Nội dung chính
FlexiRay – Bàn tay robot cảm giác đa giác quan
FlexiRay, bàn tay robot mềm dẻo mới, có thể cảm nhận lực, nhiệt độ và hình dạng vật thể giống như con người.
Được phát triển bởi nhóm nghiên cứu của Đại học Chiết Giang (Trung Quốc) và công bố trên tạp chí Nature Communications, FlexiRay đánh dấu một bước tiến lớn trong việc đưa robot tới gần hơn với khả năng thao tác tinh vi của con người.
1. Thiết kế lấy cảm hứng từ tự nhiên
FlexiRay dựa trên hiệu ứng Fin Ray – hiện tượng các vây cá tự động mở rộng khi tiếp xúc. Cấu trúc này cho phép các ngón tay robot tự động ôm lấy vật thể mà không cần lập trình phức tạp. Lớp “da” bề ngoài được làm từ vật liệu đa lớp, có khả năng thay đổi màu sắc theo nhiệt độ và phản chiếu ánh sáng, giúp robot “nhìn” được môi trường xung quanh ngay cả khi vật thể bị che khuất.
2. Hệ thống quang học đa gương
Thay vì sử dụng nhiều camera cứng, FlexiRay tích hợp một hệ thống quang học “đa gương” bên trong. Khi ngón tay bị cong, xoắn hoặc biến dạng, các gương tự động điều chỉnh góc nhìn, cho phép một camera duy nhất “nhìn quanh các góc khuất”. Nhờ vậy, không còn hiện tượng “điểm mù” như các bàn tay robot truyền thống.
3. Năm giác quan trong một camera
Kết hợp với thuật toán học sâu, FlexiRay có thể tái tạo năm giác quan của con người:
- Cảm lực: đo áp lực và độ cứng của vật thể.
- Vị trí tiếp xúc: xác định chính xác điểm chạm.
- Độ kết cấu bề mặt: nhận dạng độ nhám, độ mịn.
- Nhiệt độ: phát hiện sự thay đổi nhiệt độ của vật thể.
- Vị trí không gian của chính nó: tự định vị trong môi trường ba chiều.
Trong các thí nghiệm ban đầu, FlexiRay đạt độ phủ cảm biến hơn 90 % ngay cả khi ngón tay bị biến dạng lớn, vượt xa các giải pháp hiện có thường chỉ đạt 60‑70 %.
4. Ứng dụng tiềm năng
Khả năng cảm giác đa giác quan mở ra nhiều hướng ứng dụng thực tiễn:
- Thu thập và xử lý nông sản dễ vỡ như trái cây, rau củ mà không gây hư hỏng.
- Đóng gói các kiện hàng không đồng đều, giảm thiểu lỗi trong dây chuyền sản xuất.
- Hỗ trợ robot gia đình thực hiện các công việc tinh tế như rửa bát, sắp xếp đồ dùng.
- Hợp tác với trí tuệ nhân tạo để robot học trực tiếp các kỹ năng khéo léo từ con người thông qua phản hồi xúc giác.
5. Nhận định của nhà nghiên cứu
Theo Đổng Hội Húc, tác giả cấp cao của dự án, “Thành tựu đáng chú ý nhất là chuyển đổi mô hình từ ‘tránh biến dạng’ sang ‘tận dụng biến dạng’. Chúng tôi đã chứng minh rằng ngón tay robot có thể biến dạng mạnh mẽ để cầm nắm an toàn mà không mất khả năng cảm giác.”
Với nền tảng cảm giác đa giác quan, FlexiRay hứa hẹn sẽ là nền tảng cho thế hệ robot mới, nơi mà độ mềm dẻo và khả năng nhận biết cảm giác song hành, tạo nên những thao tác tự động hoá vừa nhanh chóng, vừa tinh tế.