Buzz
(Tổ Quốc) - Allen Pan đã cố gắng đảo ngược lịch sử tiến hóa bằng cách giúp cho loài rắn 'mọc' thêm 4 chân để di chuyển.
Rắn là loài động vật đã tồn tại từ kỷ Jura, khoảng 150 triệu năm trước. Chúng được cho là đã tiến hóa từ những loài thằn lằn đào hang hoặc thằn lằn sống dưới nước. Theo thời gian, chúng đã tiến hóa để 'bỏ' đi 4 chân và hình thành một cơ thể dẹp, phủ đẩy vẩy để có thể trượt trên mặt đất. Thực tế này đã thúc đẩy nhà sản xuất và YouTuber Allen Pan thực hiện thí nghiệm để đảo ngược sự tiến hóa này và giúp cho rắn có thêm các chân để di chuyển.
Lấy cảm hứng từ các loại chân giả được tạo ra cho các con chó, mèo bị tật nguyền, Pan đã bắt đầu với một giải pháp có sẵn, kết hợp với một cặp khung xương robot hoạt động tương tự như một con cua để gắn vào hai đầu của rắn. Tuy nhiên, việc thiếu cấu trúc hỗ trợ ở giữa có thể dẫn đến gây tổn thương cho con vật, do đó nguyên mẫu này đã sớm bị loại bỏ.
Để khắc phục những vấn đề này, Pan đã thiết kế một bộ bốn chân trong Tinkercad, mỗi chân gồm hai đoạn. Cả hai cặp chân trước và sau đều được nối bằng một đầu nối phẳng, đồng thời chứa một động cơ servo ở mỗi bên để chuyển động từ một bên sang bên kia, cùng với một đường cắt ở giữa để gắn ống ngăn rắn trong suốt.
Bản thân robot bao gồm 4 chân, mỗi chân có 3 khớp và hai servo. Khớp chân có thể xoay tự do để xử lý mọi địa hình không bằng phẳng.
Tổng cộng sẽ có tám động cơ servo, được cung cấp năng lượng bởi một bộ pin LiPo. Chúng cũng được kết nối với bảng điều khiển servo chuyên dụng thông qua máy tính chủ và được điều khiển không dây. Bởi vì rắn có nguồn gốc từ thằn lằn, nên Pan đã quan sát cẩn thận cách những con thằn lằn di chuyển để mô phỏng dáng đi cho những chiếc chân giả này.
Phong cách di chuyển của robot được lấy cảm hứng từ những con thằn lằn mà Allen quan sát thấy trong một cửa hàng thú cưng. Thân của robot được làm từ một ống nhựa trong suốt.
Robot lấy cảm hứng từ loài rắn
Ngoài ra, cách di chuyển của loài rắn cũng đã trở thành nguồn cảm hứng để tạo ra robot cho các nhà khoa học. Loài vật này di chuyển nhanh chóng qua các môi trường không có cấu trúc và tránh chướng ngại vật bằng cách di chuyển vòng qua hoặc vượt qua chúng, hoặc đi qua các lỗ nhỏ trên chướng ngại vật như đống đá. Trong nhiều năm, các kỹ sư đã nghiên cứu khả năng vận động xuất sắc của loài rắn để tạo ra các robot giống rắn, có thể di chuyển theo cách tương tự.
Robot rắn hay Snakebots đặc biệt hữu ích trong các hoạt động tìm kiếm và cứu nạn. Chúng có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau, từ những con robot rắn dài khoảng vài mét hoạt động dưới đáy đại dương đến những con rắn nhỏ được chế tạo với mục đích phục vụ y tế.
Snakebots truyền thống di chuyển bằng cách sử dụng các chuyển động giống như loài rắn thực. Nhưng ở thời điểm hiện tại, với các Snakebots thế hệ tiếp theo, chúng sẽ được thiết kế theo mô-đun, bao gồm một loạt các mô-đun độc lập được kết nối và lập trình để hoạt động cùng nhau. Điều này cho phép chúng tiếp tục hoạt động ngay cả khi một số mô-đun bị hỏng.
Các tiến bộ mới trong công nghệ truyền động, thuật toán lập kế hoạch di chuyển, phản hồi lực và mô-đun đang giúp robot rắn trở nên phức tạp và chức năng hơn.
Nếu các nhà sản xuất sử dụng các vật liệu có tính chất tạo ma sát tương tự như vảy trên da rắn, robot có thể thực hiện các cử động trườn giống như rắn mà không cần thêm bánh xe để ngăn việc trượt sang hai bên. Phát hiện này có thể giúp thiết kế các loại robot mô phỏng cách di chuyển của rắn hoạt động trong không gian hẹp chật.
Viện Robotics tại Đại học Carnegie Mellon được nhiều người coi là trung tâm phát triển và thiết kế robot rắn hàng đầu. Các kỹ sư tại CMU đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong công nghệ cảm biến lực để robot có khả năng xác định mức độ chặt chẽ cần thiết khi bám vào một vật thể — loại bỏ nhu cầu lập trình trước cho robot dựa trên các điều kiện dự đoán của môi trường hoạt động.
Aaron Johnson, một nhà chế tạo robot và giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Đại học Carnegie Mellon, cho biết: 'Hầu hết mọi loài động vật đều là nguồn cảm hứng cho việc thiết kế robot. Điều này là do động vật - bao gồm cả con người - thường thực hiện những nhiệm vụ mà những robot được phát triển muốn thực hiện, như là việc nhặt đồ, nhảy hoặc di chuyển trên một môi trường đầy rủi ro như đống đổ nát.
Johnson cũng nói: 'Thay vì cố gắng sao chép chính xác cơ chế và hành vi của động vật, chúng tôi cố gắng hiểu các nguyên lý về cách động vật thực hiện thành công những gì chúng làm và áp dụng nó vào việc phát triển một hệ thống robot mới.
Các robot này được thiết kế theo dạng mô-đun, trong đó các phân đoạn hoặc mô-đun có thể được thêm hoặc loại bỏ để thay đổi chiều dài của robot. Mỗi mô-đun là một cơ cấu linh hoạt được gắn với các cảm biến để điều khiển vị trí, vận tốc và mô-men xoắn, cũng như đo lường quán tính ba trục.
Tham khảo: Hackster; Asme
