Robot piezo cỡ lòng bàn tay: Kết hợp khả năng di động với độ chính xác dưới micromet
Trong bối cảnh công nghệ phát triển nhanh chóng, những giải pháp nửa vời không còn chỗ đứng. Một trong những lĩnh vực cần cải tiến mạnh mẽ là định vị siêu chính xác, nơi mà các công cụ truyền thống thường có kích thước lớn hơn nhiều so với đối tượng cần thao tác, khiến việc đạt độ chính xác cao trở nên khó khăn. Ngược lại, những hệ thống có độ chính xác cao lại thường bị giới hạn về phạm vi chuyển động.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Yokohama (Nhật Bản) đã tìm cách dung hòa cả hai yếu tố này bằng việc phát triển một robot định vị chính xác, nhỏ gọn trong lòng bàn tay, sử dụng cơ cấu chấp hành piezoelectric. Thành quả được công bố trên tạp chí Advanced Intelligent Systems vào tháng 1/2026, với tên gọi Holonomic Beetle (HB).
“Công trình này mở ra một hướng đi mới trong điều khiển chuyển động robot, giúp thu hẹp khoảng cách giữa robot di động và công nghệ định vị siêu chính xác,” – Ohmi Fuchiwaki, Phó Giáo sư tại Đại học Quốc gia Yokohama, chia sẻ.
Piezoelectric – trái tim của độ chính xác
Cơ cấu chấp hành piezoelectric hoạt động dựa trên hiệu ứng piezo: khi một điện trường tác động lên vật liệu piezo, cấu trúc bên trong sẽ giãn nở hoặc co lại. Sự thay đổi này mang lại:
Tuổi thọ cao hơn cho vật liệu
Thời gian phản hồi nhanh
Độ chính xác và độ phân giải vượt trội
Kết quả thử nghiệm
Trong các thí nghiệm theo dõi đường đi trên nhiều mặt phẳng X-Y-O, HB đạt sai số chỉ từ 0,5 đến 4,75 micromet, với giá trị RMSE dưới 1 micromet. Điều này chứng minh robot có thể vừa định vị chính xác vừa vận chuyển các đối tượng từ kích thước dưới micromet đến hàng centimet.
Hướng phát triển tương lai
Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu:
- Tăng tốc độ động cơ
- Nâng cao độ cứng cơ học
- Tích hợp cơ chế giảm rung
Áp dụng điều khiển dựa trên mô hình để hạn chế sai số ngẫu nhiên
Ngoài ra, việc mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều môi trường làm việc khác nhau sẽ giúp HB trở thành giải pháp thay thế di động cho công nghệ định vị truyền thống – vừa chính xác, vừa chi phí thấp, lại dễ dàng mở rộng.
Ứng dụng tiềm năng
Robot HB có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực:
- Phẫu thuật chính xác
- Kính hiển vi quét đầu dò (SPM)
- Căn chỉnh laser
- Thao tác tế bào
- Vi cơ học và micromanipulation
Công trình có sự đóng góp của nhiều nhà nghiên cứu từ Khoa Kỹ thuật Cơ khí, Đại học Quốc gia Yokohama, trong đó có Eiji Kusui, Chihiro Sekine, Taiki Goto, Ryosuke Kinoshita, Yuko Nishimura, Shogen Sekiguchi, Satoshi Ando, Yuto Oishi, Yusuke Matsui và Ohmi Fuchiwaki.
https://techxplore.com/news/2026-03-palm-sized-piezo-robot-combines.html