Hệ thống Bàn tay Robot FORTE Đại học Texas Austin Làm Chủ Kỹ thuật Gắp Vật thể Mong manh

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas tại Austin (UT Austin) đã công bố hệ thống bàn tay robot tiên tiến mang tên FORTE, viết tắt của Fragile Object Grasping with Tactile Sensing. Hệ thống này được thiết kế chuyên biệt để xử lý các vật thể cực kỳ nhạy cảm, một nhiệm vụ mà các robot truyền thống thường gặp khó khăn. Công nghệ này kết hợp robot mềm với khả năng cảm biến xúc giác tinh vi, giải quyết rào cản lớn trong lĩnh vực robot học: thực hiện các chuyển động tinh tế đòi hỏi sự khéo léo và cảm giác chạm nhẹ nhàng như con người.

Cấu trúc ngón tay của FORTE được tạo hình dựa trên nguyên lý "hiệu ứng tia vây" (fin-ray effect), mô hình lấy cảm hứng từ cấu trúc tự nhiên của vây cá, và được chế tạo bằng các kỹ thuật in 3D tiên tiến. Điểm cốt lõi của thiết kế là các kênh rỗng chứa đầy không khí bên trong ngón tay, hoạt động như các cảm biến xúc giác thời gian thực. Khi chuẩn bị kẹp vật thể, sự dịch chuyển của các kênh không khí này gây ra thay đổi áp suất, được các cảm biến tiêu chuẩn phát hiện, cung cấp phản hồi lực tức thời để robot nhận biết vật thể có đang bị trượt hay không.

Trong các bài kiểm tra chuyên sâu, hệ thống FORTE đã chứng minh độ chính xác vượt trội khi xử lý các vật liệu dễ vỡ và trơn trượt. Cụ thể, hệ thống đã thành công gắp các vật thể như quả mâm xôi và khoai tây chiên với tỷ lệ thành công trong một lần gắp đạt 91,9 phần trăm. Khả năng phát hiện trượt của FORTE đạt độ chính xác 93%, với độ chính xác tuyệt đối 100% trong việc xác định sự cố trượt, không ghi nhận sự kiện trượt giả nào trong quá trình thử nghiệm. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm bộ gắp trên tổng cộng 31 loại vật thể khác nhau, bao gồm cả các vật dụng thông thường như lon súp và táo, cho thấy tính linh hoạt cao của công nghệ.

Tiến sĩ Lillian Chin, giáo sư liên kết kỹ thuật điện và máy tính tại UT, nhấn mạnh rằng cảm biến của FORTE hoạt động gần với thang thời gian của cảm biến tay người, cho phép robot đạt được mức độ áp lực "Goldilocks"—không quá mạnh gây vỡ, không quá yếu gây trượt. Khả năng này mở ra triển vọng lớn trong việc xử lý thực phẩm để giảm thiểu lãng phí, cũng như trong các quy trình sản xuất tinh vi và lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, nơi cần thao tác chính xác các dụng cụ y tế hoặc mẫu sinh học dễ vỡ. Do các bộ phận cảm biến được in 3D, chúng có độ bền cao hơn và dễ dàng tùy chỉnh theo nhiều hình dạng khác nhau.

Sự phát triển của FORTE phản ánh xu hướng tự động hóa, nơi robot mềm bổ sung hoặc thay thế robot công nghiệp truyền thống để xử lý các mặt hàng thực phẩm tinh tế. Trong bối cảnh chung, các công nghệ cảm biến xúc giác nhân tạo hướng tới mục tiêu số hóa xúc giác, cho phép máy móc tương tác an toàn và hiệu quả hơn với môi trường vật lý phức tạp. FORTE, với thiết kế lấy cảm hứng từ sinh học và khả năng phản hồi nhanh, là một cột mốc quan trọng trong việc trang bị cho robot "cảm giác chạm" cần thiết để thực hiện các nhiệm vụ đòi hỏi sự khéo léo tương đương con người trong nhiều ngành công nghiệp.