Robot cứu hộ đeo ba lô phản lực: Từ ý tưởng khoa học viễn tưởng đến hiện thực đáng kinh ngạc

Trong một bước tiến công nghệ mang đầy tính đột phá, các nhà nghiên cứu người Ý đã phát triển thành công một nguyên mẫu robot hình người mang động cơ phản lực trên lưng, có khả năng cất cánh và lơ lửng ổn định.

Được gọi là iRonCub3, chú robot này không chỉ đại diện cho một đỉnh cao mới của công nghệ người máy ở thời điểm hiện tại mà còn mở ra triển vọng ứng dụng rộng lớn trong các hoạt động cứu hộ khẩn cấp, nơi thời gian, khả năng thích ứng và sự bền bỉ là yếu tố sống còn.

Dự án đầy tham vọng này xuất phát từ nhóm Trí tuệ Nhân tạo và Cơ khí thuộc Viện Công nghệ Ý (Istituto Italiano di Tecnologia – IIT), nơi các kỹ sư đã quyết định nâng cấp robot nghiên cứu AI hai chân iCub lên một tầm cao mới (đúng theo nghĩa đen) bằng cách tích hợp hệ thống phản lực cho phép bay.

Ý tưởng ban đầu có vẻ giống một cảnh tượng lấy ra từ phim khoa học viễn tưởng, nhưng thực tế là đội ngũ phát triển đã chứng minh rằng nó hoàn toàn khả thi.

Để hiện thực hóa tham vọng này, nhóm nghiên cứu đã thực hiện hàng loạt điều chỉnh triệt để. Cánh tay linh hoạt mang tính biểu tượng của iCub được thay thế bằng hệ thống JetCats có khả năng phun lửa, trong khi một cặp động cơ phản lực được lắp lên lưng để cung cấp lực đẩy tối đa lên tới 1.000 Newton, tương đương khoảng 225 pound-lực.

Nhiệt độ khí thải từ các động cơ này có thể đạt tới 800 độ C, một thách thức lớn về vật liệu và thiết kế cơ học. Vì vậy, bộ khung titan mới cùng lớp vỏ chịu nhiệt đã được phát triển để bảo vệ toàn bộ robot khỏi điều kiện khắc nghiệt trong lúc bay.

Không chỉ là một sự kết hợp của phần cứng mạnh mẽ, iRonCub3 còn là một kỳ tích về phần mềm. Robot được trang bị kiến trúc điều khiển đa tốc độ tinh vi, bao gồm một bộ điều khiển dự đoán mô hình được thiết kế đặc biệt cho các hệ thống phi tuyến và các chu kỳ điều khiển đa tần số của động cơ phản lực và các khớp nối.

Điều này cho phép nó xử lý nhiều biến số cùng lúc, đảm bảo sự ổn định và khả năng phản ứng nhanh trong các tình huống khẩn cấp.

Tính đến tháng 8 năm ngoái, nguyên mẫu đã được thử nghiệm thành công trong hầm gió để kiểm chứng các mô phỏng khí động học. Trong những lần thử nghiệm gần đây nhất, iRonCub3, nặng khoảng 70 kg (bao gồm cả hệ thống phản lực) đã có thể cất cánh và lơ lửng ổn định dù thời gian bay vẫn còn hạn chế.

Để đạt được điều này, các nhà nghiên cứu đã tích hợp mạng nơ-ron nhân tạo được huấn luyện bằng dữ liệu thực nghiệm và mô phỏng vào bộ điều khiển trung tâm của robot, tạo ra một mô hình điều khiển theo thời gian thực, có thể thích ứng với các thay đổi khí động học và trạng thái cơ học.

Robot cũng sở hữu một loạt cảm biến hiện đại bao gồm cảm biến lực mô-men xoắn, hệ thống đo lường quán tính (IMU) và camera chiều sâu RealSense, giúp nó xử lý và phản ứng với môi trường xung quanh trong thời gian thực.

Quan trọng hơn, những thiết bị này cho phép robot duy trì tư thế ổn định ngay cả trong các tình huống phức tạp như khởi động động cơ tuần tự hoặc thay đổi hình thái cơ thể để vượt qua chướng ngại vật.

Hiện tại, mọi thử nghiệm đều đang được tiến hành tại một khu vực an toàn trong khuôn viên của Viện Công nghệ Ý. Tuy nhiên, với sự hợp tác mới với sân bay Genoa, nhóm nghiên cứu sẽ sớm có không gian rộng lớn hơn để thực hiện các bài kiểm tra bay quy mô lớn hơn, đưa dự án tiến gần hơn đến hiện thực hóa những ứng dụng ngoài phòng thí nghiệm.

Trưởng nhóm nghiên cứu, ông Daniele Pucci, nhấn mạnh rằng dự án không chỉ là một nỗ lực công nghệ mà còn là một bước tiến về tư duy thiết kế robot. “Khí động học và nhiệt động lực học là những yếu tố trung tâm. Chúng tôi phải đánh giá các yếu tố này theo thời gian thực, trong khi hệ thống điều khiển phải xử lý đồng thời các bộ truyền động khớp nối chậm và tua-bin phản lực nhanh. Đây là một môi trường thử nghiệm cực kỳ khắt khe – không có chỗ cho sai sót hay ứng biến”.

Tầm nhìn dài hạn của nhóm là phát triển những robot có khả năng bay đến các địa điểm xảy ra thảm họa, nơi điều kiện nguy hiểm ngăn cản con người tiếp cận, để thực hiện khảo sát, truyền dữ liệu từ xa hoặc thậm chí hỗ trợ trong quá trình cứu hộ.

Với khả năng thích ứng cao, robot có thể vừa di chuyển trên không, vừa đi bộ qua địa hình khó, leo cầu thang, mở cửa và vượt chướng ngại vật, điều mà hầu hết các robot hiện nay vẫn chưa làm được một cách liền mạch.

Từ một dự án lấy cảm hứng từ nhân vật Iron Man, iRonCub3 đang cho thấy tiềm năng vượt xa tưởng tượng ban đầu. Nó không chỉ là minh chứng cho sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ robot mà còn là dấu hiệu cho một tương lai nơi người máy không chỉ thay con người làm việc, mà còn có thể tham gia bảo vệ sự sống trong những tình huống nguy cấp nhất.

Trong bối cảnh AI và robot đang ngày càng xích lại gần nhau, iRonCub3 là ví dụ sống động về khả năng tích hợp giữa trí tuệ nhân tạo và cơ học tiên tiến, một bước nhảy có thể định hình lại cách chúng ta ứng phó với khủng hoảng và thiên tai trong tương lai không xa.