Các kỹ sư ở Đức đã tạo ra một bàn tay nhân tạo với các cơ bắp được làm từ các bó dây ‘thông minh’. Một bộ tích điện giúp làm cho các dây này căng ra hoặc nới lỏng. Nó đồng nghĩa với việc bàn tay có thể hoạt động mà không cần các thiết bị điện tử cồng kềnh và rườm rà thường làm cho bàn các tay giả trở nên không thực tế.
Bàn tay có trọng lượng nhẹ bằng nhựa do một nhóm nghiên cứu từ Đại học Saarland thiết kế và in 3D. Các sợi dây giống như cơ bắp được làm từ các bó sợi niken-titan, mỗi sợi có bề rộng của một sợi tóc người. Sợi dây kim loại (được gọi là hợp kim ‘nhớ hình’) có mật độ năng lượng cao, cho phép nó thực hiện các chuyển động mạnh trong không gian hạn chế.
Bàn tay nhân tạo được trang bị các bó dây ‘thông minh’ mô phỏng theo các bó cơ tự nhiên, giúp nó trở nên nhẹ và linh hoạt hơn.
Giáo sư Stefan Seelecke từ Đại học Saarland và Trung tâm Cơ điện tử và tự động hóa (ZeMA) giải thích: “Điều này cho phép chúng tôi xây dựng các hệ thống có trọng lượng nhẹ và thực tế là chúng ở dạng sợi nên cho phép chúng tôi sử dụng như các cơ bắp nhân tạo hoặc dây chằng nhân tạo… và chúng tôi đã thực hiện một mẫu bàn tay máy đầu tiên sử dụng các sợi dây hợp kim nhớ hình”.
Giáo sư Stefan Seelecke, đứng đấu nhóm nghiên cứu từ Đại học Saarland.
Cụm từ ‘nhớ hình’ ám chỉ đến khả năng của sợi dây có thể trở lại hình dạng ban đầu của nó sau khi bị biến dạng. Trong trường hợp bàn tay mô phỏng sinh học, bộ tích điện làm biến đổi cấu trúc mạng tinh thể, khiến nó co lại như cơ bắp. Khi năng lượng điện được tắt, sợi dây ‘nhớ’ hình dạng ban đầu của nó như lúc nó nguội lạnh.
Sợi dây kim loại ‘nhớ hình’ có thể trở lại hình dạng ban đầu của nó sau khi bị biến dạng.
Để chứng minh tính hiệu quả, một mô hình ban đầu của một con dơi sử dụng chỉ hai sợi hợp kim ‘nhớ hình’ để tái tạo chuyển động đập cánh của dơi.
Kỹ sư Filomena Simone - một nghiên cứu sinh, người đồng phát triển mẫu bàn tay mô phỏng sinh học - cho biết họ đã sao chép cấu trúc cơ bắp trong cơ thể con người bằng cách nhóm các sợi dây tốt thành bó để bắt chước các sợi cơ bắp. Bó dây này có một diện tích bề mặt lớn hơn, thông qua đó nhiệt có thể được tiêu tan, đồng nghĩa với việc chúng có thể trải qua các cơn co - giãn nhanh chóng, giống như cơ bắp thật của con người.
Simone đã cho biết: "Sự chuyển động của bàn tay được thực hiện bởi sợi dây kim loại. Sợi dây này, khi được kích hoạt, sẽ co lại. Chúng tôi có thể khai thác sự co này để làm cho ngón tay di chuyển. Và chúng tôi có thể làm cho từng đốt ngón tay di chuyển một cách độc lập”.
Bà nói thêm rằng một chip bán dẫn duy nhất giúp kiểm soát hình dạng của sợi dây thông minh. Chính bản thân vật liệu này có tính chất cảm quan, cho phép bàn tay thực hiện các động tác cực kỳ chính xác mà không cần có thêm các cảm biến bên ngoài.
Bà Filomena Simone đã chia sẻ: “Chúng tôi có thể theo dõi tư thế của ngón tay mà không cần thêm bất kỳ cảm biến khác; chỉ cần khai thác tính năng sẵn có này của sợi dây. Điều này giúp chúng tôi luôn duy trì một cấu trúc rất nhẹ. Đây là một vấn đề lớn bởi vì thông thường các bộ phận giả của cơ thể cho đến bây giờ vẫn rất nặng nề”.
Trong khi công nghệ trên vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, nhóm nghiên cứu hy vọng rằng nó có thể được sử dụng để chế tạo các chi giả có chức năng và cảm giác giống như các bộ phận thật, tự nhiên. Họ nói rằng thiết kế của họ có thể làm giảm nhu cầu về các thiết bị khí nén và động cơ điện cồng kềnh, vốn cố hữu đối với hầu hết bộ phận chân tay giả tự động hiện nay.
Giáo sư Seelecke cũng tin rằng một ngày nào đó, công nghệ trên có thể được tích hợp đầy đủ vào hệ thống thần kinh con người.
