Đuôi cá ngựa – Chìa khóa cho công nghệ chế tạo xúc tu robot

Ý nghĩa của từ “biomimicry” (tạm dịch: mô phỏng sinh học), đang dần trở nên vô giá trị và bị lạm dụng quá đáng, nó bị sử dụng một cách khá thường xuyên để nói về các công nghệ hay thiết kế có sự tương đồng một cách mơ hồ với một sự vật có thật trong thế giới tự nhiên. Những nhà quảng cáo/ đối ngoại trong lĩnh vực ô tô và kiến trúc đặc biệt có vẻ thích từ này. Vậy nên, tôi thấy thật thoải mái khi có thể viết về một nghiên cứu mà trong đó, người ta đi sâu vào việc quan sát chi tiết hình thái tự nhiên, ở đây là bộ giáp của cá ngựa, và nghiên cứu xem làm sao để áp dụng chúng vào trong lĩnh vực robot (như đúng ý nghĩa của mô phỏng sinh học). Các nhà nghiên cứu cho rằng, cấu trúc tương tự như các đĩa trượt (ở cá ngựa) có thể giúp nâng cao khả năng của các cánh tay robot trong việc dò tìm dưới đáy biển và phá bom/mìn.

Mặc dù cá ngựa không phải loài sinh vật duy nhất có thân giáp trên Trái Đất, nhưng xem chừng nó là loài mềm dẻo nhất. Chiếc đuôi linh hoạt như của khỉ cho phép nó có thể dễ dàng móc bám vào san hô và rong biển. Thế nhưng, các nhà nghiên cứu thắc mắc rằng, liệu bộ giáp có thực sự là tác nhân bảo vệ cho nó khỏi bị nghiền nát bởi các kẻ thù tự nhiên, bao gồm cua và rùa biển hay không. Bằng cách ép các phần trên chiếc đuôi của cá ngựa, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, những chiếc đuôi đó có thể ép xuống chỉ còn 1/2 bề rộng ban đầu mà không có bất kỳ tổn hại mang tính lâu dài nào xuất hiện. Chiếc đuôi cần phải bị nén đến hơn 60% thì cột sống mới có thể bị hư hại vĩnh viễn (do các mô liên kết và cơ đuôi đã hấp thụ phần lớn sức nén – những chú cá ngựa tham gia thử nghiệm đều đã chết từ trước)

Chiếc đuôi của cá ngựa gồm có 36 phân khúc, và nhỏ dần về phía cuối của đuôi. Mỗi phân khúc là một hình tương tự hình chữ nhật, tạo bởi 4 tấm đĩa hình chữ L (hình dưới), có thể xoay quanh trục hoặc trượt lẫn nhau. Những tấm đĩa này liên kết với cột sống bằng các mô liên kết. Cấu trúc đặc biệt này chính là nguồn gốc khả năng uốn dẻo linh hoạt của đuôi cá ngựa.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng công nghệ in 3D để tái tạo cấu trúc của những tấm đĩa, liên kết với các sợi polymer để mô phỏng sợi cơ. Mục đích chính là để chế tạo một cánh tay robot có khả năng kết hợp giữa cả vật liệu cứng và vật liệu mềm (khác với rất nhiều dự án robot khác, mà trong đó các nhà nghiên cứu thường chỉ thích sử dụng một trong 2 loại). Bằng cách chế tạo một cánh tay giống với chiếc đuôi của cá ngựa, các nhà nghiên cứu cho rằng cánh tay đó sẽ có thể tóm, bắt các vật với nhiều hình dạng khác nhau, tương tự như một chiếc xúc tu robot. Câu hỏi đặt ra là, cánh tay đó có thể được ứng dụng trong những lĩnh vực nào? Thiết bị y tế, khám phá đại dương và phá bom/mìn.. đều là những lĩnh vực ứng dụng tiềm năng, theo như các nhà nghiên cứu cho biết.

Lớp vỏ giáp không phải là điều duy nhất thú vị liên quan đến cá ngựa, một chi của họ cá (tên khoa học Hippocampus) với 54 loài khác nhau đã được phát hiện. Chúng là một loài sinh vật rất gợi sự tò mò. “Cá ngựa độc đáo ở chỗ, chúng có phần đầu giống ngựa, phần mõm hình ống dài tương tự như loài thú ăn kiến, phần đuôi linh hoạt như khỉ, túi trước ngực như Kangaroo, lớp da có khả năng ngụy trang như cá bơn, và cặp mắt có thể hoạt động độc lập như tắc kè,” Ông Michael Porter, thuộc Học Viện Công Nghệ Jacobs, Đại Học California, San Diego – nơi nghiên cứu được thực hiện- cho biết “ Chúng tôi nghiên cứu chiếc đuôi linh hoạt này là bởi nó có khả năng nắm và bắt rất đặc biệt, ngoài ra nó còn được bảo vệ bởi một lớp giáp tự nhiên.” Trong nghiên cứu của họ, nhóm nghiên cứu đã sử dụng loài cá ngựa khá phổ biến có tên khoa học là Hippocampus kuda.

Người dịch: Trungmaster, theo Gizmag

Link tạp chí :http://www.journals.elsevier.com/acta-biomaterialia/

———————————————————————————————————————-

Bình Luận

comments