Trong tự nhiên, gián có thể tồn tại dưới nước trong tối đa 30 phút. Bây giờ, một con gián robot có thể làm tốt hơn nữa. Microrobot Ambulatory của Harvard, được gọi là HAMR, có thể đi bộ trên mặt đất, bơi trên mặt nước và đi dưới mặt nước trong thời gian cần thiết, mở ra nhiều môi trường mới cho robot nhỏ này để khám phá.
HAMR thế hệ mới này sử dụng miếng đệm chân đa chức năng dựa trên sức căng bề mặt khi HAMR cần bơi, nhưng cũng có thể cấp điện áp để phá vỡ sức căng bề mặt khi HAMR cần phải chìm. Quá trình này được gọi là electrowetting, đó là giảm góc tiếp xúc giữa vật liệu và mặt nước dưới điện áp được cấp. Sự thay đổi góc tiếp xúc này làm cho các vật thể dễ dàng phá vỡ sức căng bề mặt của nước.
Di chuyển trên mặt nước cho phép microrobot tránh được các chướng ngại vật chìm trong nước và giảm lực cản. Sử dụng bốn cặp cánh không đối xứng và thiết kế bơi tùy chỉnh, HAMR robo chèo trên mặt nước để di chuyển. Robot tạo ra dáng đi trên nước giống như con bọ nước bằng cách đập cánh và chèo chân, điều này cho phép robot bơi một cách hiệu quả về phía trước và rẽ.
Nghiên cứu này chứng tỏ rằng microrobotics có thể giúp cho ngành vật lý hẹp - trong trường hợp này là sức căng bề mặt - để thực hiện các chức năng và khả năng mà các robot lớn hơn khó có thể làm được.
Kích thước của HAMR là chìa khóa cho khả năng của nó, nếu nó lớn hơn, nó sẽ tự mất đi khả năng đi trên mặt nước, nhưng nếu nó nhỏ hơn, nó sẽ không đủ lực để phá vỡ sức căng mặt nước, bởi vậy nó sẽ mất đi khả năng lặn.
HAMR nặng 1,65 gram (khoảng bằng một kẹp giấy lớn), có thể mang 1,44 gram trọng tải bổ sung mà không bị chìm và có thể chèo chân của nó với tần số lên đến 10 Hz. Nó được bọc trong Parylene để giữ cho nó không bị ngấm nước.
Một khi nó ở bên dưới bề mặt của nước, HAMR sử dụng dáng đi giống như để đi bộ trên vùng đất khô. Để trở về vùng đất khô HAMR phải đối mặt với thách thức to lớn từ việc giữ nước. Lực căng bề mặt nước lớn gấp hai lần trọng lượng robot, lực này tác động lên robot, cộng với mô men xoắn gây ra cũng làm tăng đáng kể ma sát trên hai chân sau của robot. Các nhà nghiên cứu đã củng cố hệ thống truyền động của robot và lắp các miếng đệm mềm vào chân trước của robot để tăng khả năng tải trọng và phân phối lại ma sát trong khi leo. Cuối cùng, robot có thể thoát ra khỏi lực giữ của nước bằng cách đi hơi nghiêng.
Robot này thể hiện một số thách thức và cơ hội với robot quy mô nhỏ, việc thu hẹp lại mang lại cơ hội tăng khả năng di chuyển - như đi bộ trên mặt nước - nhưng cũng là những thách thức vì các lực mà chúng ta cho là ở quy mô lớn hơn có thể bắt đầu chiếm ưu thế với kích thước của côn trùng.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ tiếp tục cải thiện vận động của HAMR và tìm cách quay thoát ra khỏi mặt nước mà không cần đoạn đường nối, có lẽ là họ kết hợp các chất kết dính lấy cảm hứng từ tắc kè hoặc các cơ chế nhảy của côn trùng.
HAMR thế hệ mới này sử dụng miếng đệm chân đa chức năng dựa trên sức căng bề mặt khi HAMR cần bơi, nhưng cũng có thể cấp điện áp để phá vỡ sức căng bề mặt khi HAMR cần phải chìm. Quá trình này được gọi là electrowetting, đó là giảm góc tiếp xúc giữa vật liệu và mặt nước dưới điện áp được cấp. Sự thay đổi góc tiếp xúc này làm cho các vật thể dễ dàng phá vỡ sức căng bề mặt của nước.
Di chuyển trên mặt nước cho phép microrobot tránh được các chướng ngại vật chìm trong nước và giảm lực cản. Sử dụng bốn cặp cánh không đối xứng và thiết kế bơi tùy chỉnh, HAMR robo chèo trên mặt nước để di chuyển. Robot tạo ra dáng đi trên nước giống như con bọ nước bằng cách đập cánh và chèo chân, điều này cho phép robot bơi một cách hiệu quả về phía trước và rẽ.
Nghiên cứu này chứng tỏ rằng microrobotics có thể giúp cho ngành vật lý hẹp - trong trường hợp này là sức căng bề mặt - để thực hiện các chức năng và khả năng mà các robot lớn hơn khó có thể làm được.
Kích thước của HAMR là chìa khóa cho khả năng của nó, nếu nó lớn hơn, nó sẽ tự mất đi khả năng đi trên mặt nước, nhưng nếu nó nhỏ hơn, nó sẽ không đủ lực để phá vỡ sức căng mặt nước, bởi vậy nó sẽ mất đi khả năng lặn.
HAMR nặng 1,65 gram (khoảng bằng một kẹp giấy lớn), có thể mang 1,44 gram trọng tải bổ sung mà không bị chìm và có thể chèo chân của nó với tần số lên đến 10 Hz. Nó được bọc trong Parylene để giữ cho nó không bị ngấm nước.
Một khi nó ở bên dưới bề mặt của nước, HAMR sử dụng dáng đi giống như để đi bộ trên vùng đất khô. Để trở về vùng đất khô HAMR phải đối mặt với thách thức to lớn từ việc giữ nước. Lực căng bề mặt nước lớn gấp hai lần trọng lượng robot, lực này tác động lên robot, cộng với mô men xoắn gây ra cũng làm tăng đáng kể ma sát trên hai chân sau của robot. Các nhà nghiên cứu đã củng cố hệ thống truyền động của robot và lắp các miếng đệm mềm vào chân trước của robot để tăng khả năng tải trọng và phân phối lại ma sát trong khi leo. Cuối cùng, robot có thể thoát ra khỏi lực giữ của nước bằng cách đi hơi nghiêng.
Robot này thể hiện một số thách thức và cơ hội với robot quy mô nhỏ, việc thu hẹp lại mang lại cơ hội tăng khả năng di chuyển - như đi bộ trên mặt nước - nhưng cũng là những thách thức vì các lực mà chúng ta cho là ở quy mô lớn hơn có thể bắt đầu chiếm ưu thế với kích thước của côn trùng.
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ tiếp tục cải thiện vận động của HAMR và tìm cách quay thoát ra khỏi mặt nước mà không cần đoạn đường nối, có lẽ là họ kết hợp các chất kết dính lấy cảm hứng từ tắc kè hoặc các cơ chế nhảy của côn trùng.
theo NASATI
Tin tức liên quan
Đăng nhập
