Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Rô bốt Bristol và trường Đại học Bristol (Anh) gần đây đã phát triển một thiết bị cảm biến rô bốt mới có cấu tạo giống như lớp da mềm mại, hoạt động dựa trên nguyên lý truyền động bằng chất lỏng. Cảm biến được giới thiệu và trưng bày tại Hội nghị quốc tế về Rô bốt mềm (RoboSoft) lần thứ hai và có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ rô bốt đến thực tế ảo (VR).

Trao đổi với phóng viên TechXplore, Gabor Soter, tác giả nghiên cứu cho biết: "Việc tích hợp nhiều cảm biến trong cánh tay rô bốt cũng giống như việc nhét, nén nhiều thành phần hay bộ phận vào một không gian hạn chế, do đó, không hề đơn giản chút nào. Ý tưởng của chúng tôi nhằm mục đích truyền tín hiệu cảm giác đến các bộ phận khác của cơ thể - những vị trí có nhiều không gian để chứa phần cứng cảm biến và xử lý".

Cảm biến mới có tên gọi là Skinflow. Ý tưởng để Soter và các đồng nghiệp phát triển công nghệ mới một phần xuất phát từ các cơ chế sinh học được quan sát thấy ở loài nhện. Nhện di chuyển bằng cách truyền áp suất thủy lực đến các bộ phận khác nhau trên cơ thể. Nói cách khác, chúng có thể tạo ra áp lực bên trong cơ thể và truyền năng lượng này đến các chân nhằm mục đích di chuyển.

Các nhà nghiên cứu đã cố gắng mô phỏng cơ chế này bằng cách kết hợp các khoang rỗng silicon mềm chứa đầy chất lỏng với các cảm biến quang đo áp suất, độ uốn cong và độ rung (dao động). Cấu tạo của Skinflow gồm ba thành phần chính: một lớp da mềm mại chứa đầy chất lỏng màu, một màn hình hiển thị và máy ảnh. Dưới tác động của kích thích cơ học, thể tích các khoang silicon của Skinflow thay đổi và sự thay đổi này được truyền lên màn hình thông qua dòng chất lỏng màu, không nén được.

"Tương tác với da khiến thể tích các khoang chứa của Skinflow thay đổi, từ đó, dịch chuyển dòng chất lỏng màu", Soter giải thích. "Sự dịch chuyển chất lỏng được đo bằng máy ảnh và chúng tôi sử dụng thuật toán xử lý hình ảnh để định lượng sự thay đổi này. Nhờ đó, chúng tôi có thể tính toán ngược vị trí và cường độ tương tác giữa người sử dụng với lớp da rô bốt".

Nhóm nghiên cứu cho biết Skinflow có thể được ứng dụng rộng rãi và an toàn trong môi trường sống và hoạt động của con người, với chi phí thấp đáng kể. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã trình bày ba ứng dụng tiềm năng của công nghệ mới. Đầu tiên, họ đã sử dụng thiết bị để tạo ra một dãy nút mềm với bốn nút cảm biến áp suất.

Bên cạnh đó, họ cũng đã sử dụng công nghệ này để thiết kế bảng xúc giác (bàn di chuột cảm ứng) cấu tạo 3 chiều, mềm mại, bao gồm hai lớp cảm biến được định hướng vuông góc với nhau. Trên bề mặt cả hai lớp cảm biến có tám kênh lớn chứa đầy chất lỏng màu. Trong ứng dụng này, Skinflow được sử dụng nhằm mục đích đo vị trí và cường độ xúc giác của người dùng.

Cuối cùng, các chuyên gia đã tích hợp cảm biến với một camera quan sát thông minh và vi điều khiển. Sau đó, họ kết nối ba cảm biến uốn cong mềm với bộ xử lý của thiết bị và sử dụng chúng để điều chỉnh độ sáng của ba đèn LED trong thời gian thực bằng thao tác uốn cong.

"Skinflow có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có: thực tế ảo, rô bốt, chăm sóc sức khỏe, hệ thống nhà thông minh, thiết bị đeo và thao tác, điều khiển từ xa", Soter chia sẻ. "Đây cũng là một công nghệ đầy hứa hẹn cho các ứng dụng trong đó, các linh kiện điện tử tiêu chuẩn không thể được sử dụng do nhiễu điện từ, điển hình như trong kỹ thuật tạo ảnh cộng hưởng từ (MRI), hoặc để đo phóng xạ trong các nhà máy điện hạt nhân".

Trong tương lai, cảm biến được phát triển bởi Soter và nhóm của ông có thể trở nên hữu ích trong hỗ trợ phát triển một loạt các công nghệ thông minh và sáng tạo khác. Các nhà nghiên cứu hiện đang thử nghiệm với Skinflow và sử dụng nó để phát triển các thiết bị đeo mới có khả năng tương tác với con người.

P.K.L (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2019-06-skinflow-soft-robotic-skin-based.html, 6/2019