Khi nhắc tới robot, nhiều người sẽ liên tưởng tới những cấu trúc cơ khí đầy sắt thép và những bản mạch, tuy nhiên với con robot này, mọi thứ đều là ngoại lệ.
Robot mềm hỗ trợ y học nội khoa
Bí mật siêu nhà kho của Amazon: To bằng 15 sân bóng, thuật toán quản lý mọi thứ
Cách người Nhật điều khiển robot xây dựng khổng lồ: Chẳng khác nào đang chơi điện tử
Có một dạng sống ngoài hành tinh có thể ký sinh vào con người và ban tặng cho vật chủ những khả năng mạnh mẽ: biến dạng và co giãn theo ý muốn như một chất lỏng, và xâm nhập vào một không gian nhỏ để thực hiện các hành động phá hoại. Đó là các Symbiote - Ký sinh ngoài hành tinh trong vũ trụ Marvel.
Mặc dù sinh vật này là hư cấu nhưng một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Hồng Kông Trung Quốc, lấy cảm hứng từ "Venom", đã tạo ra một robot có vẻ ngoài tương tự như các Symbiote, với khả năng biến đổi hình dạng đáng kinh ngạc và cũng có thể tự do đi lại trong không gian chật chội để thực hiện các nhiệm vụ đặc biệt. Điểm khác biệt là nhiệm vụ mà các nhà nghiên cứu đặt ra không phải là phá hủy, mà là cứu sống con người.
Mặc dù ngoại hình của con robot này không được ưa nhìn cho lắm, thậm chí còn có nhiều ngươi liên tưởng tới những đống phân khi nhìn vào nó, nhưng dưới sự điều khiển của con người, nó có thể "ăn thịt" những đồ vật nhỏ bé bằng chính cơ thể của nó; con robot này cũng có thể quấn chặt những sợi dây kim loại với chuyển động mượt mà, thậm chí có thể vá lại những chỗ bị đứt hay lỗ thủng.
Các nhà khoa học hy vọng rằng những robot linh hoạt như vậy có thể xâm nhập vào cơ thể con người với mục đích y tế trong tương lai.
Slime, một vật thể dính, mịn và đàn hồi, chống biến dạng rất tốt, và thường thể hiện những màn ảo thuật ngoạn mục trong các tác phẩm giả tưởng. Trở về thực tại, con robot này không sở hữu những đặc điểm phép thuật cũng như giả tưởng của Slime, nhưng đặc tính vật lý dính, đàn hồi vẫn tồn tại, nó có thể uốn cong co giãn, chuyển động linh hoạt giống như một món đồ chơi Slime - Chất nhờn ma quái của con người.
Khi làm slime, công thức đơn giản nhất là kết hợp rượu polyvinyl (PVA) và hàn the, cộng với nước. Trong số đó, PVA thường được dùng để làm chất tạo đặc: hợp chất polyme này chứa một số lượng lớn nhóm hydroxyl (-OH), khi gặp nước sẽ tạo thành nhiều liên kết hydro giúp tăng độ nhớt. Nói chung, mức độ trùng hợp của PVA càng cao thì dung dịch nước của nó càng trở nên nhớt hơn.
Nếu axit boric được thêm vào dung dịch nước của PVA, nó sẽ tồn tại ở dạng ion borat. Ion này có 4 nhóm hydroxit, có thể tạo liên kết hydro với nhóm hydroxyl (-OH) trong PVA, cho phép các đại phân tử PVA liên kết chéo với nhau, giúp hình thành cấu trúc mạng ổn định, làm nhớt dẻo và đàn hồi hơn.
Chúng ta có thể dễ dàng thay đổi hình dạng của chất nhờn bằng cách cầm nó trên tay, thậm chí nó còn khiến cho nhiều người phải phân vân không biết nó là chất rắn hay chất lỏng.
Các nhà khoa học tại Đại học Hồng Kông Trung Quốc đã sử dụng nguyên tắc tương tự khi phát triển robot "Venom". Tuy nhiên, họ đã thêm các hạt nam châm neodymium ngoài PVA và borax. Bằng cách này, một chất nhờn đơn giản sẽ trở thành một robot có thể điều khiển được.
Sau tạo ra được con robot này, các nhà khoa học phải kiểm tra kỹ năng biến dạng của nó. Tất nhiên, thay vì bóp chặt nó, các nhà khoa học đã tạo ra một từ trường cụ thể được tác động từ bên ngoài để làm cho robot này có thể biến đỏi và trở thành hình dạng mong muốn. Đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm nó trong mô phỏng. Nam châm tròn có thể biến robot thành hình tròn, đồng thời có thể tạo ra các hình dạng vòng và ngôi sao sáu cánh phức tạp hơn bằng phương pháp tương tự.
Trên thực tế, các nhà khoa học đã đặt một robot nhỏ có đường kính 9 mm trên chất nền polymethyl methacrylate (PMMA). Có một nam châm vĩnh cửu 4 mm bên dưới chất nền để điều khiển. Khi nam châm vĩnh cửu chạy ngày càng xa, cơ thể của robot sẽ dần dần dài ra, từ hình dạng "quả bóng" có đường kính 9 mm nó dần biến thành "con rắn" có chiều dài 60 mm, tức là khoảng 7 lần chiều dài ban đầu.
Các nhà khoa học cho biết khả năng biến dạng tuyệt vời này cho phép robot có thể co duỗi tự do. Đồng thời, lực ma sát mà robot phải chịu và việc thiết lập từ trường cũng cho phép nó giữ nguyên một phần của nó ở những nơi nó đã từng đi qua. Bằng cách này, người ta có thể quan sát bằng mắt thường xem nó có thể giãn ra bao xa.
Vì robot có thể vẽ con đường mà nó đã đi, nên các nhà khoa học sẽ không chỉ để nó vẽ một đường thẳng đơn giản. Bằng cách điều chỉnh quỹ đạo của nam châm vĩnh cửu, con robot này có thể di chuyển và tạo thành những ký tự theo sự điều khiển của con người.
Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng robot chất nhờn có thể sử dụng khả năng thay đổi hình dạng để di chuyển qua nhiều không gian khó tiếp cận khác nhau và thực hiện các nhiệm vụ mà trước đây rất khó thực hiện.
Vì vậy, họ đã thiết kế những nhiệm vụ chuyển động khó cho robot, bắt đầu từ những đoạn đường hẹp trong nước. Đường kính của các kênh di chuyển bắt đầu từ 6mm và thu hẹp lại còn 4,5mm, 3mm hoặc thậm chí 1,5mm. Kết quả là robot đã di chuyển thành công qua 4 đoạn dưới sự hướng dẫn của nam châm. Nhưng đây chỉ là nhiệm vụ đầu tiên.
Các robot thân mềm từ tính cung cấp các giải pháp lý tưởng cho phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, điều hòa vi mô và phân phối thuốc đúng mục tiêu, nhưng các mô hình hiện tại có nhiều hạn chế, theo các nhà nghiên cứu.
Trong nhiệm vụ thứ hai, lối đi mà robot phải đi qua là một đường ống với các bức tường xung quanh nó, và không còn chất lỏng trong đường ống, đường ống này không được thiết kế theo đường thẳng mà quanh co. Dựa vào sự điều khiển của nam châm, robot vẫn có thể dễ dàng chui qua ống mạch có đường kính chỉ 5 mm.
Nhiệm vụ thứ 3 phức tạp hơn, ngoài việc thiết lập những đoạn cần thiết, các nhà khoa học còn bổ sung thêm một số đoạn để tạo thành một "mê cung". Lần này, robot vẫn hợp tác với nam châm một cách hoàn hảo và đi đến điểm cuối cùng.
Nhiệm vụ thứ 4, robot cần phải đi trên những con đường không bằng phẳng, địa hình cao thấp, khoảng cách giữa hai điểm cao liền kề là khoảng 6,28 mm, đồng thời khoảng cách thẳng đứng giữa điểm cao và điểm thấp cũng là 3 mm. Kết quả là, địa hình này vẫn không cản trở được những con robot chất nhờn có khả năng biến dạng tốt.
Thông qua các thử nghiệm này, các nhà khoa học rất vui mừng với khả năng thích ứng của robot, theo đó nhóm nghiên cứu hy vọng một ngày nào đó loại robot này có thể được đưa vào cơ thể con người để thực hiện các nhiệm vụ y tế.
Ứng dụng cụ thể - các nhà khoa học cho rằng loại robot này có thể hỗ trợ trong quá trình đưa những dị vật ra khỏi cơ thể, đặc biệt là những dị vật ở trong dạ dày. Ví dụ như bô tình nuốt phải cúc áo, pin cúc áo hay những vật thể gây hại cho sức khỏe...
Một ứng dụng có thể áp dụng là giúp bác sĩ lấy các dị vật vô tình nuốt phải bằng cách đưa chất nhờn vào bên trong hệ tiêu hóa, để nó nuốt dị vật và sau đó lấy ra.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một mô hình dạ dày mô phỏng đầy nếp gấp để kiểm tra khả năng hoạt động của robot chất nhờn, và nhận thấy rằng nó đi trên con đường không bằng phẳng dưới tác dụng của từ trường và đến viên pin chỉ trong vài chục giây; và cuộn tròn cơ thể của chính mình, nhanh chóng quấn viên pin để ngăn nó tiếp tục gây hại cho "cơ thể con người".
Tất nhiên, trước khi robot thực sự xâm nhập vào cơ thể con người, vật chất của chính nó bắt buộc phải là loại không thể gây hại cho cơ thể con người. Và nam châm neodymium trong chất nhờn là chất độc, do đó, để ngăn nó tiếp xúc với cơ thể người, các nhà khoa học đã phủ lên nó một lớp silica tương đối ổn định, nhưng độ an toàn vẫn cần được xác nhận thêm.
Ngoài ra, robot chất nhờn còn có một kỹ năng quan trọng khác, đó là "tự phục hồi".
Các nhà khoa học đã tách và nhuộm một phần của robot thành màu xanh lam trong khi phần còn lại là màu xanh lá cây. Sau đó, tiếp tục cắt đôi mỗi phần, rồi sắp xếp bốn phần thành một hàng, ngăn cách nhau bằng màu xanh lam và xanh lá cây. Ngay sau đó, chúng đã tự kết hợp lại với nhau.
Để kiểm tra xem những liên kết này có bền hay không, các nhà khoa học đã kéo dài nó ra gấp 8,6 lần chiều dài ban đầu của nó và các đốm xanh lam và xanh lục xen kẽ vãn không bị vỡ. Điều đó có nghĩa là, robot này sau khi tự phục hồi vẫn giữ được độ dẻo tốt và kết nối giữa chúng vẫn rất bền chặt. Lưu ý rằng không có hạt từ tính nào được thêm vào những phần bị chia cắt ban đầu trong thí nghiệm này.
Nhóm nghiên cứu tin rằng khả năng tự phục hồi mạnh mẽ của robot là do liên kết hydro được hình thành giữa các ion borax và nhóm hydroxyl trong PVA. Khi robot bị cắt, các liên kết hydro được hình thành ở bề mặt đứt gãy, có thể nhanh chóng kích hoạt cơ chế tự phục hồi và cấu trúc có thể được hoàn thiện và mạnh mẽ trở lại mà không cần nhận bất kỳ kích thích nào từ bên ngoài.
Kết quả đo lường cho thấy robot chỉ mất trung bình 3,2 giây để vết thương lành hoàn toàn sau khi bị cắt đứt. Trước đây, có rất nhiều robot đàn hồi, nhưng những robot như vậy có khả năng biến dạng hạn chế, và thường không ổn định, khó thích nghi với môi trường.
Giờ đây, các nhà khoa học đã nhìn thấy tiềm năng trong robot slime và hy vọng một ngày nào đó nó có thể trở thành một công cụ phẫu thuật. Nhóm nghiên cứu dự định sẽ xin phép thử nghiệm trên động vật, và nếu kết quả khả quan, họ kỳ vọng có thể thử nghiệm robot trên người trong vòng 5 năm tới.
