Các kỹ sư tạo ra một robot lấy cảm hứng từ chim cắt, có thể cất cánh, đậu và bám vào cành cây, thậm chí bắt đồ vật trong không trung.
Được phát triển bởi nhóm nghiên cứu ở Đại học Stanford, SNAG (thiết bị quắp trên không lấy cảm hứng từ tự nhiên) mô phỏng hành vi quắp mồi ấn tượng của chim cắt lớn. Thay cho bộ xương, SNAG có cấu trúc khung in 3D. Các nhà nghiên cứu tạo ra tới 20 phiên bản để hoàn thiện thiết bị. Họ cũng sử dụng motor và dây câu thay cho cơ bắp và dây chằng. Nhờ drone 4 cánh gắn kèm, SNAG có thể bay xung quanh để lấy và mang đồ vật cũng như đậu trên nhiều bề mặt khác nhau.
Robot SNAG do nhóm kỹ sư ở Đại học Stanford chế tạo. (Ảnh: William Roderick).
Kết hợp camera và cảm biến, SNAG có thể dùng để theo dõi khí hậu, động vật hoang dã và hệ sinh thái tự nhiên, góp phần ngăn chặn cháy rừng và phục vụ tìm kiếm cứu nạn. Thử nghiệm gần đây tại một khu rừng ở Oregon cho thấy thiết bị có thể cất/hạ cánh từ cành cây với sự hỗ trợ của bộ móng in 3D.
Giống như chim thật, SNAG có thể hấp thụ lực tác động khi đậu xuống và biến đổi thành lực ép để bám vào cành cây. Cơ chế tương tự cũng cho phép robot quắp đồ vật như túi đậu và quả bóng tennis. Nhóm nghiên cứu mô tả chi tiết thiết kế trên tạp chí Science Robotics hôm 1/12.
"Mô phỏng chim bay và đậu không phải điều dễ dàng", trưởng nhóm nghiên cứu William Roderick ở Đại học Stanford, chia sẻ. "Sau hàng triệu năm tiến hóa, chúng bay và đậu rất đơn giản, ngay cả với những cành cây phức tạp và đa dạng nhất mà bạn có thể tìm thấy trong rừng. Giống như chim, SNAG có hai chân có thể chuyển động độc lập. Robot này cũng có bộ khung và cấu trúc chân chắc chắn đóng vai trò như bộ xương".
Chim có thể đậu trên bất kỳ cành cây nào, bất kể bề mặt gồ ghề, ẩm ướt, phủ đầy rêu hay mọc đầy nhánh. Chế tạo robot mô phỏng hành vi đó trở thành mối quan tâm lớn đối với các kỹ sư Stanford. Họ cho biết SNAG được cải tiến dựa trên những thiết kế robot bay hiện nay, vốn có khả năng hạn chế về mặt quắp đồ vật thật hoặc đậu sau khi bay để tiết kiệm năng lượng.
SNAG có thể đậu trên nhiều vật liệu bao gồm gỗ, bọt, giấy nhám và Teflon như vẹt parrotlet, loài vẹt nhỏ thứ hai trên thế giới. Mỗi chân của SNAG trang bị một motor để chuyển động tới/lui và motor khác để quắp đồ vật tương tự dây chằng ở chân chim.
Sau khi bám quanh cành cây, mắt cá chân của SNAG khóa chặt và một gia tốc kế ở bàn chân phải kích hoạt thuật toán cân bằng để ổn định robot. Theo Roderick, motor của SNAG hoạt động như cơ bắp và truyền lực qua dây chằng. Khi robot chạm vào chỗ đậu, gia tốc kế ở chân cho nó biết về tác động và thúc đẩy quá trình giữ cân bằng.
Thí nghiệm với thiết kế robot cũng cho phép Roderick và cộng sự nghiên cứu giải phẫu phim tác động như thế nào tới hành vi đậu. Ví dụ, họ phát hiện không có khác biệt đáng kể nào về khả năng đậu giữa hai hình dáng ngón chân chính ở chim. Quá trình phát triển SNAG trong tương lai sẽ tập trung vào những gì xảy ra trước khi hạ cánh như cải tiến nhận thức tình huống của robot và kiểm soát bay.