Khám phá robot không dây, tự bay và nhỏ như con ruồi

Hãy tưởng tượng con côn trùng có thể bay xuống đường ống để phát hiện rò rỉ khí đốt, núp dưới tán cây để phát hiện sâu bệnh, hay len vào ngóc ngách để tìm người sống sót sau thảm họa.

RoboFly, robot nhỏ như con ruồi – Ảnh: Đại học Washington

Tiếp theo, hãy tưởng tượng nó được vận hành bằng laser. Đó chính là RoboFly, robot có kích cỡ chỉ bằng con côn trùng song làm được vô số nhiệm vụ. RoboFly vừa cất cánh cách đây không lâu.

Theo CNBC, với nhiều tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ máy bay không người lái của thế kỷ này, không có gì đáng ngạc nhiên nếu kích thước máy bay không người lái ngày càng được thu nhỏ. Ngân hàng Golman Sachs dự báo từ nay đến năm 2020, cơ hội thị trường cho máy bay không người lái đạt 100 tỉ USD nhờ nhu cầu cao từ khu vực công lẫn tư. Ba ngành cần máy bay không người lái nhất là xây dựng, nông nghiệp và bảo hiểm.

RoboFly nhỏ nhắn trong lòng bàn tay – Ảnh: Đại học Washington

Điều đáng ngạc nhiên là các nhà nghiên cứu phải mất hơn 20 năm để tung bản máy bay tự lái hoàn toàn. Thời gian phát triển dài là vì các thiết bị điện tử cần năng lượng, và nhiệm vụ điều khiển cánh của máy bay siêu nhỏ nặng đến mức robot côn trùng, nếu muốn bay được thì cần một sơi dây buộc gắn với nguồn điện bên ngoài.

Tuy vậy, nhóm kỹ sư tại Đại học Washington, do trợ lý giáo sư Sawyer Fuller dẫn dắt, vừa tạo được robot côn trùng mang tính đột phá. Dựa vào nguồn kinh phí từ trường, họ phát triển RoboFly, robot được nạp năng lượng bằng chùm tia laser vô hình chiếu vào tế bào quang điện gắn trên nó. Robot chuyển ánh sáng laser này thành năng lượng vận hành cánh.

Đội ngũ phát triển RoboFly – Ảnh: Đại học Washington

Vì chỉ laser thì không đủ để cung cấp năng lượng cho RoboFly, nhóm nghiên cứu thiết kế mạch làm tăng mức điện 7 volt do tế bào quang điện phát ra thành 240 volt, đủ để cất cánh. Để giúp RoboFly kiểm soát cánh, các kỹ sư thêm vi điều khiển vào cùng mạch, hoạt động như não người. Nghiên cứu sinh Vikram Iyer tại khoa Kỹ thuật điện ở Đại học Washington cho hay: “Vi điều khiển nói với cánh là phải vỗ mạnh lên, hoặc đừng vỗ”.

Ông Fuller nhận bằng cử nhân và thạc sĩ kỹ thuật cơ khí từ Viện công nghệ Massachusetts (MIT), và nhận bằng tiến sĩ công nghệ sinh học tại Viện công nghệ California (Caltech). Hiện ông chỉ đạo Phòng thí nghiệm robot côn trùng tự động tại Đại học Washington, vốn có mục tiêu phát triển robot nhỏ như côn trùng và hiểu thêm về khả năng của loài động vật này.

Kích thước của những chú ruồi robot đa năng so với đồng xu Mỹ

“Rất nhiều cảm biến được dùng thành công cho các loại robot lớn hơn không có sẵn cho robot kích thước như con ruồi. Radar, laser quét, công cụ tìm vùng là những thứ tạo ra bản đồ hoàn hảo cho thế giới, những thứ mà xe tự lái sử dụng. Vì vậy, về cơ bản là chúng tôi phải dùng bộ cảm biến hệt như những gì con ruồi dùng, tức một máy ảnh nhỏ”, ông Fuller nói.

Chuyên gia này có cảm hứng về robot côn trùng từ cách đây 20 năm, khi quan sát một nhóm nhà nghiên cứu cố tạo ra côn trùng bay kỹ thuật nhẹ hơn chiếc kẹp giấy, có thể nhấc mình khỏi mặt đất và lơ lửng. “Họ khởi đầu thành công, song các robot bay nói trên cần dây dẫn. Chúng tôi thì có robot bay theo sự kiểm soát, thay vì chỉ đơn thuần cất cánh. Chúng tôi đặt nhiều cảm biến lên robot, giúp chúng hạ cánh và làm nhiều việc khác”, ông Fuller chia sẻ.

Cận cảnh bảng mạch phức tạp của RoboFly – Ảnh: Đại học Washington

Gần đây, Fuller và đội ngũ của ông tiến thêm một bước đến việc tạo ra côn trùng robot hoàn toàn tự động. RoboFly hiện chỉ mới cất cánh và hạ cánh. Một khi tế bào quang điện của nó ra khỏi tầm nhìn trực tiếp của tia laser, nó mất năng lượng và ngừng bay. Song nhóm nghiên cứu kỳ vọng sẽ sớm điều khiển được laser để RoboFly có thể bay tốt hơn. Họ đang nghiên cứu về bộ não và hệ thống cảm biến tiên tiến hơn để giúp các robot tự điều hướng, tự hoàn thành nhiệm vụ.

“Tôi nghĩ chúng tôi sẽ mất khoảng 5 năm để robot tự chủ hoàn toàn”, ông Fuller nói. Hiện ông có kế hoạch thêm cảm biến để RoboFly có thể “ngửi” mùi khí đốt hay nhiên liệu rò rỉ. Ngửi là chuyện con ruồi làm tốt. Thêm vào đó, ông cho biết kích thước nhỏ gọn của RoboFly giúp nó lợi thế hơn so với các máy bay không người lái lớn vì hai lý do: Chi phí và tuổi thọ pin.

“Máy bay không người lái lớn hơn có thời lượng pin khá hạn chế, có thể 30 phút là cao. Bạn sẽ cần thêm thời gian để tìm ra nơi rò rỉ, bạn cũng cần tia laser mạnh hơn để cấp nguồn cho máy bay không người lái lớn. Chúng tôi có thể phát triển tất cả cùng lúc, với cùng chi phí như chiếc máy bay không người lái lớn hơn vì chi phí nguyên liệu rẻ. Vì thế, bạn sẽ có hàng trăm RoboFly làm việc thay vì chỉ một hoặc hai máy bay loại lớn”, chuyên gia này nói.

Theo Báo Mới