Các kỹ sư tại trường Đại học quốc gia Seul đã sử dụng mô phỏng sinh học để biến độ căng bề mặt nước thành một bệ phóng giúp chú robot tí hon nhảy lên cao từ bề mặt nước.
Chúng ta đã chế tạo ra các loại máy móc có thể nổi trên mặt nước và có thể đi trên nước, nhưng cho đến bây giờ, các thiết bị robot hoặc máy tự động có thể nhảy lên cao từ mặt nước vẫn còn là điều xa vời. Tuy nhiên, một nhóm kỹ sư, dẫn đầu là một nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Seoul, vừa tạo ra một cỗ máy có thể nhảy trên mặt nước. Thật quá ấn tượng!
Các kỹ sư đã nghiên cứu cơ chế của loài nhện nước, một loài côn trùng có thể dễ dàng nhảy lên không trung từ bề mặt của một cái ao. Đó là một khả năng còn chưa được hiểu rõ ở côn trùng nói chung, vì vậy cố gắng để mô hình hóa loài nhện này thành máy móc còn có tác dụng giúp chúng ta cải thiện sự hiểu biết về các loài côn trùng.
Theo phân tích từ một thước phim tốc độ cao quay các con nhện nước, bí quyết của chúng là đẩy xuống mặt nước với vận tốc tối đa mà sức căng của mặt nước có thể chịu được. Con nhện càng đẩy mạnh chân xuống,thì sức căng của mặt nước được hình thành dưới chân nó càng lớn và cú nhảy càng cao. Nhưng nếu chân nó đẩy quá xa thì mặt khum của nước (bề mặt cong của nước) không thể chịu được và sụp xuống, khiến chân nó bị chìm.
Để nhảy vọt lên không trung từ bề mặt nước, sự cân bằng tối ưu là yếu tố quan trọng nhất. Con nhện phải đẩy xuống đủ mạnh để tận dụng tối đa sức căng bề mặt, nhưng không quá mạnh để phá vỡ nó. Và loài nhện nước dường như đã làm điều này bằng cách xoay chân giữa và chân sau để giữ chân của nó tiếp xúc với nước lâu hơn, giúp nó có nhiều thời gian hơn để tương tác với mặt nước và tạo đà, chứ không phải là chỉ đẩy các chân đó xuống dưới.
Một cỗ máy nhảy trên nước sẽ cần có các chân với phần mũi chúc xuống để có thể bắt chước cơ chế xoay chân của nhện nước và tránh làm xuyên qua bề mặt cong của nước. Thiết bị này cũng cần phải siêu nhẹ với các chân không thấm nước.
Hóa ra, chú robot này có khả năng nhảy rất cao, đạt tới 92% gia tốc tối đa trên lý thuyết. Các kỹ sư đã thiết kế con robot có chân dài hơn so với chân nhện nước 5 cm nhằm tối đa hóa mô-men xoắn. Để hoàn tất cỗ máy côn trùng nhảy bé nhỏ này, một thiết bị dạng lò xo trong thân máy được làm nóng bằng cách sử dụng một trở hàn nhỏ, gây ra một sự thay đổi trong độ rung và kích hoạt việc nhảy.
Thật kỳ lạ, các robot nhảy dạng côn trùng này thậm chí nhảy trên mặt nước còn tốt hơn trên mặt đất. Theo lời tác giả, độ rung của các chân trên mặt nước thấp hơn trên mặt đất, và biến thành động năng dạng thẳng đứng lớn hơn.
Không rõ liệu những cỗ máy/ robot côn trùng nhảy này có thể hữu ích cho bất kỳ mục đích thiết thực nào, nhưng ngay cả khi chúng không hữu dụng thì sự phát triển này là một công trong việc chứng thực những gì mà trước kia chỉ là một sự hiểu biết trên lý thuyết về sức căng bề mặt và chuyển động.
Nguồn: ICT News
Bình luận