Xem mẫu
- Robot m m, m t góc nhìn t H Lab
Bùi Ti Nguy c, Nguy n Quang
Phòng nghiên c u v Robot m m (H Lab),
Vi n Khoa h c và Công ngh tiên ti n Nh t B n (JAIST)
TÓM T T
Bài vi t trình bày ng n g n khái ni m t ng quát v robot m m, m t
s cách th c phân lo i nghiên c u v c này, nh n m nh cách
phân lo i theo ba hình th u m m, chuy ng m m và trí
thông minh m m. Các tác gi i thi u v m t s lab nghiên
c um u v robot m m c a Nh t
B n. ph n chính, các tác gi t p trung gi i thi u v nghiên c u c a
H lab (JAIST) d a trên các công b qu c t t i các t p chí và h i
th u ngành v u truy ng m m, c m
Tác gi chính: Bùi Ti bi n xúc giác, ph ng sinh h c và công ngh in 3D v t li u m m.
công tác: Phòng nghiên c u v
Robot m m (H Lab), T khoá: Robot m u truy ng m m, c m bi n xúc giác,
Vi n Khoa h c và Công ngh tiên ti n Nh t ph ng sinh h c, v t li u m m
B n (JAIST)
1. Gi i thi u
Email: buitienson@gmail.com Robot m m (soft robotics) là m c nghiên c u m i, phát tri n
ngày càng m nh m và thu hút s quan tâm l n c a các nhà nghiên
Bùi Ti n b ng k
Công ngh Ch t o máy và th c s khoa h c c u c robot vài th p k g
chuyên ngành Công ngh k thu i robot m robot có bi n d ng
i h c Bách khoa Hà N phân b và vô h n b c t do v m t lý thuy [1] h th ng có
2012. Bùi Ti kh c c u t o ch y u t v t li c tính c a
khí t n 9/2012 và kiêm ch c v t li u sinh h c m m [2] u chung l i, robot m m có th
chuyên viên phòng Khoa h c Công ngh c hi ch nghiên c u v vi c ng d m mc av t
i h c Công nghi p Hà N i t
10/2012. T li u, v t th ho c h th xây d ng nên robot b ng
l p và làm qu n lý c a Fablab HaUI, ho t m m c n thi t cho c ng và b thu nh n c a robot [3].
c l p bên c nh công tác gi ng Khái ni m robot m uv
d y. n h c b ng ra r t nhi ng nghiên c u m ng,
JASSO làm nghiên c u v c màng có th k m bi n m u truy ng m m, k t c u
c ng oxit ng d nt t ng m m, trí thông minh m m, công ngh ch t o v t li u
Tsuruoka (Nh t B n
n h c b ng toàn ph n c a chính ph m m, công ngh in 3D v t li u m m. Các nhánh nghiên c u trong
Nh t B n (MEXT) làm Nghiên c u sinh c robot m m là r ng, r có th cm t
chuyên ngành Robot t i Vi n tiên ti n khoa phân lo i có tính t ng quát. Các nghiên c u này có th c phân
h c và công ngh Nh t B n (JAIST). Các lo i theo c ng sinh (ph ng sinh h c và
c nghiên c u quan tâm: k t c u drone, không ph ng sinh h c
mô hình hoá k t c u v t li u m m, màng
c ng ng d
Trong bài vi t này, chúng tôi t m phân lo i các nghiên c u v robot
m ng chính g m Nghiên c u v u m m: ví d
quan/b ph n m m c n chu n,
Nghiên c u v chuy ng m m: ví d ng d ng v t li u ghi
nh hình dáng, s d ng các hi i ion, ph n n
c cs d ng các hi i ion, ph n n c c, ánh sáng
t o chuy ng, và Nghiên c u v trí thông minh
m m.
Là qu c nghiên c u v robot m m,
Nh t B n m nh m các nghiên c u v c này. Các
i h c và vi n nghiên c u l u có các phòng thí nghi m
https://doi.org/10.15625/vap.2021.0013
89
1
- Hình 1. M t s robot m m ph ng sinh h c (Trích d n t các nghiên c u [4] [8])
chuyên sâu v robot m m, có th k robot m c thi t k nâng cao hi u qu khi g p
nghi m c a Koichi Suzumori [9], Hiroto Tanaka [10] các v t th ng m
(Vi n công ngh Tokyo), Kenjiro Fukuda [11] và th c ph m [20], [21]. Nh m thích nghi v i nhi u
(RIKEN), Ryuma Niiyama [12] i h c Tokyo), lo i v t th y, các robot g p s d
Satoshi Tadokoro [13] i h c Tohoku), Masahiro truy ng m u khi n áp su t
Shimizu [14] i h c Osaka), Hiromi Mochiyama cho các ngón tay (xem Hình 3). Hi n nghiên c
[15] i h c Tsukuba), Shinichi Hirai [16] ih c h p tác liên k t v i h
Ritsumeikan), Hao Liu [17] i h c Chiba), H Anh Ritsumeikan (Nh t B i h c Bách Khoa Tp
[18] (Vi n JAIST). Nh n và HCM (Vi phát tri n sâu thêm các ng d ng
dài h n v các nghiên c u v robot m c liên quan.
Chính ph Nh t B n tri
KAKENHI for Science of Soft Robotics (2018-2022) Video nghiên c u xem t i:
[19] https://youtu.be/e_1dGI5F9GQ
2. M t s nghiên c u c a H lab t i Vi n tiên ti n 2.2. Nghiên c u v c m bi n xúc giác
khoa h c và công ngh Nh t B n (JAIST) Nghiên c u này mô t m t h th ng c m bi n xúc giác
2.1. Nghiên c u v u truy ng m m quy mô l c phát tri n g t liên k t
M t trong nh ng nghiên c u chính c a lab v ng c g i là TacLINK (Hình 4), có th cl p
ng d u truy ng m m d a trên nguyên lý t o thành m t robot c m bi
u khi n áp su n bàn tay robot m m th . H th xu t là m t c u trúc kéo dài bao
ph bám dính c a bàn chân ch cây g mm ng trong su c bao ph b i l p
thi t k các robot m m ph c v da nhân t o liên t c. L p da m m m i này c a
v t th m m trong y t , th v td v . TacLINK không ch cung c p giao di
Theo nguyên lý này, ch t l ng bên trong các rãnh kích ch u mà còn có th i hình thái l p da bên ngoài
c micro c a bàn chân c ti t ra b m t ti p b áp su t th p. Khi ti p xúc v i
xúc v t. ng xung quanh, TacLINK nh n bi t thông tin
T u trúc micropattern trên b m t các ngón tay xúc giác thông qua s bi n d ng 3-D c a da, k t qu
´
Hình 3. Ngón tay robot m m ph bám
Hình 2. ng d bám dính c a ch cây trong dính c a ch cây truy ng b ng áp su t trong g p v t
phát tri n bàn tay robot m m [27] [28] th m kính áp tròng và th c ph m [20] [21].
2
90
- Hình 4. Mô hình kh p robot v i l p da c m bi n
ng ti p xúc [29]
Hình 5. Thi t k c ms
t vi u trên thành trong d ng các actuator m m v n hành b ng khí nén
c a nó b i m t u.
m có tri n v ng ng d ng trong
giám sát t c ô nhi m do các v t li u
TacLINK có th m r ng v c, ho ng b n
m cs d ch t
b và chi phí th t h th ng hi u su t
su không ho c ít b ng b i nhi u lo i h p ch t
m có th c ng d ng trong thi t k
p do kh
c và robot
chuy ng linh ho t c a robot; ki m tra các k t c u
d ch v . Nghiên c u này mô t thi t k c aTacLINK,
c; ho c th c hi n các nhi m v mà b n thân
ik t
robot liên t c ph i va ch i các v t m m,
qu cho th y r ng các h th ng c m bi n xúc giác này
d b t n san hô.
có th c áp d ng r ng rãi trong y t , công nghi p
và robot.
2.3.2. Phát tri n cánh m m cho drone ph ng ch c
n chu n [23]
Video nghiên c u xem t i:
Nghiên c ng t i m c tiêu t o ra các drone khó
https://youtu.be/1zHOD3cJVys
c h i ch m
nguy hi m cho các v t xung quanh và chính drone khi
2.3. Nghiên c u v robot ph ng sinh h c x y ra va ch m. Ph ng ch t b ph n có
2.3.1. Phát tri n mô hình robot m m ph ng theo
tên là nodus trên cánh chu n chu n ho ng gi ng
chuy ng c [22]
t kh p linh ho t (Hình 7), m t ph n c a cánh
c t o thành t m t chu i các
o kh n d ng và t
u truy ng m m v n hành b c
h i ph c (ch i 0.3 giây) sau khi va ch m v i
u khi n theo trình t có th t o thành
v t xung quanh. S bi n d mm t
sóng lan truy n t ut phía
ph n l p giúp gi m ph n
c. K t qu nghiên c u cho th y, robot
t b va ch m. Quan tr
it kho ng 14 cm/s và linh ho t
t ph c h i s giúp drone có th t l y l i cân b ng sau
trong vi iv nt cb l ch
va ch m, gi ng hóc cho drone.
pha c a tín hi u khi n.
Vi c trang b cánh m m cho drone giúp m r ng ph m
vi ng d ng c a drone cho các nhi m v
Hình 6. trình t k t n i khí nén t i các c p actuator u khi
3
91
- Hình 7. Drone v i cánh m m có th bi n d ng ph ng theo nudus trên cánh chu n chu n
x y ra va ch m cao (drone show, các nhi m v g n con [26] ch ng thì không h thua kém v t
ph c in trên m t ph ng n m ngang b i m t máy
in truy n th ng (tham kh o Hình 8). S d ng công
Video nghiên c u xem t i: ngh in 3D này cùng v i nh ng lo i v t li u d o, ho c
https://youtu.be/diTp2mfwjRI v t li u ch n m t h th ng
robot có kh n ph m chuyên d ng h tr
2.4. Nghiên c u v công ngh in 3D v t li u m m s c kh e, tr c ti i có biên
Trong nh Nh t B n nói riêng và d ng hình h c ph c t p, m t h th ng v i vi h ng
th gi i nói chung, in 3D s d ng công ngh FDM n m t cu c s ng m i.
không d ng l i vi c t o hình các s n ph m mang tính
th nghi ch t o robot m 3. K t lu n
m bi c k t h p m t cách linh ho t v i Do gi i h n c a bài báo, các n c p bên trên
u robot m ng, s d ng các lo i v t i di n h t cho các nghiên c u sâu r ng khác
li u ch t li u d o (thermoplastic c robot m ng nghiên c u trên
polyurethane TPU) [24] [25]. t ng thi t k u s d ng các v t
li u m u khi th c hi n các
ng c a m t máy in 3D thao tác mà r t khó th c hi
truy n th n m t quy trình in g c có th tìm hi u thêm v các
có th i, m ng m i ng nghiên c u thú v n ch t o
trong công ngh i, l i d ng tính linh ho t v t li u ch i, robot phân t , robot sinh h c.
và chính xác c a m t tay máy robot công nghi p, ho c Nghiên c u v robot m m v n, và
máy CNC 5 b c t ng ho c in trên m t ng t i các ng d ng c th ph c v s n xu t và
m t ph ng nghiêng có th c hi n th c hóa. Trong cu c s ng c i. Các tác gi hi v ng các gi i
m t nghiên c u g uc thi n cho b c cái nhìn m i
ki m ch ng r ng m t tay máy robot 6 b c t do có kh v robot m n t nói
ng m t ph n 80 chung.
Hình 8. H th ng robot in 3D trên m t m t ph ng nghiên và nh ng m u s n ph c in b ng v t li u
nh a d ng và v t li u m m
4
92
- L ic [4] by Festo -
Các tác gi xin c i m i và http://www.robotspacebrain.com/robotic-
t u ki n t bài vi c hoàn thành. Chúng butterfly-by-festo/ (accessed Dec. 11, 2020).
il i các t ch [5]
tr cho nghiên c c p trong bài: JSPS KAKENHI, -
JST PRESTO, JST SCORE, Tateishi Funding. https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/ro
botics-hardware/mit-soft-robotic-fish-explores-
H Lab reefs-in-fiji (accessed Dec. 11, 2020).
[6]
Homepage:
https://www.festo.com/group/en/cms/12745.htm
http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/vanho/index-e.html
(accessed Dec. 11, 2020).
Kênh Youtube: [7]
https://www.youtube.com/channel/UCMY5Pqokpam like the Terminator | The Verge
ovx2pGF4N5eA https://www.theverge.com/2014/4/16/5617290/s
Contact email: oft-robotics-is-booming (accessed Dec. 11,
hoanhvanlab@gmail.com 2020).
[8]
Các tác gi khác and controlled with light | EurekAlert! Science
1. Nguy
Nghiên c u viên sau ti u v https://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-
Robot m m, JAIST 08/fopu-nsc081816.php (accessed Dec. 11,
Email: ngvphobk08@gmail.com 2020).
2. c [9]
Nghiên c u sinh ti u v Robot http://www.robotics.mech.e.titech.ac.jp/staff.ht
m m, JAIST ml (accessed Dec. 15, 2020).
Email: duonglacbk@gmail.com [10]
3. Nguy nh
Nghiên c u sinh ti u v Robot http://www.tanakah.mech.e.titech.ac.jp/index_e.
m m, JAIST html (accessed Dec. 15, 2020).
[11] -Film Device Laboratory/Emergent Soft
Email: nguyenquangdinh.mech@gmail.com
4.
http://rikensomeya.riken.jp/member/fukuda_en.
Nghiên c u sinh th u v Robot html (accessed Dec. 15, 2020).
m m, JAIST [12]
Email: quan-luu@jaist.ac.jp http://www.isi.imi.i.u-
5. H tokyo.ac.jp/~niiyama/biography_en.html
trách Phòng nghiên c u v Robot (accessed Dec. 15, 2020).
m m, JAIST [13]
Email: van-ho@jaist.ac.jp/ hoanhvan@gmail.com https://www.rm.is.tohoku.ac.jp/englishtop/
(accessed Dec. 15, 2020).
Tài li u tham kh o [14]
[1] D. Trivedi, C. D. Rahn, W. M. Kier, and I. D. Information Science and Technology,Osaka
Univers -shimizu.ist.osaka-
Appl. u.ac.jp/hp/en/index.html (accessed Dec. 15,
Bionics Biomech., vol. 5, no. 3, pp. 99 117, 2020).
2008, doi: 10.1080/11762320802557865. [15] -
[2]
http://www.frlab.iit.tsukuba.ac.jp/en/ (accessed
Nature, vol. 521, no.
Dec. 15, 2020).
7553, pp. 467 475, 2015, doi:
[16] Shinichi Hirai Lab,
10.1038/nature14543.
-
[3] A. Chen, R. Yin, L. Cao, C. Yuan, H. K. Ding,
frame-e.ht
2017 24th Int. Conf. [17] -
Mechatronics Mach. Vis. Pract. M2VIP 2017, http://www.em.eng.chiba-
vol. 2017-Decem, no. November, pp. 366 369, u.jp/~liu/index.php?Home_En (accessed Dec. 15,
2017, doi: 10.1109/M2VIP.2017.8267170. 2020).
[18] -
5
93
- [19] Interdisciplinary fabricating robots by 3D co-printing solids and
integration of mechatronics, material science, Proc. - IEEE Int. Conf. Robot. Autom.,
and bio-computing | JSPS KAKENHI Grant-in- vol. 2016-June, pp. 3878 3885, 2016, doi:
Aid for Scientific Research on Innovative Areas 10.1109/ICRA.2016.7487576.
(2018- [25] K. Elgeneidy, P. Lightbody, S. Pearson, and G.
Dec. 10, 2020). -printed Soft Fin
[20] Ray Robotic Fingers with Layer Jamming
with Wet Adhesion and Patterned Morphology:
IEEE Robot. Autom. Lett., [26] -
vol. 4, no. 2, pp. 792 799, 2019, doi: Dimensional Printing System Using an Industrial
10.1109/LRA.2019.2893401. 8.
[21] P. Van Nguyen, Q. K. Luu, Y. Takamura, and V. [27] W. Federle, W. J. P. Barnes, W. Baumgartner, P.
-patterned
Interfaces for Stable Grasping of Deformable slippery: Boundary friction in tree frog adhesive
9219, 2020. J. R. Soc. Interface, vol. 3, no. 10, pp.
[22] 689 697, 2006, doi: 10.1098/rsif.2006.0135.
Evaluation of a Series of Soft Actuators in [28] P. Van N
Designing an Eel- Proc. 2020 adhesion in soft interaction with patterned
IEEE/SICE Int. Symp. Syst. Integr. SII 2020, pp. Bioinspir. Biomim., vol. 14, no. 1,
1288 1293, 2020, doi: p. 016005, Nov. 2018, doi: 10.1088/1748-
10.1109/SII46433.2020.9025926. 3190/aaeb09.
[23] D. Q. Nguyen, G. Loianno, and V. A. Ho, [29] -Scale
Vision-Based Tactile Sensing for Robot Links:
2020 3rd IEEE International IEEE Trans.
Conference on Soft Robotics (RoboSoft), May Robot., pp. 1 14, 2020, doi:
2020, pp. 464 469, doi: 10.1109/tro.2020.3031251.
10.1109/RoboSoft48309.2020.9115983.
[24] R. Maccurdy, R. Katzschmann, Y. Kim, and D.
6
94
nguon tai.lieu . vn
