Trong kỷ nguyên công nghệ số và tự động hóa, robot không còn đơn thuần là cánh tay cơ khí trên dây chuyền sản xuất mà đã trở thành công cụ thông minh phục vụ cho những nhiệm vụ tinh vi, chính xác và đầy thách thức. Gần đây, một bước tiến đột phá đã được ghi nhận tại Trung Quốc – nơi các nhà khoa học thuộc Học viện Thiết bị Tiên phong iHarbour, Đại học Giao thông Tây An, đã phát triển thành công một robot hình rắn mô phỏng sinh học, mang đến giải pháp kiểm tra và bảo trì thiết bị trong không gian hẹp mà trước nay chưa từng có.

“Phẫu thuật công nghiệp xâm lấn tối thiểu” – Khái niệm mới trong bảo trì thiết bị

Một trong những khó khăn lớn nhất trong kiểm tra và bảo trì các thiết bị chính xác như động cơ máy bay, tua-bin, lò phản ứng hạt nhân hay hệ thống đường ống công nghiệp là không gian vận hành bị giới hạn, cấu trúc dày đặc và việc tiếp cận các bộ phận bên trong thường đòi hỏi phải tháo rời toàn bộ hệ thống. Quá trình này không chỉ tốn thời gian và chi phí mà còn tiềm ẩn nguy cơ gây hư hại nghiêm trọng.

Chính vì vậy, robot hình rắn do nhóm của Giáo sư Chen Xuefeng dẫn đầu được ví như một “bác sĩ nội soi” trong lĩnh vực công nghiệp. Nhờ khả năng len lỏi, uốn cong linh hoạt và định vị chính xác trong các không gian chật hẹp, robot này có thể tiến hành kiểm tra, bảo trì mà không cần tháo rời thiết bị – một phương pháp được nhóm nghiên cứu gọi là “phẫu thuật công nghiệp xâm lấn tối thiểu”.

Khác biệt cốt lõi so với robot truyền thống

Điểm đột phá của robot hình rắn này nằm ở việc mô phỏng sinh học chuyển động của loài rắn, kết hợp với các thuật toán trí tuệ nhân tạo (AI) và cảm biến thông minh. Trong khi robot tay cứng truyền thống thiếu linh hoạt và robot mềm dễ mất ổn định, robot hình rắn mang đến giải pháp dung hòa cả hai: vừa mềm dẻo uốn lượn được, vừa duy trì độ chính xác cao khi vận hành trong môi trường phức tạp.

Theo tờ China Daily, thiết kế của robot đã được tối ưu hóa với cấu trúc phân đoạn, mỗi đoạn được điều khiển độc lập nhưng phối hợp nhịp nhàng, tạo nên chuyển động trơn tru và hiệu quả. Nhờ đó, robot có thể di chuyển ổn định trong các khoang hẹp, tránh va chạm với các linh kiện nhạy cảm – điều tối quan trọng trong ngành hàng không và hạt nhân.

Ứng dụng mở rộng vượt ngoài lĩnh vực hàng không

Tuy được phát triển nhằm phục vụ cho ngành hàng không – đặc biệt là kiểm tra động cơ máy bay – nhưng tiềm năng ứng dụng của robot hình rắn còn vươn xa hơn nhiều.

1. Ngành năng lượng hạt nhân

Trong các nhà máy điện hạt nhân, nhiều khu vực bên trong lò phản ứng cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo an toàn. Tuy nhiên, đây là những không gian không chỉ chật hẹp mà còn nguy hiểm vì phóng xạ cao. Robot hình rắn có thể thực hiện các nhiệm vụ này một cách an toàn, chính xác, thay thế con người và giảm thiểu rủi ro.

2. Ngành dầu khí

Đường ống dẫn dầu thường dài hàng trăm, hàng ngàn kilomet và được chôn ngầm hoặc bố trí trong hệ thống phức tạp. Việc kiểm tra các đường ống này thường đòi hỏi ngưng hoạt động toàn bộ hệ thống hoặc đào bới tốn kém. Với robot hình rắn, việc kiểm tra có thể được thực hiện trong khi hệ thống vẫn vận hành, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí bảo trì.

3. Y học và phẫu thuật nội soi

Dù chưa được thương mại hóa trong lĩnh vực này, nhưng nhiều nhà nghiên cứu kỳ vọng rằng các phiên bản mini của robot hình rắn có thể được ứng dụng trong phẫu thuật nội soi, đi sâu vào những vùng cơ thể khó tiếp cận để chẩn đoán hoặc xử lý tổn thương. Điều này sẽ góp phần đưa robot mô phỏng sinh học vào y học tương lai.

Trung Quốc và tham vọng thống trị công nghệ robot toàn cầu

Việc phát triển robot hình rắn không chỉ là thành tựu khoa học đơn lẻ mà còn là một phần trong chiến lược lớn của Trung Quốc nhằm khẳng định vị thế dẫn đầu trong cuộc đua công nghệ robot toàn cầu.

1. Trung tâm "luyện robot" tại Bắc Kinh

Tháng 2/2025, Trung Quốc đã công bố kế hoạch xây dựng “lò luyện” robot hình người đầu tiên tại Bắc Kinh – một trung tâm nghiên cứu và sản xuất robot quy mô lớn, hướng tới sản xuất hàng loạt robot phục vụ công nghiệp, dịch vụ và chăm sóc sức khỏe. Điều này thể hiện quyết tâm của quốc gia đông dân nhất thế giới trong việc chiếm lĩnh thị trường robot đang phát triển mạnh mẽ.

2. Robot AI trong nông nghiệp

Không chỉ tập trung vào công nghiệp nặng, Trung Quốc cũng đang đẩy mạnh robot nông nghiệp thông minh. Theo báo cáo IEEE Spectrum (tháng 3/2025), nhiều vùng canh tác tại Trung Quốc đã triển khai robot diệt cỏ, gieo hạt và thu hoạch dựa trên AI, giúp nâng cao năng suất lao động và tiết kiệm chi phí sản xuất trong bối cảnh dân số nông thôn ngày càng giảm.

So sánh với các sáng kiến robot trên thế giới

Cuộc chạy đua công nghệ robot đang diễn ra gay gắt trên toàn cầu, trong đó các quốc gia như Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc và Đức là những đối thủ đáng gờm. Tuy nhiên, robot hình rắn của Trung Quốc lại mang một ưu thế riêng biệt.

Nhật Bản: Robot “chiến mã” Kaleido

Tập đoàn Kawasaki Heavy Industries tại Nhật Bản đã phát triển robot bốn chân Kaleido, lấy cảm hứng từ động vật có vú, có khả năng di chuyển trên địa hình gồ ghề, hoạt động trong môi trường khắc nghiệt như vùng thiên tai hoặc nhà máy công nghiệp. Robot này rất phù hợp cho nhiệm vụ cứu hộ hoặc hỗ trợ công nhân.

Mỹ: Boston Dynamics và robot Spot

Ở Mỹ, Boston Dynamics là biểu tượng công nghệ robot với các sản phẩm như Spot – robot bốn chân có thể leo cầu thang, nhảy, đi tuần tra và mang theo camera hoặc thiết bị đo. Dù linh hoạt, nhưng Spot vẫn khó có thể hoạt động hiệu quả trong những khoang máy nhỏ hẹp hoặc cấu trúc siêu kín như động cơ máy bay.

Ưu điểm độc nhất của robot hình rắn Trung Quốc

Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature (tháng 1/2025), robot mô phỏng chuyển động uốn lượn của rắn vượt trội hơn trong nhiệm vụ yêu cầu độ chính xác cao, không gian hạn chế. Điều này mở ra hướng đi riêng, không cạnh tranh trực tiếp với robot hình người hay robot chân động vật mà tạo nên một phân khúc robot hoàn toàn mới – robot chui lách thông minh.

Thách thức hiện tại và tương lai thương mại hóa

Mặc dù nhiều triển vọng, robot hình rắn vẫn đối mặt với một số thách thức cần được giải quyết trước khi đưa vào sử dụng đại trà:

Chi phí cao: Việc tích hợp các cảm biến cao cấp, thuật toán AI và cơ chế chuyển động mô phỏng sinh học khiến chi phí chế tạo tăng lên đáng kể.

Đào tạo nhân sự: Vận hành và bảo trì robot hình rắn đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật viên được đào tạo chuyên sâu, có khả năng xử lý các tình huống phức tạp trong môi trường thực tế.

Tối ưu hóa độ bền: Trong môi trường khắc nghiệt, các bộ phận cơ khí của robot cần đảm bảo tuổi thọ lâu dài và khả năng chống chịu cao.

Tuy nhiên, với sự hậu thuẫn mạnh mẽ từ chính phủ Trung Quốc, nhu cầu ngày càng tăng từ các ngành công nghiệp đòi hỏi kỹ thuật cao, và tốc độ tiến bộ nhanh của công nghệ cảm biến – AI, robot hình rắn hoàn toàn có thể vượt qua rào cản này để trở thành công cụ tiêu chuẩn trong kiểm tra kỹ thuật hiện đại.

Robot hình rắn mô phỏng sinh học được phát triển bởi Đại học Giao thông Tây An không chỉ là một thành tựu kỹ thuật xuất sắc mà còn là biểu tượng cho xu hướng hội tụ giữa sinh học và cơ khí, giữa trí tuệ nhân tạo và thiết kế mô phỏng tự nhiên.

Trong bối cảnh thế giới đang chuyển mình mạnh mẽ với các xu hướng như tự động hóa thông minh, bảo trì không xâm lấn và tối ưu hóa chi phí công nghiệp, robot hình rắn không chỉ là một bước tiến – mà là một cuộc cách mạng thầm lặng, mở ra kỷ nguyên mới cho ngành kỹ thuật chính xác toàn cầu.

Nguồn: VISTA