Rùa di chuyển trên cạn trong các tu viện. Khi được bơm đầy khí nén, BionicTurtleWalker đồng thời đẩy những chiếc chân theo đường chéo xuống dưới và đẩy mình về phía trước – giống như bản sao tự nhiên của loài rùa. Trái tim của BionicTurtleWalker là một mô đun logic khí nén được phát triển bởi Nhóm nghiên cứu xuất sắc “Hệ thống vật liệu sống, thích ứng và tự chủ về năng lượng-Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS)” tại đại học Freiburg.
Mô đun logic khí nén
“Trung tâm điều khiển” của con rùa này đảm nhiệm các nhiệm vụ mà van và bộ điều khiển điện trong hệ thống khí nén thực hiện. Điều này cho phép kiểm soát chính xác chuyển động của bốn chân và chỉ cần một ống liên kết với bên ngoài để cung cấp khí nén.
Các mô đun logic khí nén được phát triển có một số ưu điểm so với những hệ thống cổ điển. Chúng bao gồm hai buồng van có thể thực hiện các phép toán Boolean.
Thiết kế của chúng cho phép sản xuất trực tiếp từ vật liệu linh hoạt và vận hành ở áp suất khí nén thấp, giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất, độ phức tạp của hệ thống cũng như chi phí vận hành.
“Bộ điều khiển logic bằng khí nén mở ra những lĩnh vực ứng dụng mới cho các robot mềm hoàn toàn linh hoạt ở nơi mà các hệ thống điều khiển bằng điện truyền thống không thể thực hiện được.”
Tiến sĩ Falk Tauber, thuộc nhóm Nghiên cứu xuất sắc livMatS tại đại học Freiburg
Vật liệu linh hoạt nhưng chắc chắn
Mọi thứ – từ vỏ đến mô đun logic khí nén cho đến chân của BionicTurtleWalker – đều được in 3D và làm bằng polyurethane nhiệt dẻo (TPU). Vật liệu này kết hợp các đặc tính của cao su và nhựa: Nó bền, linh hoạt nhưng vẫn chắc chắn. Vì thế, mô đun logic có thể chịu được tải trọng bề mặt lên tới 900 kg.
Điều này cho phép mô đun logic biến dạng và sau đó lại trở về trạng thái ban đầu. Theo tinh thần của nền kinh tế tuần hoàn, TPU có thể được nấu chảy và tái sử dụng.
Triển vọng và tiềm năng
Công nghệ mô đun logic khí nén với TPU cũng phù hợp cho các ứng dụng mà con người và robot làm việc trực tiếp cùng nhau. Bằng cách kết hợp nhiều mô-đun, có thể sản xuất ra các bộ phận điều khiển khí nén cho robot mềm khí nén, có thể có nhiều mức bậc tự do.
Điều này mở ra nhiều lĩnh vực ứng dụng. Ví dụ, chỉ cần một mô đun có thể điều khiển việc đóng mở của bộ kẹp khí nén. Còn với những ứng dụng phức tạp hơn, các mô đun có thể được kết hợp và sản xuất thành một khối hoặc tích hợp trực tiếp vào robot mềm.
“Khi chúng ta kết hợp không khí với các vật liệu linh hoạt, vẫn còn rất nhiều cải tiến cần được phát triển. Sự kết hợp này có khả năng khiến robot trở nên sống động hơn nữa.”
Sebastian Schrof, nhà thiết kế trong nhóm sinh kỹ thuật của Festo
Một phần của Incredible Machine
BionicTurtleWalker là một phần trong Incredible Machine,buổi triển lãm kỷ niệm 100 năm của Festo. Nó hoạt động theo nguyên lý của cỗ máy Rube Goldberg, trong đó một xung lực sẽ kích hoạt xung lực tiếp theo. Cỗ máy Incredible Machine trình bày lịch sử công nghệ tự động hóa từ quá khứ đến hiện tại, đồng thời phản ánh các kỹ năng đa dạng cùng với chuyên môn toàn diện của chúng tôi.
