng, mà còn hoạt động bằng thủy lực để tạo ra lực đẩy.

Cách tiếp cận lấy cảm hứng từ sinh học này giải quyết một trong những thách thức lớn đối với các robot nhỏ. Với những robot sử dụng pin, nó khiến tăng trọng lượng đáng kể và trọng lượng này tác động đến phạm vi, khả năng cơ động, tốc độ và kích thước. Vì vậy, nếu các kỹ sư có thể lưu trữ năng lượng trong thành phần thì sẽ làm giảm trọng lượng đi một nửa.

James Pikul - nhà nghiên cứu sau tiến sĩ (hiện là trợ lý giáo sư tại Đại học Pennsylvania) cùng phối hợp với nhóm nghiên cứu đưa ra thiết kế Robot cá sử tử có chiều dài 40cm và làm bằng silicon đúc. Bên trong của Robot cá sử tử là hai bơm thủy lực, mỗi bơm được kích hoạt bằng pin tế bào dòng kẽm-iodide được liên kết với nhau. Một bơm di chuyển đuôi bằng cách di chuyển chất lỏng từ một bên đuôi sang bên kia, trong khi đó, các bơm khác được lưu trữ trong vây lưng vào vây ngực tương ứng. Thủy lực trong robot thân mềm không phải là một ý tưởng mới, nhưng cho chất lỏng thủy lực với việc bổ sung là cung cấp năng lượng. Bằng cách sử dụng chất lỏng (dung dịch điện phân được gọi là máu robot) làm cả năng lượng điện và cơ học, khối lượng của robot hình cá giảm đáng kể, làm tăng tải trọng năng lượng tương đối. Điều này có nghĩa là robot có thể bơi tự chủ trong 36h trước khi yêu cầu sạc lại.

PGS Rob Shepherd về kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ, cho biết: Trong tự nhiên, chúng ta thấy các sinh vật có thể hoạt động trong bao lâu trong khi thực hiện các nhiệm vụ phức tạp. Robot không thể thực hiện những chiến công tương tự trong thời gian dài. Cách tiếp cận lấy cảm hứng từ sinh học của chúng tôi có thể làm tăng đáng kể mật độ năng lượng của hệ thống trong khi cho phép robot mềm có thể di động lâu hơn nữa.

Hệ thống pin hybrid/mạch nhân tạo thủy lực được mô hình hóa sau pin oxi hóa khử. Mặc dù dạng pin này không đặc biệt mạnh so với pin lithium-ion, nhưng nó có lợi thế là có thể được nhồi nhét vào khá nhiều không gian hoặc hình dạng. Tính linh hoạt này có thể đặc biệt hữu ích khi thiết kế robot cho các nhiệm vụ cụ thể hoặc điều hướng các không gian khó xử, vì pin truyền thống có thể ảnh hưởng quá mức đến tỷ lệ vật lý của thiết kế, giới hạn phạm vi của nó.

Shepherd, cho biết: Chúng tôi muốn lấy càng nhiều thành phần trong một robot và biến chúng thành hệ thống năng lượng. Nếu chúng ta đã có chất lỏng thủy lực trong robot của mình, thì bạn có thể khai thác vào các kho năng lượng lớn và giúp robot tăng tự do hoạt động tự chủ.

Những phát triển như đánh dấu một bước nữa hướng tới robot thủy sinh tự trị tốt hơn, hiệu quả hơn. Tiềm năng thăm dò biển, kiểm tra đường ống và cáp dưới nước và những thứ tương tự là rất lớn. Đối với các robot linh hoạt, thân mềm, chúng có thể đóng một vai trò quan trọng trong môi trường nhạy cảm, chẳng hạn như các rạn san hô, nơi triển khai một robot có thân cứng có thể quá rủi ro.

Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Nature.

 (NASATI)