“Robot lấy cảm hứng từ sứa giúp giảm ô nhiễm đại dương”

Vùng biển rộng lớn trên thế giới là nơi sinh sống của vô số sinh vật biển. Tuy nhiên, hệ sinh thái mong manh này đang bị đe dọa bởi tình trạng ô nhiễm ngày càng tăng do các hoạt động của con người gây ra. Vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng xung quanh các rạn san hô, nơi tràn ngập sự sống nhưng cũng rất nhạy cảm với những thay đổi về chất lượng nước.

Để chống lại mối đe dọa ngày càng tăng này, các nhà khoa học tại Viện Hệ thống Thông minh Max Planck (MPI-IS) ở Stuttgart đã lấy cảm hứng từ thiên nhiên và phát triển một loại rô-bốt mới có thể cách mạng hóa cách chúng ta làm sạch đại dương.

Mềm như sứa

Robot mới, được gọi là Jellyfish-Bot, được lấy cảm hứng từ — bạn đoán xem — loài sứa duyên dáng.

Không giống như các robot dưới nước khác thường to lớn và ồn ào, Jellyfish-Bot nhỏ, tiết kiệm năng lượng và gần như hoàn toàn im lặng. Nó sử dụng một thiết bị truyền động điện thủy lực để cung cấp năng lượng cho các cơ nhân tạo, cho phép nó bơi tạo ra một dòng xoáy bên dưới cơ thể. Đổi lại, điều này giúp thu thập các hạt chất thải và các vật thể khác, có thể được vận chuyển lên bề mặt để tái chế.

Phương pháp này cũng có thể cho phép robot thu thập các mẫu sinh học dễ vỡ, chẳng hạn như trứng cá, mà không làm hại chúng. Điều này khiến nó trở nên lý tưởng như một chiếc thuyền phụ trợ cho nghiên cứu sinh vật biển. Và vì nó hoạt động gần như âm thầm nên không có tác động tiêu cực đến môi trường xung quanh, cho phép nó tương tác nhẹ nhàng với các loài thủy sinh.

“Khi một con sứa bơi lên, nó có thể bẫy các vật thể trên đường đi của nó vì nó tạo ra một dòng điện quanh cơ thể nó”, Tianlu Wang, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Khoa Trí tuệ Vật lý tại MPI-IS và là tác giả đầu tiên của ấn phẩm cho biết. “Bằng cách này, nó cũng có thể thu thập chất dinh dưỡng. Robot của chúng tôi cũng luân chuyển nước xung quanh nó. Chức năng này rất hữu ích trong việc thu thập các đối tượng chẳng hạn như các hạt chất thải. Sau đó, nó có thể vận chuyển chất thải lên bề mặt, nơi mà nó có thể được tái chế.”

Rô-bốt bao gồm nhiều lớp, một số lớp làm cứng nó trong khi những lớp khác giữ cho nó nổi hoặc bảo vệ nó khỏi vùng nước xung quanh. Một cơ nhân tạo chạy bằng điện được gọi là HASEL (tĩnh điện tự phục hồi bằng thủy lực) được nhúng vào trung tâm của lớp, cho phép robot di chuyển và điều khiển các vật thể mà không cần tiếp xúc vật lý.

Trong các thử nghiệm, Jellyfish-Bot đã được chứng minh là hoạt động nhanh hơn và hiệu quả hơn so với các rô-bốt dưới nước khác, đạt tới tốc độ 6,1 cm/giây trong khi chỉ yêu cầu công suất đầu vào thấp khoảng 100 milliWatt.

Đồng tác giả Hyeong-Joon Joo của Khoa Vật liệu Robot Max Planck cho biết: “Chúng tôi đã đạt được khả năng nắm bắt vật thể bằng cách làm cho bốn cánh tay hoạt động như chân vịt và hai cánh tay còn lại làm dụng cụ kẹp. “Hoặc chúng tôi chỉ di chuyển một nhóm nhỏ cánh tay để điều khiển rô-bốt theo các hướng khác nhau. Chúng tôi cũng xem cách chúng tôi có thể vận hành một tập hợp nhiều rô-bốt. Ví dụ: chúng tôi lấy hai rô-bốt và để chúng nhặt một chiếc mặt nạ, điều này rất khó khăn cho một người máy đơn lẻ. Hai người máy cũng có thể hợp tác để mang vác vật nặng.”

Tuy nhiên, vẫn còn một số thách thức cần vượt qua. Hiện tại, Jellyfish-Bot yêu cầu phải có dây để cấp nguồn, điều này hạn chế phạm vi hoạt động của nó. Các nhà nghiên cứu đang phát triển một phiên bản không dây của robot để cho phép nó hoạt động tự do hơn trong đại dương. Họ đã kết hợp tất cả các mô-đun chức năng cần thiết, chẳng hạn như pin và các bộ phận giao tiếp không dây, để cho phép thao tác không dây trong tương lai.

Nhựa chiếm khoảng 70% rác thải đại dương, có thể gây hại cho môi trường trong hàng trăm năm. Tuy nhiên, Jellyfish-Bots được thiết kế đặc biệt để điều khiển các vật thể như rác và vận chuyển chúng lên bề mặt. Hy vọng rằng các robot dưới nước như Jellyfish-Bot một ngày nào đó có thể giúp làm sạch đại dương của chúng ta, bảo vệ sinh vật biển và bảo tồn các hệ sinh thái quan trọng này cho các thế hệ tương lai.

Nghiên cứu của họ đã được xuất bản trong Những tiến bộ trong khoa học.