Còn sống hay đã chết? Những robot 3D tí hon có khả năng bơi lội và di chuyển giống như động vật
Các nhà nghiên cứu tại Leiden, Giáo sư Daniela Kraft và Mengshi Wei, đã tạo ra những robot siêu nhỏ có thể di chuyển mà không cần cảm biến, phần mềm hay điều khiển bên ngoài. Thay vào đó, hành vi của chúng hoàn toàn xuất phát từ hình dạng và cách chúng tương tác với môi trường xung quanh. Chúng chỉ dài vài chục micromet - nhỏ hơn nhiều so với chiều rộng của một sợi tóc người - nhưng những robot này có thể bơi, cảm nhận, định hướng và thích nghi theo những cách trông giống như thật một cách đáng kinh ngạc. Và tất cả điều này mà không cần đến bộ não.
Loại robot này mở ra những khả năng hoàn toàn mới cho các ứng dụng y sinh học. Quá trình phát triển của chúng đã được báo cáo trên tạp chí PNAS .
Nguồn ảnh: Đại học Leiden
Lấy cảm hứng từ thiên nhiên
Nguồn cảm hứng để chế tạo những robot này đến từ thiên nhiên. Kraft nói: "Các loài động vật như giun và rắn liên tục thay đổi hình dạng khi di chuyển, điều này giúp chúng định hướng trong môi trường sống. Robot kích thước lớn cũng sử dụng tính linh hoạt để thực hiện chức năng của mình. Tuy nhiên, cho đến nay, robot siêu nhỏ hoặc là nhỏ và cứng, hoặc là lớn và linh hoạt. Chúng tôi tự hỏi liệu chúng ta có thể chế tạo được robot siêu nhỏ vừa nhỏ vừa linh hoạt trong phòng thí nghiệm của mình hay không."
Ảnh cận cảnh của robot siêu nhỏ. Nguồn: Đại học Leiden
Thông tin và số liệu
Cấu trúc: Một chuỗi rất linh hoạt gồm các thành phần tự vận hành.
Chất liệu: Tổng hợp, được in 3D trong phòng thí nghiệm của chúng tôi bằng máy in 3D Nanoscribe.
Kích thước của các phần tử: 5 µm
Kích thước các khớp nối thanh: 0,5 µm
Chuyển động: các yếu tố tự vận hành
Tốc độ: 7 µm/giây
Nhỏ gọn, linh hoạt và có khả năng đáng kinh ngạc.
Để tìm hiểu điều này, họ đã thiết kế một cấu trúc mềm, dạng chuỗi được tạo thành từ các đoạn nối linh hoạt, và in nó bằng máy in 3D siêu nhỏ. Điều đáng ngạc nhiên là, khi bật điện trường , các chuỗi này chuyển động. Khi bắt đầu bơi, tính linh hoạt của nó mang lại vẻ ngoài giống như thật.
Nhóm nghiên cứu đã rất thích thú khi thử nghiệm khả năng của những con robot này. "Khi robot giảm tốc độ hoặc thậm chí dừng lại, nó bắt đầu vẫy đuôi như thể muốn thoát ra ngoài," Wei nói. "Điều này xảy ra bởi vì các bộ phận ở phía sau vẫn muốn chuyển động, và chúng có thể làm được điều đó nhờ tính linh hoạt của mình."
"Nhưng đó chưa phải là tất cả," Kraft nói thêm. "Chúng tôi phát hiện ra có sự phản hồi liên tục giữa hình dạng và chuyển động của robot: hình dạng ảnh hưởng đến cách nó di chuyển, và chuyển động của nó lại làm thay đổi hình dạng. Do đó, robot siêu nhỏ này cảm nhận được cách môi trường thay đổi cơ thể nó và phản ứng lại, khiến nó trông giống như thật. Điều này có nghĩa là chúng ta không cần đến các thiết bị điện tử siêu nhỏ để tích hợp các khả năng thông minh."
Wei nói: "Khi robot siêu nhỏ của chúng tôi gặp chướng ngại vật, nó sẽ tự động tìm kiếm một tuyến đường khác. Và khi hai robot gặp nhau, chúng sẽ tự nhiên tránh xa nhau." Robot thậm chí có thể di chuyển trong môi trường chật hẹp và di chuyển các vật thể cản trở chuyển động của chúng.
Các hướng nghiên cứu và ứng dụng tiềm năng trong tương lai
Khả năng tự hành di chuyển trong môi trường phức tạp của các robot siêu nhỏ này mở ra những khả năng thú vị cho các ứng dụng y sinh, từ việc phân phối thuốc có mục tiêu đến các thủ thuật y tế xâm lấn tối thiểu và chẩn đoán.
Kraft nói: "Giờ đây chúng ta cần hiểu rõ cách thức các hành vi năng động và có chức năng như vậy xuất hiện. Kiến thức này sẽ giúp chúng ta phát triển các robot và thiết bị siêu nhỏ tiên tiến hơn, đồng thời hiểu rõ hơn về vật lý của các vi sinh vật bơi lội và sinh vật."
https://techxplore.com/news/2026-03-alive-tiny-3d-robots-animals.html (ctngoc)