Tương lai, loại robot này có thể ứng dụng trong y sinh học cũng như cách nó hoạt động sẽ là nền tảng phát triển thiết bị điện tử thông minh khác.
Nghệ thuật origami truyền thống của Nhật Bản có thể hô biết một tờ giấy đơn giản thành các hình dạng phức tạp, ba chiều thông qua nếp gấp.
Robot xếp/robot gập được (folding robot) dựa trên nguyên tắc này đang nổi lên như một chân trời thiết kế robot mới. Nhưng do thường đòi hỏi pin trên bo mạch hoặc kết nối dây với nguồn điện khiến chúng trở nên cồng kềnh và hạn chế chức năng.
Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Viện Wys về Kỹ thuật lấy cảm hứng từ sinh học và Trường Kỹ thuật và Khoa học ứng dụng John A. Paulson (Đại học Harvard) đã tạo ra robot gấp không pin, có khả năng chuyển động phức tạp, được điều khiển thông qua từ trường không dây.
Nghiên cứu về robot thần kỳ nói trên được báo cáo trong tạp chí khoa học Science Robotics.
Nhờ cấu trúc đặc biệt, robot này không cần pin, dây nhưng vẫn có thể nhận năng lượng và thực hiện những chuyển động theo điều khiển – (Ảnh: Wyss Institute at Harvard University).
Đồng tác giả, tiến sĩ nghiên cứu Je-sung Koh, cho biết: “Giống như origami, một điểm chính trong thiết kế của chúng tôi là sự đơn giản. Hệ thống này chỉ yêu cầu các bộ phận cơ điện tử cơ bản, thụ động trên robot để cung cấp dòng điện, cấu trúc của robot sẽ tự lo phần còn lại”.
Các robot của nhóm nghiên cứu đều phẳng và mỏng, tứ diện bằng nhựa, với ba tam giác ngoài kết nối với tam giác trung tâm bằng bản lề và một mạch nhỏ trên tam giác trung tâm. Kèm theo bản lề là các cuộn dây được làm bằng kim loại được gọi là Hợp kim nhớ hình dạng (shape-memory alloy – SMA) – có thể phục hồi hình dạng ban đầu sau khi biến dạng bằng cách nung nóng đến một nhiệt độ nhất định.
Khi bản lề của robot nằm phẳng, các cuộn dây SMA được kéo ra trong trạng thái “biến dạng” của chúng; khi dòng điện đi qua mạch khiến các cuộn dây nóng lên, chúng quay trở lại trạng thái ban đầu, co lại giống như các sợi cơ nhỏ và xếp tam giác bên ngoài của robot vào trung tâm. Khi dòng điện dừng, các cuộn dây SMA được kéo căng ra do độ cứng của bản lề gấp, từ đó hạ các tam giác ngoài xuống.
Dòng điện cần thiết cho sự chuyển động của robot được truyền không dây bằng cách sử dụng truyền điện từ trường (electromagnetic power transmission), công nghệ tương tự được dùng bên trong các miếng sạc không dây nạp pin vào điện thoại di động và các thiết bị điện tử nhỏ khác.
Robot dựa vào nghệ thuật origami với các kích thước khác nhau khi được bung ra sẽ có hình dạng như thế này – (Ảnh: Wyss Institute at Harvard University).
Tiến sĩ Mustafa Boyvat, tác giả chính của nghiên cứu tại Wyss Institute và SEAS, giải thích: “Không chỉ những chuyển động của robot có thể lặp lại được, chúng ta còn có thể kiểm soát chúng xảy ra khi nào và ở đâu, cũng tức cho phép các chuyển động của nó phức tạp hơn”.
Giống như các cơ trong cơ thể người, các cuộn dây SMA chỉ có thể co lại và giãn ra: đó là cấu trúc của cơ thể robot – các khớp nối origami – khiến những co thắt này thành các chuyển động cụ thể. Để chứng tỏ khả năng này, nhóm nghiên cứu đã xây dựng một cánh tay robot nhỏ có khả năng uốn cong sang trái và phải, cũng như mở và đóng, kẹp quanh một vật thể.
Có rất nhiều ứng dụng cho loại công nghệ robot nhỏ gọn này như nội soi. Hoặc nếu sử dụng một cuộn dây nguồn lớn hơn, có thể cho phép giao tiếp không dây, không dùng pin giữa nhiều thiết bị “thông minh” trong toàn bộ ngôi nhà.
Boyvat nói: “Vẫn còn có thể thu nhỏ robot này nhiều nữa. Chúng tôi không nghĩ rằng đã đạt đến mức nhỏ nhất và chúng tôi rất vui mừng phát triển các thiết kế này cho ứng dụng y sinh học”.