Lần đầu tạo ra robot có thể thoát "mồ hôi"

Đây có thể sẽ là bước đột phá so với loại robot kỹ thuật trước đó, tạo ra thế hệ robot có khả năng đảm nhiệm nhiều nhiệm vụ trong môi trường nhiệt độ cao.

Các thiết bị điện - điện tử khi hoạt động thường thải ra nhiệt. Đó là lý do các hệ thống máy tính cần có quạt thổi khí hay động cơ xe cần bộ tản nhiệt.

Robot tự hoạt động cơ chế thoát "mồ hôi" - (Ảnh: SCIENTIFIC AMERICAN).

Tuy nhiên, 2 cơ chế làm mát trên chỉ phù hợp với các thiết bị cỡ lớn, khó tương thích với những robot dạng nhỏ, nhất là robot mềm không bằng kim loại.

Mới đây, nhóm nghiên cứu từ ĐH Cornell (New York, Mỹ) bước đầu phát triển thành công cơ chế tỏa nhiệt bằng phương pháp thoát mồ hôi như ở người, qua đó hứa hẹn tạo được loại robot có thể hoạt động tốt trong môi trường nhiệt độ cao.

Theo trang Scientific American, ngày nay, bên cạnh các robot bằng kim loại, nhiều nhà khoa học tiến hành thử nghiệm những mẫu robot mềm với cấu trúc từ nhựa tổng hợp. Nhờ đó, robot đạt được sự linh hoạt, ít bị hư hại khi gặp ma sát.

Bất lợi của robot mềm nằm chỗ khi nhiệt độ cao, vật liệu sẽ cứng, dù bản chất chúng chịu được nhiệt tốt hơn kim loại. Nhóm nghiên cứu ĐH Cornell nghĩ đến một cơ chế để tối ưu hóa khả năng làm việc của loại robot mềm.

Nhóm thiết kế một robot mềm được cấu tạo từ các ngạnh, làm bằng nhiều loại vật liệu khác nhau có thể thay đổi hình dạng khi nhiệt độ tăng.

Một mô hình bàn tay với các ngón làm bằng vật liệu có thể tỏa nhiệt bằng việc tiết mồ hôi - (Ảnh: CNN).

Cụ thể, một phần của ngạnh được làm bằng loại polymer PNIPA, có khả năng co lại khi nhiệt độ đạt đến 40^oC. Ở cấu trúc phía đối diện, nhóm dùng chất acrylamide có thể nở ra khi nhiệt độ tăng, nhờ đó mở ra các lỗ trống rộng khoảng 0,2mm.

Cấu tạo này giúp cánh tay robot có thể phồng lên và cong về một hướng khi nhiệt độ cao, đồng thời tiết nước lấy từ hệ thống dẫn ra ngoài lỗ thở giúp thoát nhiệt.

"Điểm nổi bật của hệ thống là có thể tiết mồ hôi nhờ vào chính cấu trúc của vật liệu. Chúng tôi không cần thêm bất kỳ cảm biến nhiệt nào vì lỗ hổng có khả năng tự điều tiết", Thomas Wallin - ĐH Cornell, đồng tác giả nghiên cứu - cho biết.

Để cho thấy lợi thế, nhóm nghiên cứu thực hiện thí nghiệm giữa 2 loại robot mềm giống nhau, một có thể tiết "mồ hôi", một không.

Cả 2 robot được yêu cầu gắp một vật thể nóng. Kết quả, thiết bị có thể tỏa nhiệt hoàn thành nhiệm vụ nhanh gấp 6 lần so với đối thủ.

Thử thách cầm nắm vật nóng của robot mới - (Ảnh: SCIENTIFIC AMERICAN).

Wallin cho biết thêm, ước tính khả năng tỏa nhiệt của robot này gấp đến 3 lần hiệu suất thoát mồ hôi ở đa số loài động vật.

"Đây là một phát hiện tuyệt vời qua đó có thể tạo ra các robot mô phỏng năng lực của các vật thể sống" - TS Cecilia Laschi ở Viện BioRobotics (Ý) nói.

Laschi cũng nhận xét, robot thoát mồ hôi là bước đột phá so với các thế hệ robot kỹ thuật trước đây. Với khả năng cầm nắm, các robot dạng mềm có rất nhiều lợi thế, nhất là trong những trường hợp phải tiếp xúc trực tiếp với cơ thể người.

Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Science Robotics, trong đó cũng nêu ra một vấn đề mà nhóm cần cải tiến là liệu cơ chế tỏa nhiệt bằng nước này có làm giảm ma sát của thiết bị hay không.

Theo Wallin, để giải quyết vấn đề này, nhóm hướng dự kiến sẽ thiết kế các ngạnh có nếp trong tương lai, mô tả cấu trúc như ở tay người giúp tối ưu hóa khả năng cầm nắm.