Đại học California chế tạo cánh tay robot linh hoạt lấy ý tưởng từ đuôi
cá ngựa
Có vẻ như những phát minh lấy ý tưởng từ thiên nhiên là "sở trường" của đại học California và hôm nay, nhóm nghiên cứu tại trường kỹ thuật Jacobs thuộc UC San Diego đã giới thiệu một cấu trúc độc đáo lấy tưởng từ bộ áo giáp của loài cá ngựa. Họ đang tìm cách áp dụng cấu trúc này vào lĩnh vực robot nhằm cải thiện độ linh hoạt của cánh tay robot khi thực hiện các công việc như thăm dò dưới biển hoặc tháo gỡ bom mìn.
Mặc dù cá ngựa không phải là loài duy nhất được tạo hóa ban tặng cho lớp áo giáp nhưng có lẽ đây là thiết kế linh hoạt nhất. Sở hữu đặc tính cầm nắm tương tự đuôi khỉ, đuôi của cá ngựa cho phép nó neo mình trên các rặng san hô và tảo biển. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tự hỏi liệu lớp áo giáp này có mang lại khả năng bảo vệ khỏi sự nghiền nát - một cơ chế tấn công phổ biến của các loài săn mồi bao gồm cả cua và rùa? Bằng cách thử nghiệm khả năng chịu lực của đuôi cá ngựa, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng lớp áo giáp có thể bị đè nén đến hơn 1 nửa chiều rộng ban đầu mà không gặp phải thương tổn vĩnh viễn. Chỉ khi bị đè nén đến hơn 60%, cột sống của cá ngựa mới bị tổn thương hoàn toàn và lúc này các mô và cơ đuôi sẽ hấp thụ hầu hết lực nén. Dĩ nhiên là chú cá ngựa tội nghiệp bị đem thí nghiệm đã chết.
Đuôi của một con cá ngựa bao gồm 36 đoạn với kích thước nhỏ dần cho đến chóp đuôi. Mỗi đoạn có dạng hình vuông, được tạo thành từ 4 đĩa chữ L có thể xoay và trượt lên nhau. Chúng được kết nối với cột sống bằng các mô liên kết và đây là cấu trúc tạo ra độ linh hoạt lớn cho đuôi.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ in 3D để tái tạo cấu trúc của các đĩa chữ L và chúng được đính vào nhau bằng polymer để mô phỏng các cơ. Mục tiêu của nhóm nghiên cứu là chế tạo một cánh tay robot với cả 2 vật liệu cứng và mềm. Với các đặc tính tương tự đuôi cá ngựa, họ cho rằng cánh tay robot có thể cầm nắm các vật thể với nhiều kích thước và tiềm năng được sử dụng trên nhiều lĩnh vực từ thiết bị y tế, khám phá đại dương cho đến tháo gỡ bom mìn.
Cá ngựa thuộc chi Hippocampus và họ Syngnathidae, bao gồm cả cá chìa vôi. Riêng chi Hippocampus có đến 54 loài đã được biết đến. Nhà nghiên cứu Michael Porter tại trường kỹ thuật Jacobs cho biết: "Cá ngựa độc đáo ở chỗ nó có một cái đầu như ngựa, một cái mõm dài hình ống như thú ăn kiến, một cái đuôi linh hoạt như khỉ, một cái túi nuôi con như kangaroo, lớp vảy ngụy trang như cá bơn, cặp mắt chuyển động độc lập như tắc kè." "Chúng tôi nghiên cứu trọng tâm về chiếc đuôi của cá ngựa bởi khả năng cầm nắm linh hoạt của nó và được bảo vệ bằng một lớp giáp tự nhiên." Đối với nghiên cứu trên, nhóm của Porter đã sử dụng loài cá ngựa cửa sông hay cá ngựa vàng (Hippocampus kuda) rất phổ biến tại vùng biển duyên hải Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương.
Dưới đây là video trình diễn nguyên mẫu đầu tiên của cấu trúc nhân tạo giống đuôi cá ngựa:
