Robot mềm được hưởng lợi từ chất lỏng bọt

Từ robot cứng đến robot mềm

Khi nghĩ đến robot, chúng ta nghĩ đến những robot công nghiệp to lớn và cồng kềnh hoặc những robot tương lai từ khoa học viễn tưởng, từ thế giới thực. Kẻ hủy diệt hoàn toàn bằng kim loại cho đến thiết kế bóng bẩy và mượt mà hơn của iRobot và các robot hình người hiện đại thực sự.

Nguồn: Sanctuary

Trong mọi trường hợp, hằng số là sự hiện diện khắp nơi của các bề mặt kim loại và nhựa nhẵn, với các chuyển động được tạo ra bởi piston, thủy lực và động cơ điện.

Tuy nhiên, thiết kế robot này có thể hạn chế đối với nhiều ứng dụng đòi hỏi cách tiếp cận tinh tế hơn. Ví dụ, bất kỳ robot nào tương tác với cơ thể con người, hoặc ví dụ như robot phụ trách hái trái cây, đều yêu cầu vật liệu linh hoạt hơn và chạm nhẹ nhàng hơn để tránh gây hư hỏng.

Để đáp ứng nhu cầu này, một lĩnh vực mới gọi là robot mềm đang nổi lên. Lĩnh vực này khám phá cách sử dụng các vật liệu mới để tạo ra các hệ thống robot mềm và linh hoạt. Trước đây chúng tôi đã khám phá ý tưởng này, đặc biệt là trên cách in 3D có thể giúp chế tạo robot mềm, hoặc là làm thế nào hydrogel có thể tăng sự nhanh nhẹn của robot.

Giờ đây, một ý tưởng mới có thể được thêm vào mảng kỹ thuật robot mềm này: chất lỏng bọt.

Từ logic khí nén đến chất lỏng bọt

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas đã nghiên cứu xem bọt có thể là vật liệu mới để chế tạo robot như thế nào. Họ phát hiện ra rằng luồng không khí xuyên qua cấu trúc dạng lưới của bọt xốp có thể thay thế các thiết bị điện tử và công bố kết quả của họ trong một bài báo khoa học có tựa đề “Cảm biến và kiểm soát chất lỏng nhúng với bọt xốp mềm".

Ý tưởng chính bắt đầu từ việc nghiên cứu một lĩnh vực khoa học gọi là mạch logic khí nén. Ý tưởng này là thay thế tính toán điện tử dựa trên điện bằng sự dao động của luồng không khí.

Cho đến nay, khái niệm này chủ yếu mô phỏng thiết kế của các mạch điện tử. Điều này làm giảm đáng kể tiềm năng của nó, vì đối với các phép tính và cảm biến phức tạp hơn, kích thước và trọng lượng của thiết bị sẽ trở thành một vấn đề.

Thay vào đó, các nhà nghiên cứu của Đại học Rice đã tìm cách sử dụng sự chênh lệch áp suất được tạo ra bởi không khí chảy qua các lỗ siêu nhỏ trong tấm xốp. Khi thêm nhiều lớp bọt như vậy, họ có thể tinh chỉnh cách không khí lưu thông qua nó. Bằng cách này, họ có thể thực hiện các nhiệm vụ điều khiển và tính toán khí nén phức tạp nhưng với thiết kế mạch đơn giản hơn nhiều so với logic khí nén truyền thống.

Nguồn: Đại học Rice

Mạch tích hợp tương tự

Một ví dụ điển hình là cách một bộ phận của robot có thể phản ứng với áp lực. Robot truyền thống sẽ cần các cảm biến điện tử phức tạp, các cánh tay phức tạp với nhiều bộ phận để uốn cong và một động cơ điện hoặc hệ thống thủy lực chạy bằng pin để truyền và điều chỉnh lực.

Thay vào đó, chất lỏng bọt có thể có phản ứng “tích hợp” trong cánh tay robot, uốn cong khi chịu áp lực và phản ứng tương ứng với các kích thích, chẳng hạn như chỉ uốn cong một nửa khi bị ép với lực ít hơn.

Nguồn: Đại học Rice

Để đạt được nó không phải là không có thách thức. Một là mật độ không khí thay đổi theo sự thay đổi của áp suất, đòi hỏi phải tính toán phức tạp để mô hình hóa luồng không khí qua bọt.

Tạo ra một mô hình lý thuyết dự đoán chính xác luồng không khí và phản ứng của bọt là một trong những phần quan trọng nhất của dự án nghiên cứu này. Chỉ khi điều này được thực hiện thì một thiết kế với chất lỏng bọt có thể dự đoán được mới có thể được xây dựng.

Ứng dụng

Bởi vì chất lỏng bọt không phụ thuộc vào thiết bị điện tử và pin nên nó có thể nhẹ hơn nhiều so với các giải pháp robot thông thường. Điều này là tuyệt vời để kết hợp nó vào vải và quần áo. Khả năng uốn cong và di chuyển mà không làm hỏng hoặc tăng độ cứng của vải cũng rất hữu ích.

áo khoác ngoài

Ứng dụng đầu tiên có thể là giúp đỡ những người bị hạn chế khả năng di chuyển do khuyết tật hoặc bị thương. Hiện đã có một thị trường ngày càng tăng về bộ xương ngoài dựa trên “robot cổ điển” để trợ giúp trong những trường hợp như vậy, điều mà chúng tôi đã thảo luận trong “Độc lập và di chuyển thông qua robot - Exosuits có thể giúp những người mắc bệnh Parkinson như thế nào".

Công nghệ tương tự có thể giúp giảm chấn thương do công việc đòi hỏi phải nâng vật nặng, như trong nhà kho, nhà máy hoặc quân đội.

Chúng ta có thể dễ dàng tưởng tượng làm thế nào robot dựa trên chất lỏng xốp có thể được tích hợp vào những bộ đồ ngoài như vậy hoặc thậm chí được thay thế hoàn toàn như một phần của quần, áo sơ mi, v.v. được thiết kế riêng, vì chúng dễ mặc hơn và kín đáo hơn.

Công nghệ VR / Haptic

Hệ thống xúc giác tạo ra cảm giác chạm để phản ứng với kích thích. Trong một thời gian, đây là biên giới tiếp theo của thực tế ảo và các hệ thống mô phỏng khác.

Chất lỏng bọt có thể giúp tạo ra các loại cảm biến xúc giác mới, chẳng hạn như phát hiện chuyển động và chuyển nó thành tin nhắn trên cảm biến cảm ứng. Ví dụ, điều này có thể được sử dụng để tạo ra các bản sao kỹ thuật số chính xác hơn về chuyển động trong mô phỏng được sử dụng trong đào tạo bác sĩ, người ứng cứu khẩn cấp hoặc đào tạo chuyên môn khác.

Nguồn: Đại học Rice

Đầu tư vào Robot mềm

Robot mềm có thể sẽ là một phần ngày càng tăng của thị trường robot đang phát triển, vì robot đang dần rời khỏi các nhà máy để giúp chăm sóc bệnh nhân trong bệnh viện, di chuyển hàng hóa trong kho hoặc hái trái cây trên đồng và vườn cây ăn trái.

Bạn có thể đầu tư vào các công ty liên quan đến robot thông qua nhiều nhà môi giới và bạn có thể tìm thấy ở đây, trên chứng khoán.io, khuyến nghị của chúng tôi dành cho các nhà môi giới tốt nhất ở USA, Canada, Châu Úc, Anh, cũng như nhiều nước khác.

Nếu bạn không quan tâm đến việc chọn các công ty robot cụ thể, bạn cũng có thể xem xét các quỹ ETF robot như GlobalX Robotics & Trí tuệ nhân tạo ETF (BOTZ), iShares Tự động hóa & Robotics UCITS ETF (RBOT), hoặc là Chỉ số Robotics & Tự động hóa Toàn cầu ETF (ROBO), sẽ mang lại khả năng tiếp cận đa dạng hơn để tận dụng ngành công nghiệp robot đang phát triển.

Các công ty robot mềm

1. Ekso BIONICS

Ekso BIONICS là công ty dẫn đầu về công nghệ bộ xương ngoài. Nó đã ra mắt bộ xương ngoài phục hồi chức năng y tế thương mại đầu tiên vào năm 2012. Kể từ đó, nó đã nhận được sự chấp thuận cho các bộ đồ ABI và EVO của mình.

Mặc dù đang mở rộng sang phân khúc công việc/công việc nặng nhọc, công ty vẫn chủ yếu tập trung vào các liệu pháp trị liệu và di chuyển y tế.

Doanh thu của công ty đã tăng nhanh (+38% so với cùng kỳ năm 2023).

Nguồn: Ekso

Nó gần đây mua lại Human Motion and Control (HMC) Đơn vị kinh doanh từ Tập đoàn Parker Hannifin để bổ sung bộ xương ngoài hỗ trợ cho người bị liệt để cung cấp cho nó.

Điều này có thể chỉ ra rằng Ekso có tiềm năng tốt để trở thành công ty thâu tóm hàng loạt trong lĩnh vực khung ngoài, phát triển sản phẩm của mình thông qua sự kết hợp giữa R&D nội bộ và mua lại chiến lược.

Nó cũng khiến nó trở thành một ứng cử viên sáng giá để áp dụng chất lỏng robot và bọt mềm vào các thiết kế trong tương lai của mình, đồng thời tận dụng sự hiện diện sớm của nó trên thị trường bộ xương ngoài y tế và lao động.

2. Robot mềm

Công ty này được niêm yết tư nhân và vào năm 2018, ABB Technological Ventures đã hợp tác với Soft Robotics để tăng tốc độ phát triển tính toán vi lỏng và bộ kẹp mềm cho robot.

Vì Soft Robotics tập trung phát triển mGripAI, một robot có tay cầm mềm dành cho ngành chế biến thực phẩm, kết hợp với hệ thống AI và tầm nhìn 3D đầy đủ cũng như sử dụng hệ thống kẹp IRB360 FlexPicker của ABB.

Nguồn: Robot mềm

Cách tiếp cận của công ty cũng có khả năng tích hợp chất lỏng bọt, dựa trên kinh nghiệm của họ trong việc áp dụng công nghệ vi lỏng ứng dụng trong thế giới thực.

Bạn cũng có thể thấy hoạt động của mGripAI trong video này.

Hiện tại, ứng dụng chính của bộ truyền động và tay nắm mềm là trong các quy trình công nghiệp, đặc biệt là trong ngành thực phẩm.

Xa hơn nữa, sự tiến bộ trong AI, thị giác máy, công nghệ pin và robot mềm sẽ cho phép tạo ra các robot có thể hỗ trợ y tá, chủ cửa hàng, người dọn dẹp và các nhiệm vụ khác hiện phụ thuộc gần như 100% vào lao động của con người.