Các nhà khoa học thường hay lấy cảm hứng từ thế giới động vật trong việc thiết kế robot, với những mô hình ăn theo cá, thằn lằn cát và thậm chí là rùa biển. Và tất nhiên những mô phỏng theo sinh vật đó rất hợp lý- Nếu bạn muốn có một robot di chuyển theo một cách đặc biệt, tại sao lại không quan sát ngay chính loài sinh vật có thể làm được điều đó trong tự nhiên? Với Salamandra robotica II, các nhà nghiên cứu đã cố sao chép chuyển động của kỳ nhông trong việc thiết kế một robot có thể bước đi hoặc bò trên mặt đất dễ dàng như khi nó bơi ở dưới nước.
Loài kỳ nhông được biết đến với khả năng chuyển tiếp từ bước đi trên mặt đất bằng chân thành bơi ở dưới nước bằng cách uốn lượn thân mình như cá. Nhóm thiết kế tại Phòng Nghiên Cứu Robot Sinh Hoc của Đại Học École olytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) tại Thụy Sĩ đã tạo ra robot lưỡng cư tên gọi Salamandra (Hình trên) để tìm hiểu rõ hơn bằng cách nào động vật có thể thay đổi chuyển động của chúng mượt mà như vậy.
Để làm được điều này, nhóm đã phải tạo ra một mô hình cột sống kỳ nhông cơ bản với các chân có thể thay dổi tư thế tùy thuộc vào việc nó có băng qua nước hay không. Việc đi lại được điều khiển đơn giản bằng cách quay các chân, nhưng việc tái hiện lại cử động bơi lượn thì lại đòi hỏi một hệ thống của các cặp máy dao động không tuyến tính phức tạp hơn (Hình dưới). Người điều khiển có thể dùng máy tính xách tay để gửi các mệnh lệnh không dây đến một chip điều khiển tích hợp trên thân robot để thay đổi chuyển động, tốc độ và hướng đi của nó.
Về nghiên cứu từ cử động bơi thành cử động bước đi, bằng cách sử dụng kỳ nhông như một mô hình, nhóm nghiên cứu đã nêu ra ba vấn đề cơ bản liên quan đến cử động của cột sống như sau :
1. Sự thay đổi ngầm của mạch vận động cột sống khi chuyển đổi từ cử động dưới nước thành cử động trên bờ
2. Cơ cấu cần thiết để phối hợp các chi với cử động theo trục
3. Cơ cấu làm nền tảng của việc thay đổi dáng đi , gây ra bởi kích thích điện đơn giản từ não
Kết quả của việc nghiên cứu là thế hệ robot đầu tiên đã tương đối có thể bơi như cá, bò trườn như rắn và bước đi như thằn lằn. Mô hình đã bắt chước central pattern generator ( tạm dịch : thiết bị tạo mẫu trung tâm, gọi tắt là CPG, là một mạch điện cho phép tái hiện các mẫu kết hợp của hoạt động thần kinh theo nhịp (phách)) , đây là thiết bị đứng đằng sau cử động của cột sống. Qua đó cho thấy khả năng của mô hình CPG do nhóm chế tạo trong việc kiến tạo và điều chỉnh cử động, cũng như tiềm năng của việc hướng đến thiết bị điều khiển cử động đủ mạnh cho robot có đa khớp nối.
Salamandra robotica II là mô hình nguyên mẫu mới nhất tính đến hiện tại, được phát triển từ năm 2007 (video ở dưới) . Phiên bản mới nhất này có thêm một số cải tiến nâng cao, ví dụ như tốc độ bơi nhanh hơn,chân có thể gặp lại được và những chip điều khiển nâng cao, cho phép mô phỏng tốt hơn sự phối hợp của các cơ bắp và dây thần kinh. Các nhà nghiên cứu hy vọng với cử động đã được cải tiến, sẽ giúp phát triển một robot có tính lưỡng cư cao hơn. Tức là có thể du hành trên bờ và dưới nước như nhau, qua đó có thể thành một công cụ hữu ích trong công tác tìm kiếm và cứu nạn.
Salamandra robotica II đã được lên lịch làm khách mời danh dự tại Innorobo 2013, một triển lãm robot diễn ra từ 19-21 tháng 3 tại Lyon, Pháp. Đoạn video bên dưới thể hiển cách thức robot này bơi trong hồ và bước thẳng lên bờ như thế nào.
[youtube id=”g9Y21XuyMbM” width=”620″ height=”360″]
——————————————————————————————————————————————–
Người dịch: Trungmaster5, theo Gizmag
Link nhóm nghiên cứu kèm các luận văn liên quan : http://biorob.epfl.ch/cms/site/biorob/lang/en/salamandra
——————————————————————————————————————————————–
