Một nhóm nghiên cứu châu Âu vừa chế tạo thành công một ngón tay robot có khả năng cảm nhận chi tiết bề mặt vật thể thông qua cơ chế thay đổi màu sắc của da nhân tạo. Theo báo cáo đăng tải trên IEEE Spectrum, công nghệ này cho phép robot tái lập bản đồ địa hình của những vật thể nhỏ như đồng xu hay chiếc lá với độ phân giải lên tới 100 micromet mà không gặp độ trễ xử lý. Đây được xem là một hướng tiếp cận độc đáo trong việc giải quyết bài toán xúc giác vốn luôn là thách thức lớn đối với ngành chế tạo robot.
Bối cảnh & Nguyên nhân
Việc giúp robot có được xúc giác tinh tế như con người là một mục tiêu phức tạp do những giới hạn về không gian vật lý ở đầu ngón tay. Thông thường, việc tích hợp nhiều cảm biến đo lực và áp suất vào một không gian nhỏ hẹp rất khó thực hiện, buộc các kỹ sư phải lựa chọn giữa các loại cảm biến khác nhau mà không có giải pháp nào thực sự tối ưu. Nhận thấy rào cản này, các nhà nghiên cứu từ Đại học Queen Mary London cùng các đối tác tại Ý đã tìm cách nhúng trực tiếp khả năng cảm biến vào cấu trúc vật liệu của ngón tay, thay vì sử dụng các mảng pixel đo lực (taxel) truyền thống.
Phân tích kỹ thuật & Công nghệ
Trọng tâm của công nghệ này là một lớp phim nhạy sáng được xử lý bằng tia laser đỏ cường độ cao để tạo ra bộ phản xạ Bragg (Bragg reflector). Cấu trúc này gồm các lớp polymer có mật độ và chiết suất cải tiến xen kẽ, có khả năng phản xạ các bước sóng ánh sáng cụ thể. Lớp phản xạ Bragg được kẹp giữa một lớp bảo vệ bên ngoài và một khối silicone trong suốt chứa đèn LED cùng camera siêu nhỏ bên trong.
Khi ngón tay chạm vào vật thể và bị biến dạng, các lớp polymer bị kéo giãn, làm thay đổi bước sóng ánh sáng phản xạ truyền về camera. Màu sắc sẽ chuyển từ đỏ (biến dạng ít nhất) sang xanh lá và xanh dương khi lực nén mạnh hơn. Hệ thống camera sẽ lập tức dịch chuyển đổi các dải màu trực quan này thành dữ liệu số về độ sâu và kích thước vật lý thực tế của vật thể.
Ý kiến chuyên gia & Nhận định
Nhận định về bước tiến mới, ông Rich Walker, Giám đốc Shadow Robot tại Anh, chia sẻ rằng đây là một hướng đi khác biệt và thú vị vì nó cung cấp dữ liệu định lượng cụ thể về độ sâu thay vì chỉ dừng lại ở việc phác thảo hình dáng tương đối như các cảm biến mềm khác. Tuy nhiên, ông Michael Wang, đồng sáng lập kiêm nhà khoa học trưởng tại Daimon Robotics, lại bày tỏ sự thận trọng khi lưu ý rằng các vật liệu mềm thường gặp vấn đề lớn về độ bền sau thời gian dài sử dụng. Ông Wang cho rằng hiệu quả thực sự của công nghệ này cần được kiểm chứng kỹ lưỡng khi tích hợp vào các bàn tay robot hoạt động ngoài thực tế.
Tác động & Tương lai
Đáp lại các mối lo ngại về độ bền, nhóm nghiên cứu cho biết lớp silicone ngoài cùng đóng vai trò như một màng chắn bảo vệ hiệu quả cho bộ phản xạ Bragg bên trong, đồng thời có thể gia cố bằng các lớp phủ hóa học đặc biệt. Hiện tại, nhóm đang thảo luận với các doanh nghiệp để thương mại hóa công nghệ. Trong tương lai, họ đặt mục tiêu nâng cấp cảm biến để nhận diện các vật thể không bằng phẳng, mở ra ứng dụng lớn trong các dụng cụ phẫu thuật y tế đòi hỏi khả năng lập bản đồ tiếp xúc cực kỳ chính xác.