Robot nhỏ linh hoạt, sáu bậc tự do điều khiển chính xác Robot nhỏ linh hoạt, sáu bậc tự do điều khiển chính xác Y sinh và sản xuất là hai ngành có nhu cầu vô hạn với những công nghệ nhỏ và siêu nhỏ, tự động hóa cao và có thể tiếp cận những không gian khó tiếp cận trong điều trị và sản xuất. Đáp ứng nhu cầu thực tế, các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore tập trung phát triển những robot kích thước nhỏ, điều khiển bằng từ trường, có thể thực hiện các thao tác khéo léo và linh hoạt. Những robot có kích thước milimet hoặc các thiết bị truyền động không dây, được thiết kế từ các vi hạt từ tính nhúng vào polyme tương thích sinh học (vật liệu không độc hại với môi trường và con người), hoạt động khi áp đặt một từ trường có điều khiển. Các robot được phát triển trên cơ sở những robot mini hiện có bằng giải pháp tối ưu hóa khả năng di chuyển theo sáu bậc tự do (DoF), được các nhà khoa học giới thiệu trong một bài báo có tiêu đề “Bộ truyền động từ tính quy mô nhỏ với sáu bậc tự do, ” xuất bản trực tuyến trên tạp chí Advanced Materials, số ra tháng 6/2021. Theo giải thích của các tác giả bài báo khoa học, DoF là chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trục không gian và chuyển động quay quanh ba trục đó, thường được gọi là góc cuộn, góc nghiêng và góc lệch. Robots nhỏ linh hoạt sáu bậc tự do, có thể điều khiển chính xác Những robot mini sáu bậc tự do (DoF) không phải là một sáng tạo mới, tính năng mới của robot mini NTU là có thể xoay nhanh hơn 43 lần so với robot trước đó, đồng thời cùng lúc di chuyển 6 bậc tự do (DoF) cho phép điều khiển chính xác robot. Một điểm khác biệt nữa là robot có thể được chế tạo bằng vật liệu "mềm". Đây là đặc điểm có ý nghĩa lớn vì những robot này sẽ có được những tính năng cơ học quan trọng. Các nhà khoa học đã thử nghiệm một loại robot có thể mô phỏng chuyển động của sứa, một loại robot khác có khả năng cầm nắm, có thể lựa chọn và đặt các vật thể nhỏ với độ chính xác cao. Các robot kích thước milimet NTU tương đương một hạt gạo và có thể được điều khiển bằng các vectors từ trường. PGS Lum Guo Zhan thuộc Trường Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không vũ trụ cho biết: “Phát hiện ra vector thứ ba “khó nắm bắt” của từ trường có ý nghĩa quan trọng trong điều khiển các cỗ máy thu nhỏ”. Tác giả chính công trình nghiên cứu cho biết, những công trình trước đây chỉ xác định ứng dụng từ trường dưới dạng hai vectơ chính.Các robot có kích thước milimet NTU, tương đương một hạt gạo và có thể điều khiển bằng từ trường. PGS Zhan giải thích: “Nhóm của tôi đã khám phá được các nguyên tắc hoạt động cơ bản của robot thu nhỏ có chuyển động sáu bậc tự do DoF thông qua nghiên cứu này. Hiểu được hoàn toàn những tính chất vật lý của những robot mini, chúng tôi có thể điều khiển chính xác chuyển động của chúng”. Hơn nữa, phương pháp chế tạo robot do chúng tôi đề xuất có thể từ hóa những robot mini, tạo ra mô-men xoắn sáu bậc tự do DoF gấp 51 đến 297 lần so với các thiết bị hiện có khác. Phát minh này có ý nghĩa then chốt, là thành công lớn trong phát triển các công nghệ robot nhỏ ”. Nhóm nghiên cứu các robot kích thước milimet: PGS Lum Guo Zhan, Nghiên cứu sinh TS Yang Zilin và Xu Changyu thuộc Trường Cơ khí và Hàng không Vũ trụ NTU. Robot mini DoF có thể ứng dụng trong phẫu thuật và sản xuất chi tiết nhỏ Sáng chế của nhóm NTU có những tính năng ưu việt: Thứ nhất, những robot thu nhỏ có kích thước bằng hạt gạo, rất phù hợp hoạt động trong các không gian hẹp, thường có trong lĩnh vực y học. Thứ hai, các nhà khoa học cho thấy, chuyển động của robot có thể được điều khiển từ xa bởi người dùng, sử dụng một chương trình chạy trên máy tính, có thể thay đổi chính xác cường độ và hướng của từ trường do một hệ thống các cuộn dây điện từ tạo ra. Nhóm NTU hy vọng rằng, các robot thu nhỏ tinh vi có thể ứng dụng trong các quy trình phẫu thuật mới các cơ quan quan trọng, “khó tiếp cận” như não. Nhưng đó là một tương lai xa, nghiên cứu và hoàn thiện hơn nữa các robot mini để có thể được sử dụng trong các ứng dụng y tế cụ thể. “Bên cạnh phẫu thuật, robot mini có thể được sử dụng trong các ứng dụng y sinh như lắp ráp các thiết bị “phòng thí nghiệm trên chip” được sử dụng để chẩn đoán lâm sàng bằng phương pháp tích hợp một số quy trình thí nghiệm trên một chip nhỏ”, Nghiên cứu sinh TS Xu Changyu và Yang Zilin cho biết. Vượt chướng ngại vật và lắp ráp cấu trúc 3D Trong những thử nghiệm phòng thí nghiệm, các robot mini đã thể hiện sự khéo léo và tốc độ. Nhóm NTU đã chứng minh, một robot có chuyển động như sứa có thể bơi nhanh qua một khe hở hẹp của một vật cản khi lơ lửng trong nước. Cho thấy khả năng vượt qua các rào cản của robot trong môi trường hoạt động linh hoạt và không ổn định, một khả năng rất đáng mong đợi trong các ứng dụng y sinh như nội phẫu thuật. Dưới sự điều khiển định hướng chính xác của phần mềm, những robot mini có thể thực hiện chuyển động DoF đáng tin cậy và có vận tốc góc đến 173 độ mỗi giây, hơn hẳn các robot thu nhỏ hiện nay, chỉ có 4 độ mỗi giây trong chuyển động sáu bậc tự do DoF. Các nhà khoa học, bằng thực nghiệm đã chứng minh, robot mini gắp có thể lắp ráp một cấu trúc 3D bao gồm một thanh đặt trên hai thanh đỡ chữ Y trong vòng chưa đầy năm phút. Tốc độ nhanh hơn khoảng 20 lần so với các robot mini hiện có. Thành công này khiến nhóm NTU tin tưởng rằng, trong tương lai, các robot có thể được sử dụng trong việc lắp ráp các trang thiết bị ứng dụng siêu nhỏ. Hướng nghiên cứu tiếp theo của nhóm NTU hoàn thiện quy trình để có thể chế tạo những robot nhỏ hơn, quy mô vài trăm micromet, đồng thời phát triển ứng dụng điều khiển robot bằng phần mềm ứng dụng Trí tuệ Nhân tạo và Máy học để hệ thống robot hoạt động độc lập hoàn toàn. Theo KH&ĐS Trịnh Thái Bằng 29/7/2021 15:51 902 Y sinh và sản xuất là hai ngành có nhu cầu vô hạn với những công nghệ nhỏ và siêu nhỏ, tự động hóa cao và có thể tiếp cận những không gian khó tiếp cận trong điều trị và sản xuất. Đáp ứng nhu cầu thực tế, các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore tập trung phát triển những robot kích thước nhỏ, điều khiển bằng từ trường, có thể thực hiện các thao tác khéo léo và linh hoạt. Những robot có kích thước milimet hoặc các thiết bị truyền động không dây, được thiết kế từ các vi hạt từ tính nhúng vào polyme tương thích sinh học (vật liệu không độc hại với môi trường và con người), hoạt động khi áp đặt một từ trường có điều khiển. Các robot được phát triển trên cơ sở những robot mini hiện có bằng giải pháp tối ưu hóa khả năng di chuyển theo sáu bậc tự do (DoF), được các nhà khoa học giới thiệu trong một bài báo có tiêu đề “Bộ truyền động từ tính quy mô nhỏ với sáu bậc tự do, ” xuất bản trực tuyến trên tạp chí Advanced Materials, số ra tháng 6/2021. Theo giải thích của các tác giả bài báo khoa học, DoF là chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trục không gian và chuyển động quay quanh ba trục đó, thường được gọi là góc cuộn, góc nghiêng và góc lệch. Robots nhỏ linh hoạt sáu bậc tự do, có thể điều khiển chính xác Những robot mini sáu bậc tự do (DoF) không phải là một sáng tạo mới, tính năng mới của robot mini NTU là có thể xoay nhanh hơn 43 lần so với robot trước đó, đồng thời cùng lúc di chuyển 6 bậc tự do (DoF) cho phép điều khiển chính xác robot. Một điểm khác biệt nữa là robot có thể được chế tạo bằng vật liệu "mềm". Đây là đặc điểm có ý nghĩa lớn vì những robot này sẽ có được những tính năng cơ học quan trọng. Các nhà khoa học đã thử nghiệm một loại robot có thể mô phỏng chuyển động của sứa, một loại robot khác có khả năng cầm nắm, có thể lựa chọn và đặt các vật thể nhỏ với độ chính xác cao. Các robot kích thước milimet NTU tương đương một hạt gạo và có thể được điều khiển bằng các vectors từ trường. PGS Lum Guo Zhan thuộc Trường Kỹ thuật Cơ khí và Hàng không vũ trụ cho biết: “Phát hiện ra vector thứ ba “khó nắm bắt” của từ trường có ý nghĩa quan trọng trong điều khiển các cỗ máy thu nhỏ”. Tác giả chính công trình nghiên cứu cho biết, những công trình trước đây chỉ xác định ứng dụng từ trường dưới dạng hai vectơ chính.Các robot có kích thước milimet NTU, tương đương một hạt gạo và có thể điều khiển bằng từ trường.PGS Zhan giải thích: “Nhóm của tôi đã khám phá được các nguyên tắc hoạt động cơ bản của robot thu nhỏ có chuyển động sáu bậc tự do DoF thông qua nghiên cứu này. Hiểu được hoàn toàn những tính chất vật lý của những robot mini, chúng tôi có thể điều khiển chính xác chuyển động của chúng”. Hơn nữa, phương pháp chế tạo robot do chúng tôi đề xuất có thể từ hóa những robot mini, tạo ra mô-men xoắn sáu bậc tự do DoF gấp 51 đến 297 lần so với các thiết bị hiện có khác. Phát minh này có ý nghĩa then chốt, là thành công lớn trong phát triển các công nghệ robot nhỏ ”. Nhóm nghiên cứu các robot kích thước milimet: PGS Lum Guo Zhan, Nghiên cứu sinh TS Yang Zilin và Xu Changyu thuộc Trường Cơ khí và Hàng không Vũ trụ NTU.Robot mini DoF có thể ứng dụng trong phẫu thuật và sản xuất chi tiết nhỏ Sáng chế của nhóm NTU có những tính năng ưu việt: Thứ nhất, những robot thu nhỏ có kích thước bằng hạt gạo, rất phù hợp hoạt động trong các không gian hẹp, thường có trong lĩnh vực y học. Thứ hai, các nhà khoa học cho thấy, chuyển động của robot có thể được điều khiển từ xa bởi người dùng, sử dụng một chương trình chạy trên máy tính, có thể thay đổi chính xác cường độ và hướng của từ trường do một hệ thống các cuộn dây điện từ tạo ra. Nhóm NTU hy vọng rằng, các robot thu nhỏ tinh vi có thể ứng dụng trong các quy trình phẫu thuật mới các cơ quan quan trọng, “khó tiếp cận” như não. Nhưng đó là một tương lai xa, nghiên cứu và hoàn thiện hơn nữa các robot mini để có thể được sử dụng trong các ứng dụng y tế cụ thể. “Bên cạnh phẫu thuật, robot mini có thể được sử dụng trong các ứng dụng y sinh như lắp ráp các thiết bị “phòng thí nghiệm trên chip” được sử dụng để chẩn đoán lâm sàng bằng phương pháp tích hợp một số quy trình thí nghiệm trên một chip nhỏ”, Nghiên cứu sinh TS Xu Changyu và Yang Zilin cho biết. Vượt chướng ngại vật và lắp ráp cấu trúc 3D Trong những thử nghiệm phòng thí nghiệm, các robot mini đã thể hiện sự khéo léo và tốc độ. Nhóm NTU đã chứng minh, một robot có chuyển động như sứa có thể bơi nhanh qua một khe hở hẹp của một vật cản khi lơ lửng trong nước. Cho thấy khả năng vượt qua các rào cản của robot trong môi trường hoạt động linh hoạt và không ổn định, một khả năng rất đáng mong đợi trong các ứng dụng y sinh như nội phẫu thuật.Dưới sự điều khiển định hướng chính xác của phần mềm, những robot mini có thể thực hiện chuyển động DoF đáng tin cậy và có vận tốc góc đến 173 độ mỗi giây, hơn hẳn các robot thu nhỏ hiện nay, chỉ có 4 độ mỗi giây trong chuyển động sáu bậc tự do DoF. Các nhà khoa học, bằng thực nghiệm đã chứng minh, robot mini gắp có thể lắp ráp một cấu trúc 3D bao gồm một thanh đặt trên hai thanh đỡ chữ Y trong vòng chưa đầy năm phút. Tốc độ nhanh hơn khoảng 20 lần so với các robot mini hiện có. Thành công này khiến nhóm NTU tin tưởng rằng, trong tương lai, các robot có thể được sử dụng trong việc lắp ráp các trang thiết bị ứng dụng siêu nhỏ. Hướng nghiên cứu tiếp theo của nhóm NTU hoàn thiện quy trình để có thể chế tạo những robot nhỏ hơn, quy mô vài trăm micromet, đồng thời phát triển ứng dụng điều khiển robot bằng phần mềm ứng dụng Trí tuệ Nhân tạo và Máy học để hệ thống robot hoạt động độc lập hoàn toàn.Theo KH&ĐSTrịnh Thái Bằng Trở về đầu trang 0 Tổng số: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10