Trong nháy mắt, một con bạch tuộc có thể tạo ra giống như rong biển hoặc san hô rách rưới bằng cách thay đổi màu sắc và kết cấu của da, do đó trở nên gần như vô hình trong môi trường của nó. Và trong tương lai, robot cũng có thể thực hiện thủ thuật ngụy trang dường như kỳ diệu này.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một dạng tổng hợp của da cephalepad có thể biến đổi từ bề mặt 2D, phẳng sang bề mặt ba chiều với các vết sưng và hố, họ báo cáo hôm nay (12 tháng 10) trên tạp chí Science. Công nghệ này một ngày nào đó có thể được sử dụng trong các robot mềm, thường được bao phủ trong một "lớp da silicon" co giãn, các nhà nghiên cứu cho biết.
"Robot được ngụy trang có thể che giấu và được bảo vệ khỏi các cuộc tấn công của động vật và có thể tiếp cận tốt hơn với động vật để nghiên cứu chúng trong môi trường sống tự nhiên của chúng", Cecilia Laschi, giáo sư sinh học tại Viện nghiên cứu sinh học thuộc Đại học Sant'Anna, ở Pisa, Ý , đã viết trong một bài báo kèm theo trong vấn đề Khoa học hiện nay. "Tất nhiên, ngụy trang cũng có thể hỗ trợ các ứng dụng quân sự, trong đó việc giảm tầm nhìn của robot mang lại lợi thế cho việc tiếp cận các khu vực nguy hiểm", Laschi, người không tham gia vào nghiên cứu hiện tại cho biết.
Da sạm
Các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi James Pikul của Đại học Pennsylvania và Robert Shepherd của Đại học Cornell, đã lấy cảm hứng từ các vết sưng 3D, hoặc papillae, rằng bạch tuộc và mực nang có thể bơm phồng bằng cách sử dụng các đơn vị cơ bắp trong một phần năm giây để ngụy trang.
Sự bổ sung của papillae trong một robot mềm sẽ là các túi khí hoặc "bóng bay" bên dưới lớp da silicon. Thông thường, các túi này bị thổi phồng vào những thời điểm khác nhau ở những điểm khác nhau để tạo ra sự vận động trong robot. Trong nghiên cứu mới, lạm phát robot này đã tiến thêm một bước.
"Dựa trên những điều họ có thể làm và công nghệ của chúng tôi không thể làm gì, làm thế nào để chúng tôi thu hẹp khoảng cách để có giải pháp công nghệ cho khả năng khá tuyệt vời của họ?" là câu hỏi trung tâm được đặt ra bởi Người chăn cừu.
"Trong trường hợp này, bơm phồng một quả bóng bay là một giải pháp khá khả thi", ông nói thêm.
Bằng cách nhúng các quả cầu lưới sợi nhỏ vào silicon, các nhà khoa học có thể kiểm soát và định hình kết cấu của bề mặt bị phồng lên, giống như một con bạch tuộc có thể lấy lại da của nó.
Pikul, khi đó là một sinh viên sau tiến sĩ tại Đại học Cornell, đã nảy ra ý tưởng kết cấu các túi khí này thông qua các mẫu của các vòng lưới sợi. Ông đã bị cuốn hút vào ý tưởng thổi phồng silicon vì mức độ lạm phát có thể đảo ngược và nhanh chóng như thế nào, Gulul giải thích với Live Science. Từ đó, chỉ là vấn đề tìm ra các mô hình toán học để làm cho nó hoạt động.
Bằng chứng của khái niệm
Nguyên mẫu hiện tại cho da có kết cấu trông khá thô sơ: Bằng cách chia bong bóng silicon với các vòng tròn đồng tâm của khung lưới sợi, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách kiểm soát hình dạng của silicon khi nó phồng lên. Họ đã xoay xở để thổi bong bóng thành một số hình dạng mới bằng cách gia cố lưới, theo tờ báo. Chẳng hạn, họ đã tạo ra các cấu trúc bắt chước những viên đá tròn trong một dòng sông cũng như một loại cây mọng nước (Graptoveria amethorum) với các lá được sắp xếp theo mô hình xoắn ốc.
Nhưng sự tinh tế không phải là mục tiêu chính của họ, Người chăn cừu lưu ý.
"Chúng tôi không muốn đây là một công nghệ mà chỉ một số ít người trên thế giới có thể sử dụng; chúng tôi muốn nó khá dễ thực hiện", ông chăn cừu nói với Live Science. Ông muốn công nghệ kết cấu, được xây dựng dựa trên những phát hiện trước đó của nhóm về cách làm cho da silicon thay đổi màu sắc, có thể truy cập được cho cả ngành công nghiệp, giới hàn lâm và người có sở thích. Do đó, nhóm nghiên cứu đã cố tình sử dụng các công nghệ hạn chế như máy cắt laser để sản xuất các vòng dây vì đó là những gì mọi người bên ngoài phòng thí nghiệm của Đại học Cornell có thể sử dụng.
Itai Cohen, giáo sư vật lý tại Cornell, người cũng nghiên cứu về nghiên cứu, đã lưu ý đến một khía cạnh dễ tiếp cận khác của công nghệ. Trong một chuyến tham quan vào cánh đồng, Cohen đã hình dung ra các tấm silicon xì hơi - được lập trình để thổi phồng thành một kết cấu ngụy trang - vào phía sau xe tải của một người. "Bây giờ, bạn có thể thổi phồng nó để nó không phải ở trong hình dạng cố định đó, điều này thực sự khó vận chuyển", Cohen nói với Live Science. Khi công nghệ tiến bộ, người ta thậm chí có thể quét một môi trường và sau đó lập trình tấm silicon tương ứng ngay lúc đó và bắt chước nó, Cohen suy đoán.
Cả Gulul và Người chăn cừu đều có kế hoạch theo đuổi công nghệ này trong phòng thí nghiệm tương ứng của riêng họ. Người chăn cừu giải thích rằng kể từ khi phát triển công nghệ, ông bắt đầu thay thế lạm phát bằng dòng điện có thể gây ra kết cấu tương tự - không cần hệ thống không khí buộc và áp lực. Và Gulul hy vọng sẽ áp dụng những bài học kinh nghiệm từ việc thao túng bề mặt vật liệu vào những thứ mà diện tích bề mặt đóng vai trò quan trọng, như pin hoặc chất làm mát, ông nói.
"Chúng tôi vẫn còn rất nhiều trong giai đoạn khám phá của robot mềm," ông chăn cừu nói. Bởi vì hầu hết các máy móc được tạo thành từ kim loại cứng và nhựa, nên các quy ước và cách sử dụng tốt nhất của robot mềm vẫn chưa được đưa ra đầy đủ. "Chúng tôi mới chỉ bắt đầu và chúng tôi có kết quả tuyệt vời", ông nói, nhưng điều quan trọng là, "trong tương lai, giúp người khác sử dụng công nghệ dễ dàng hơn và đảm bảo các hệ thống này đáng tin cậy."
Nghiên cứu được tài trợ bởi Văn phòng Nghiên cứu Quân đội của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quân đội Hoa Kỳ.
