Với sự phát triển vượt bậc của robot và trí tuệ nhân tạo AI, các việc làm trong lĩnh vực người máy trở nên hot hơn bao giờ hết. Sự phát triển này cũng mở ra nhiều cơ hội cho những ai đam mê robot.
Thiết kế bên ngoài của rô bốt thường là cân nhắc cuối cùng đối với một số nhà thiết kế rô bốt, nhưng việc lựa chọn vật liệu phù hợp có thể ảnh hưởng đến độ an toàn, độ bền và thẩm mỹ tổng thể của nó. Bất kể bạn đang thực hiện loại dự án thiết kế nào, điều quan trọng là phải xem xét các yếu tố thiết kế. Chúng bao gồm các chuyển động của robot, nếu nó ở gần con người thì sẽ như thế nào hoặc nếu có các nhiệm vụ khác mà robot sẽ thực hiện là gì cùng với đó là các lựa chọn vật liệu chẳng hạn như mức độ dễ dàng để làm sạch và bảo trì, trọng lượng của nó góp phần vào mức tiêu thụ điện năng tổng thể, và mức độ dễ dàng thiết kế bao quát.
Những loại vật liệu phổ biến nhất khi thiết kế và chế tạo robot được liệt kê ngay sau đây :
1. Thép
Thép là một trong những vật liệu được các nhà chế tạo robot sử dụng nhiều nhất. Kim loại này là một lựa chọn thông minh nếu bạn đang chế tạo một robot cần phải hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.
Nếu bạn cần làm cứng thép, hãy tìm một số loại có hàm lượng cacbon cao. Thông thường, thép càng chứa nhiều cacbon thì càng thích hợp để làm cứng hơn thông qua xử lý nhiệt.
Tuy nhiên, vật liệu này có thể gặp khó khăn khi chế tạo nếu không có dụng cụ thích hợp, chẳng hạn như những dụng cụ hàn, đặc biệt trong trường hợp muốn tạo ra hình dạng như mong muốn.
2. Nhôm
Là một hợp kim kim loại cứng hơn và nhẹ hơn thép. Đó là một lựa chọn lý tưởng cho ngoại thất của robot vì nó có thể được anod hóa để tạo ra một lớp hoàn thiện có độ bóng cao, đặc biệt là trên các bề mặt tròn như cánh tay. Một lợi ích khác là nó sẽ không bị rỉ sét, vì vậy bạn không phải lo lắng về sự ăn mòn bề mặt theo thời gian. Tuy nhiên, nó sẽ bị mòn trong một số môi trường ẩm, vì vậy bạn có thể quyết định phủ một lớp sơn bảo vệ bên ngoài.
Một số nhà thiết kế cũng sử dụng vỏ robot bằng nhôm để bảo vệ các bộ phận dễ vỡ bên trong. Các kỹ sư ở Ý đã chế tạo một loại robot có thể di chuyển đồ đạc trong văn phòng. Họ đã chế tạo ra robot để giúp họ thử nghiệm những cách mới giúp các tòa nhà an toàn hơn sau động đất. Robot có kích thước và trọng lượng tương đương người. Nó có bốn động cơ điện, bốn máy bơm thủy lực và một hệ thống máy tính. Toàn bộ máy được bảo vệ bởi lớp vỏ nhôm.
3. Cao su
- Các robot ngày nay phần lớn không linh hoạt, với thiết kế cơ bản không phù hợp với các hoạt động tương tác bằng tay của con người. Với nhu cầu ngày càng tăng về các robot linh hoạt hơn và giá cả phải chăng, vật liệu composite có thể cung cấp câu trả lời. Các nhà nghiên cứu ở Mỹ đã sử dụng cao su latex để tạo ra các thiết bị truyền động có độ đàn hồi cao. Các thành phần điện vẫn còn nguyên vẹn sau khi vật liệu được kéo căng 50%. Trong một diễn biến khác, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Stanford và Đại học Quốc gia Singapore đang phát triển một loại da mềm làm từ polyme để mô phỏng sự tiếp xúc của con người.
- Robot có thân bằng cao su thường an toàn hơn so với robot được làm từ các loại vật liệu cứng. Chúng rất phù hợp khi được sử dụng trong các công việc cần xử lý các sản phẩm như trái cây (chọn và gắp trái cây mà không làm hỏng sản phẩm). Ngoài ra, robot với ngoại hình bằng cao su được ứng dụng nhiều tại các công viên giải trí nhằm tương tác với khách hàng. Lý do cũng thật dễ hiểu bởi chúng sống động như thật và an toàn hơn khi vận hành xung quanh con người.
4. Kevlar
Cơ thể của robot là một yếu tố quan trọng trong việc giữ an toàn cho các bộ phận bên trong của nó khỏi nhiệt độ khắc nghiệt. Bất kể nhiệt độ khắc nghiệt như thế nào, điều quan trọng là cơ thể của rô bốt phải duy trì nhiệt độ hoạt động phù hợp. Một lớp vỏ bảo vệ bên ngoài được làm bằng sợi Kevlar là chìa khóa để đảm bảo rằng các bộ phận bên trong được bảo vệ tốt. Để đạt được điều này, cần phải sử dụng các lớp phủ bảo vệ để đảm bảo rằng robot sẽ tiếp tục hoạt động an toàn trong các điều kiện khắc nghiệt.
Ngoài ra, Kevlar không bị phân hủy ở nhiệt độ -50 độ F (~ bao nhiêu độ C)ở Bắc Cực, cũng như các điều kiện đông lạnh ảnh hưởng xấu đến chất liệu.
Nếu không có vỏ bọc bằng Kevlar, nhiệt độ quá lạnh có thể ảnh hưởng xấu đến dầu mỡ hoặc các chất bôi trơn khác cho các bộ phận bên trong, còn nhiệt độ quá nóng có thể làm cho động cơ quá nóng và tắt máy. Nắp bên ngoài giữ cho robot luôn ở trong phạm vi nhiệt độ hoạt động được khuyến nghị.
5. Vật liệu ‘thông minh’ có thể phân hủy sinh học
Vật liệu phân hủy sinh học hiện đang được sử dụng để thay thế cho chất dẻo truyền thống được sử dụng trong các thí nghiệm về chế tạo robot. Một số vật liệu này có thể là cơ sở cho sự co cơ và nhận thức cảm giác của robot, và có thể được biến thành một lớp vỏ cứng để bảo vệ robot.
Các nhà nghiên cứu ở Ý có nhiều cách để tạo ra robot từ nhựa sinh học làm từ chất thải thực phẩm.
Vì hầu hết các loại nhựa thông thường đều chứa dầu mỏ - một chất góp phần rất lớn gây ra biến đổi khí hậu - các nhà nghiên cứu nghĩ rằng chất thay thế của họ sẽ giúp ích cho hành tinh, đặc biệt là trong các tàu thăm dò đi biển. Ngoài ra, những vật liệu thông minh có thể phân hủy sinh học này rất linh hoạt. Các nhà khoa học đã tạo ra một bộ vỏ robot từ chúng và cho biết chất dẻo sinh học cũng có thể đủ cứng cho các bộ phận bên trong.
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm người máy Bristol đã nghiên cứu một robot lấy cảm hứng từ côn trùng được thiết kế để hỗ trợ các nỗ lực cứu trợ thảm họa và tìm kiếm cứu nạn bằng cách tự phân hủy trong khi vẫn hoạt động. Nó cũng có thể được điều khiển từ xa bởi người dùng. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ của mình, robot bắt đầu phân hủy cho đến khi đạt đến các vật liệu có thể phân hủy sinh học, từ đó nó phân giải thành các phân tử hữu cơ vô hại và không gây ô nhiễm môi trường.
Lựa chọn vật liệu phù hợp để chế tạo robot
Lựa chọn vật liệu tạo nên lớp vỏ bề ngoài cho robot thường được xác định bởi mục đích sử dụng cuối cùng và môi trường của robot. Ví dụ, một robot phẫu thuật yêu cầu các bộ phận có thể chịu được quy trình khử trùng. Một ví dụ khác là cánh tay robot chống nước được sử dụng trong các ứng dụng dưới nước sẽ yêu cầu vật liệu nhẹ hơn và không thấm nước.
Trên đây chỉ là một số vật liệu được sử dụng phổ biến nhất cho ngoại thất robot. Tất nhiên, loại vật liệu được lựa chọn sẽ còn phụ thuộc chủ yếu vào mục đích của robot. Ví dụ, các vật liệu được sử dụng trong robot hỗ trợ phẫu thuật phải có khả năng chịu được các kỹ thuật khử trùng nghiêm ngặt. Trong trường hợp này, một loại polyme như acrylonitrile butadien styren (ABS) sẽ phù hợp hơn nhiều so với một vật liệu không thể đáp ứng các yêu cầu và quy định y tế.
Xem thêm : Tổng kho nhôm tại miền Bắc