Các kỹ sư từ Đại học Northwestern đã chế tạo ra Robot nhỏ nhất thế giới với chiều rộng chỉ 0,5 milimet - nhỏ hơn chiều dày của một đồng xu. Điều này báo hiệu sự khởi đầu một kỷ nguyên mới của robot vi mô, có kích thước nhỏ hơn cả một con bọ chét…

1. Lấy cảm hứng từ sách hình nổi của trẻ em

Nhà khoa học John A.Rogers người đứng đầu công trình nghiên cứu cho biết robot là một lĩnh vực nghiên cứu thú vị đặc biệt là microrobot là một chủ đề siêu hấp dẫn.

Tuy nhiên, robot này chuyển động chậm và mỗi giây nó đi được quãng đường bằng một nửa chiều dài cơ thể của mình.

Để tạo ra một sinh vật nhỏ như vậy, ông Rogers và Huang đã chuyển sang một kỹ thuật mà họ giới thiệu cách đây 8 năm. Đó là phương pháp lắp ráp lấy cảm hứng từ cuốn sách hình nổi của trẻ em.

Robot siêu nhỏ với hình dạng giống con cua và nhỏ hơn độ dày của đồng xu trên không chạy bằng phần cứng phức tạp, bằng thủy lực hay điện. Thay vào đó, sức mạnh của nó nằm ở khả năng đàn hồi của cơ thể. Sử dụng vật liệu "hợp kim nhớ hình" có khả năng ghi nhớ hình dạng ban đầu để có thể biến đổi thành hình dạng "được ghi nhớ" khi được tác dụng nhiệt.

Các nhà nghiên cứu sử dụng một chùm tia laser chiếu vào để làm nóng nhanh robot tại các vị trí được nhắm mục tiêu khác nhau trên mình robot.

Một lớp phủ thủy tinh mỏng có tính đàn hồi sẽ giúp bộ phận của con robot trở về hình dạng ban đầu khi được làm mát. Chân của robot có thể được bẻ cong để nó có thể đứng lên. Nó sẽ đứng trên chân của mình cho tới khi nhiệt độ khiến nó chuyển động.

Khi thay đổi từ chuyển động này sang giai đoạn chuyển động khác, tức là biến thành hình dạng đã ghi nhớ và lặp đi lặp lại, nó tạo ra chuyển động.

Tia laser được sử dụng để đưa nhiệt độ vào các vùng khác nhau của robot giúp nó có thể di chuyển. Loại tia này không chỉ điều khiển từ xa để kích hoạt robot mà còn xác định hướng đi của nó. Ví dụ, quét tia laser từ trái sang phải sẽ khiến robot di chuyển theo.

Ông Rogers giải thích, bởi những cấu trúc này rất nhỏ nên tốc độ làm mát rất nhanh. Điều này khiến robot phản ứng nhanh đáng kinh ngạc ngay cả với tốc độ lên đến 10 chu kỳ mỗi giây. Trong khi đó, việc giảm kích thước của những robot này cho phép chúng chạy nhanh hơn.

2. Tương lai của công nghệ

Những con robot nhỏ bé được chế tạo bằng kỹ thuật lấy cảm hứng từ những cuốn sách hình nổi của trẻ em

Với phương pháp này, nhóm các nhà khoa học ở Đại học Northwestern có thể phát triển các robot với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Trong quá trình chế tạo, họ cho sinh viên ở nhiều cấp độ của mình tham gia.

Những ý tưởng đã được kết hợp lại để tạo ra robot với nhiều dạng con vật. Một số sinh viên hứng thú với chuyển động bò ngang của con cua nên robot cua đã ra đời với khả năng xoắn, lật, nhảy.

"Với những kỹ thuật lắp ráp và những vật liệu mới này, chúng tôi có thể chế tạo robot biết đi với hầu hết mọi kích thước hoặc hình dạng 3D. Tuy nhiên, sinh viên cảm thấy hứng khởi và thích thú với chuyển động bò ngang của những con cua nhỏ. Đó là một ý tưởng rất sáng tạo.

Bạn có thể tưởng tượng, robot siêu nhỏ có thể được dùng để sửa chữa hoặc lắp ráp các cấu trúc hoặc máy móc nhỏ trong ngành công nghiệp hoặc là trợ lý phẫu thuật để thông các động mạch bị tắc, cầm máu bên trong cơ thể hoặc loại bỏ các khối u ung thư – tất cả đều bằng các thủ thuật xâm lấn tối thiểu", theo ông John A.Rogers.

Tháng 9 năm ngoái, nhóm kỹ sư này cũng giới thiệu một vi mạch có cánh là cấu trúc bay nhỏ nhất do con người tạo ra. Các nhà nghiên cứu cũng phát triển các robot có kích thước milimet giống như sâu đo, dế và bọ cánh cứng.

Mặc dù nghiên cứu hiện đang mang tính khám phá và tạo ra vì mục đích học thuật, nhưng các nhà khoa học tin rằng công nghệ của họ có tiềm năng đưa lĩnh vực này đến gần hơn với việc tạo ra các robot siêu nhỏ, đảm nhận các nhiệm vụ ở những không gian hạn chế.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Robotics.