CHLB ĐỨC – Trong dự án FITNESS, viện Fraunhofer FHR (Fraunhofer Institute for High Frequency Physics and Radar Technology FHR) phát triển các bề mặt bao phủ robot giống như một lớp da thông minh, có khả năng thích ứng và cho phép robot dự đoán hành động của con người cũng như nhận ra các ý định.

Tương tác vật lý đặc biệt giữa người và robot ngày càng cần thiết trong ngành sản xuất, trong lĩnh vực dịch vụ chuyên nghiệp và chăm sóc sức khỏe. Điều này đòi hỏi phải cải thiện sự thoải mái của khách hàng, đặc biệt là liên quan đến giao tiếp giữa con người và máy móc. Lý tưởng nhất là robot phải có khả năng dự đoán hành động của con người và nhận ra các ý định. Điều này đòi hỏi các siêu vật liệu linh hoạt hoặc ăng-ten siêu bề mặt phẳng với các thiết bị điện tử tích hợp cao để phát hiện môi trường gần. Các bề mặt như vậy, bao bọc robot giống như một lớp da thông minh và thích ứng, đang được viện Fraunhofer FHR (tại khu vực Wachtberg) phát triển, cùng với sáu đối tác trong dự án FITNESS (Flexible IntelligenT Nearfield Sensing Skins) của Liên minh châu Âu (EU). Được trang bị ăng-ten siêu bề mặt, trong tương lai, robot sẽ có thể quét môi trường xung quanh hiệu quả hơn ở trường gần và giao tiếp tốt hơn với trạm gốc của chúng ở trường xa.

Tối ưu hóa tương tác giữa người và máy
Trong mọi sự phát triển của tương tác giữa người và máy, sự an toàn của người lao động rất quan trọng. Đây chính là lúc dự án FITNESS của liên minh EU ra đời, với mục tiêu tối ưu hóa giao tiếp và tương tác giữa con người và máy móc với sự trợ giúp của các giải pháp ăng-ten thông minh dưới dạng bề mặt siêu vật liệu điện từ mới có tính năng tích hợp thiết bị điện tử. Các ăng-ten siêu bề mặt linh hoạt và có thể kéo giãn, phù hợp để phát sóng bề mặt, có thể quét các vùng lân cận tốt hơn so với các ăng-ten thông thường, do đó tăng cường sự an toàn cho con người và hiệu suất của robot. Ngoài viện Fraunhofer FHR, các đối tác sau cũng tham gia vào dự án từ ngành công nghiệp và nghiên cứu: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, eV Technologies, Hamburg University of Technology, Université Catholique de Louvain, University of Zagreb Faculty of Electrical Engineering and Computing và L-up. Đại học Bỉ UCLouvain đang điều phối dự án, được Liên minh châu Âu tài trợ theo hợp đồng số 101098996.

 

Bề mặt da ăng-ten thông minh có chức năng cảm biến và giao tiếp
Ăng-ten siêu bề mặt là ăng-ten phẳng được tích hợp vào các chất nền dạng màng thích ứng với đường viền của robot. Do cấu trúc phẳng của chúng, những ăng-ten này có thể uốn cong, kéo dài và quấn quanh robot như một lớp da. Ngoài ra, tùy thuộc vào ứng dụng, chúng cũng có thể chỉ được gắn vào cánh tay robot. Do đó, chúng cũng được gọi là “smart skins” (tạm dịch là ‘lớp da thông minh’). Ông Andrej Konforta, trưởng nhóm hệ thống RF in 3D tại viện Fraunhofer FHR nói rằng: “Giải pháp ăng-ten trong tương lai của chúng tôi được đặc trưng bởi thực tế là nó có thể quét các vùng lân cận cũng như phát hiện chuyển động và đồng thời có khả năng giao tiếp qua sóng vô tuyến với trạm gốc trong nhà máy công nghiệp. Cho đến nay, chưa có giải pháp nào như thế trên thị trường”.

Hình học nhỏ với mức độ tự do cao
Giải pháp ăng-ten mới và sáng tạo này được thiết kế cho phép định hình chùm tia – một phương pháp xác định vị trí của các nguồn âm thanh trong trường sóng – sao cho chùm tia điện từ có thể điều chỉnh luôn hướng đến trạm gốc, đảm bảo tín hiệu mạnh hơn, ổn định hơn và tạo ra phạm vi tăng lên. Cho đến nay, các pha đã hỗ trợ định hình chùm tia. Ông Andrej cho biết: “Điều này liên quan đến việc kết nối nhiều ăng-ten trong một nhóm. Pha của từng thành phần ăng-ten riêng lẻ có thể thay đổi, cho phép ảnh hưởng đến đường ngắm của ăng-ten nhóm”, công nghệ này cho đến nay chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực quân sự. Trong các ăng-ten nhóm thông thường, các thành phần ăng-ten và thiết bị điện tử của chúng được đóng gói chặt chẽ. Kết quả là: chi phí cao, tản nhiệt nhiều và dễ xảy ra lỗi. Mặt khác, ăng-ten siêu bề mặt có thể được chế tạo với ít thiết bị điện tử hơn – mà không làm mất đi các đặc tính của kết cấu thông thường. Khái niệm mới giúp tiết kiệm chi phí và cho phép tạo ra các cấu trúc nhỏ hơn, gọn hơn. Ông Andrej nói rằng: “Với bề mặt siêu vật liệu, chúng tôi đang theo đuổi một khái niệm thiết kế mới cho phép tạo ra dạng hình học rất nhỏ, mang lại mức độ tự do cao trong việc thiết kế các trường bức xạ, nhưng cũng có khả năng trích xuất tín hiệu cử chỉ tốt nhất”.

Phát triển các chất nền ăng ten mới
Ăng-ten thường được tích hợp vào các chất nền vi sóng cứng. Ngoài ra, còn có những vật liệu cũng có thể kéo giãn và do đó tính linh hoạt cao. Tuy nhiên, các chất nền linh hoạt này tiêu hao năng lượng quá mức và không đạt được hiệu suất tối ưu trong dải tần số cao, như công nghệ đo lường do các nhà nghiên cứu tại viện Fraunhofer FHR phát triển đã chỉ ra. Do đó, các chất nền thông thường có trên thị trường không phù hợp để tối ưu việc truyền tín hiệu tần số cao. Dựa trên các kết quả thu được từ viện Fraunhofer FHR, các chất nền mới đang được phát triển tại đối tác dự án là đại học Công nghệ Hamburg – TUHH (Hamburg University of Technology) như một phần của dự án FITNESS – viện Vật lý Polymer Ứng dụng – IAPP (Institute for Applied Polymer Physics) tại địa phương đang tổng hợp các vật liệu có khả năng kéo giãn và có khả năng tương thích với tần số cao, dựa trên hỗn hợp polyme cũng như polyme có các hạt gốm mới. Những vật liệu này sẽ được viện Fraunhofer FHR thử nghiệm trong quá trình thực hiện dự án. Dựa trên các kết quả ban đầu, một thiết lập đo lường đang được tối ưu hóa, mở rộng cho các băng tần khác và phần mềm cho thiết lập cuối cùng đang được phát triển. Đồng thời, các đối tác dự án đang nghiên cứu cách biến dạng của các bề mặt có thể kéo giãn ảnh hưởng đến các đặc tính ở trường gần và trường xa. Kế hoạch dài hạn là phát triển các ăng-ten siêu bề mặt tự hiệu chuẩn có thể tự phát hiện độ cong và hình dạng của chúng để đảm bảo thu tín hiệu tối ưu và tránh các vấn đề về truyền thông.

Phạm vi ứng dụng rộng rãi
Ngoài robot trong môi trường sản xuất, các đối tác dự án cũng coi công nghệ y tế và robot là các lĩnh vực ứng dụng tiềm năng: ở đây, ăng-ten siêu bề mặt có thể đóng vai trò như một lớp da thông minh giúp các thiết bị như robot trợ lý nhận dạng cử chỉ tốt hơn và tương tác mạnh mẽ hơn với con người. Công nghệ này cũng có thể được sử dụng trong thiết bị bảo vệ cho lính cứu hỏa hoặc trang phục du hành vũ trụ.

Để xem các tin bài khác về “Robot”, vui lòng nhấn vào đây.

 

Nguồn: Hannover Messe

Lưu ý: 

Để xem và khai thác hiệu quả nội dung của video clip nói trên (từ YouTube/ một dịch vụ của Google), Quý vị có thể thực hiện các bước sau:
1. Nếu tốc độ internet nhanh, có thể mở chế độ xem toàn màn hình bằng cách nhấn vào khung [ ] tại góc phải (phía dưới góc phải của video)
2. Chọn chế độ hình ảnh tốt nhất của đoạn video, hãy click vào hình bánh xe răng cưa và chọn chất lượng cao hơn (hoặc HD) theo ý muốn
3. Để hiển thị nội dung phụ đề, nhấn vào nút biểu tượng phụ đề [cc]. Một số video không có chức năng này sẽ không có biểu tượng phụ đề.
4. Quý vị có thể nghe hiểu tiếng Anh và có nhu cầu chia sẻ thông tin đến cộng đồng, hãy hỗ trợ techMAG biên dịch nội dung video và gửi cho chúng tôi để có cơ hội đăng thông tin lên technologyMag.net