Robot m m, m t góc nhìn t H Lab
Bùi Ti

Nguy

c, Nguy n Quang

Phòng nghiên c u v Robot m m (H Lab),
Vi n Khoa h c và Công ngh tiên ti n Nh t B n (JAIST)

Tác gi chính: Bùi Ti
cơng tác: Phịng nghiên c u v
Robot m m (H Lab),
Vi n Khoa h c và Công ngh tiên ti n Nh t
B n (JAIST)
Email:
Bùi Ti
n b ng k
Công ngh Ch t o máy và th c s khoa h c
chuyên ngành Công ngh k thu
i
i h c Bách khoa Hà N
2012. Bùi Ti
khí t
n 9/2012 và kiêm ch c
chun viên phịng Khoa h c Cơng ngh
i h c Công nghi p Hà N i t
10/2012. T
l p và làm qu n lý c a Fablab HaUI, ho t
c l p bên c nh công tác gi ng
d y.

n h c b ng
JASSO làm nghiên c u v
c màng
c ng oxit ng d
nt t
ng
Tsuruoka (Nh t B
n
n h c b ng tồn ph n c a chính ph
Nh t B n (MEXT) làm Nghiên c u sinh
chuyên ngành Robot t i Vi n tiên ti n khoa
h c và công ngh Nh t B n (JAIST). Các
c nghiên c u quan tâm: k t c u drone,
mơ hình hoá k t c u v t li u m m, màng
c ng ng d

TĨM T T
Bài vi t trình bày ng n g n khái ni m t ng quát v robot m m, m t
s cách th c phân lo i nghiên c u v
c này, nh n m nh cách
phân lo i theo ba hình th
u m m, chuy
ng m m và trí
thơng minh m m. Các tác gi
i thi u v m t s lab nghiên
c um
u v robot m m c a Nh t
B n. ph n chính, các tác gi t p trung gi i thi u v nghiên c u c a
H lab (JAIST) d a trên các công b qu c t t i các t p chí và h i
th

u ngành v
u truy
ng m m, c m
bi n xúc giác, ph ng sinh h c và công ngh in 3D v t li u m m.
T khoá: Robot m
u truy
ph ng sinh h c, v t li u m m

1. Gi i thi u
Robot m m (soft robotics) là m
c nghiên c u m i, phát tri n
ngày càng m nh m và thu hút s quan tâm l n c a các nhà nghiên
c u
c robot vài th p k g
robot m
robot có bi n d ng
phân b và vơ h n b c t do v m t lý thuy
[1]
h th ng có
kh
c c u t o ch y u t v t li
c tính c a
v t li u sinh h c m m [2]
u chung l i, robot m m có th
c hi
ch
nghiên c u v vi c ng d
m mc av t
li u, v t th ho c h th
xây d ng nên robot b

ng
m m c n thi t cho c
ng và b thu nh n c a robot [3].
Khái ni m robot m
uv
ra r t nhi
ng nghiên c u m
ng,
có th k
m bi n m
u truy
ng m m, k t c u
m
m, trí thơng minh m m, công ngh ch t o v t li u
m m, công ngh in 3D v t li u m m. Các nhánh nghiên c u trong
c robot m m là r
ng, r
có th
cm t
phân lo i có tính t ng qt. Các nghiên c u này có th
c phân
lo i theo c
ng sinh (ph ng sinh h c và
không ph ng sinh h c
Trong bài vi t này, chúng tôi t m phân lo i các nghiên c u v robot
m
ng chính g m Nghiên c u v
u m m: ví d
quan/b ph n m m c
n chu n,

Nghiên c u v chuy
ng m m: ví d
ng d ng v t li u ghi
nh hình dáng, s d ng các hi
i ion, ph n
n
c cs d ng các hi
i ion, ph n
n c c, ánh sáng
t o chuy
ng, và Nghiên c u v trí thơng minh
m m.
Là qu
Nh t B

/>
ng m m, c m bi n xúc giác,

c nghiên c u v robot m m,
n m nh m các nghiên c u v
c này. Các
i h c và vi n nghiên c u l
u có các phịng thí nghi m

89

1


Hình 1. M t s robot m m ph ng sinh h c (Trích d n t các nghiên c u [4] [8])


chuyên sâu v robot m m, có th k
nghi m c a Koichi Suzumori [9], Hiroto Tanaka [10]
(Vi n công ngh Tokyo), Kenjiro Fukuda [11]
(RIKEN), Ryuma Niiyama [12]
i h c Tokyo),
Satoshi Tadokoro [13]
i h c Tohoku), Masahiro
Shimizu [14]
i h c Osaka), Hiromi Mochiyama
[15]
i h c Tsukuba), Shinichi Hirai [16]
ih c
Ritsumeikan), Hao Liu [17]
i h c Chiba), H Anh
[18] (Vi n JAIST). Nh
n và
dài h n v các nghiên c u v robot m
c
Chính ph Nh t B n tri
KAKENHI for Science of Soft Robotics (2018-2022)
[19]

robot m
c thi t k
nâng cao hi u qu khi g p
các v t th
ng m
và th c ph m [20], [21]. Nh m thích nghi v i nhi u
lo i v t th

y, các robot g p s d
truy
ng m
u khi n áp su t
cho các ngón tay (xem Hình 3). Hi n nghiên c
h p tác liên k t v
i h
Ritsumeikan (Nh t B
i h c Bách Khoa Tp
HCM (Vi
phát tri n sâu thêm các ng d ng
liên quan.

2. M t s nghiên c u c a H lab t i Vi n tiên ti n
khoa h c và công ngh Nh t B n (JAIST)
2.1. Nghiên c u v
u truy
ng m m
M t trong nh ng nghiên c u chính c a lab v
ng
ng d
u truy
ng m m d a trên nguyên lý
u khi n áp su
n bàn tay robot m m
ph
bám dính c a bàn chân ch cây
thi t k các robot m m ph c v
v t th m m trong y t , th
v td v .

Theo nguyên lý này, ch t l ng bên trong các rãnh kích
c micro c a bàn chân
c ti t ra b m t ti p
xúc v
t.
T
u trúc micropattern trên b m t các ngón tay

2.2. Nghiên c u v c m bi n xúc giác
Nghiên c u này mô t m t h th ng c m bi n xúc giác
quy mô l
c phát tri n g
t liên k t
c g i là TacLINK (Hình 4), có th
cl p
t o thành m t robot c m bi
th . H th
xu t là m t c u trúc kéo dài bao
g mm
ng trong su
c bao ph b i l p
da nhân t o liên t c. L p da m m m i này c a
TacLINK không ch cung c p giao di
ch u mà cịn có th
i hình thái l p da bên ngoài
b
áp su t th p. Khi ti p xúc v i
ng xung quanh, TacLINK nh n bi t thông tin
xúc giác thông qua s bi n d ng 3-D c a da, k t qu


Video nghiên c u xem t i:
/>
´
Hình 2. ng d
bám dính c a ch cây trong
phát tri n bàn tay robot m m [27] [28]

Hình 3. Ngón tay robot m m ph
bám
dính c a ch cây truy
ng b ng áp su t trong g p v t
th m
kính áp trịng và th c ph m [20] [21].

2
90


Hình 4. Mơ hình kh p robot v i l p da c m bi n
ng ti p xúc [29]

t vi
c a nó b i m

Hình 5. Thi t k
c
ms
d ng các actuator m m v n hành b ng khí nén

u trên thành trong

t
u.

m có tri n v ng ng d ng trong
c ô nhi m do các v t li u
ch t
ng b i nhi u lo i h p ch t
p do kh
chuy
ng linh ho t c a robot; ki m tra các k t c u
c; ho c th c hi n các nhi m v mà b n thân
robot liên t c ph i va ch
i các v t m m,
d b t
n san hô.
giám sát t
m
cs d
su khơng ho c ít b

TacLINK có th m r ng v
c, ho
ng b n
b và chi phí th
t h th ng hi u su t
m có th
c ng d ng trong thi t k
c
và robot
d ch v . Nghiên c u này mô t thi t k c aTacLINK,

ik t
qu cho th y r ng các h th ng c m bi n xúc giác này
có th
c áp d ng r ng rãi trong y t , công nghi p
và robot.

2.3.2. Phát tri n cánh m m cho drone ph ng ch c
n chu n [23]
Nghiên c
ng t i m c tiêu t o ra các drone khó
c h i ch
m
nguy hi m cho các v t xung quanh và chính drone khi
x y ra va ch m. Ph ng ch
t b ph n có
tên là nodus trên cánh chu n chu n ho
ng gi ng
t kh p linh ho t (Hình 7), m t ph n c a cánh
o kh
n d ng và t
h i ph c (ch
i 0.3 giây) sau khi va ch m v i
v t xung quanh. S bi n d
mm t
ph n l
p giúp gi m ph
n
t b va ch m. Quan tr
t ph c h i s giúp drone có th t l y l i cân b ng sau
va ch m, gi

ng hóc cho drone.
Vi c trang b cánh m m cho drone giúp m r ng ph m
vi ng d ng c a drone cho các nhi m v

Video nghiên c u xem t i:
/>2.3. Nghiên c u v robot ph ng sinh h c
2.3.1. Phát tri n mô hình robot m m ph ng theo
chuy
ng c
[22]
c t o thành t m t chu i các
u truy
ng m m v n hành b
c
u khi n theo trình t
có th t o thành
sóng lan truy n t
ut
phía
c. K t qu nghiên c
u cho th y, robot
it
kho ng 14 cm/s và linh ho t
trong vi
iv nt cb
l ch
pha c a tín hi
u khi n.

Hình 6.


trình t k t n i khí nén t i các c p actuator

u khi

3
91


Hình 7. Drone v i cánh m m có th bi n d ng ph ng theo nudus trên cánh chu n chu n

x y ra va ch m cao (drone show, các nhi m v g n con

[26]
ch
ng thì không h thua kém v t
ph
c in trên m t ph ng n m ngang b i m t máy
in truy n th ng (tham kh o Hình 8). S d ng công
ngh in 3D này cùng v i nh ng lo i v t li u d o, ho c
v t li u ch
n m t h th ng
robot có kh
n ph m chuyên d ng h tr
s c kh e, tr c ti
i có biên
d ng hình h c ph c t p, m t h th ng v i vi h ng
n m t cu c s
ng m i.


Video nghiên c u xem t i:
/>2.4. Nghiên c u v công ngh in 3D v t li u m m
Trong nh
Nh t B n nói riêng và
th gi i nói chung, in 3D s d ng cơng ngh FDM
khơng d ng l i vi c t o hình các s n ph m mang tính
th nghi
ch t o robot m
m bi
c k t h p m t cách linh ho t v i
u robot m
ng, s d ng các lo i v t
li u ch
t li u d o (thermoplastic
polyurethane TPU) [24] [25].

3. K t lu n
Do gi i h n c a bài báo, các n
c p bên trên
i di n h t cho các nghiên c u sâu r ng khác
c robot m
ng nghiên c u trên
t
ng thi t k
u s d ng các v t
li u m
u khi
th c hi n các
thao tác mà r t khó th c hi
c có th tìm hi u thêm v các

ng nghiên c u thú v
n ch t o
v t li u ch
i, robot phân t , robot sinh h c.
Nghiên c u v robot m m v
n, và
ng t i các ng d ng c th ph c v s n xu t và
cu c s ng c
i. Các tác gi hi v ng các gi i
thi
n cho b
c cái nhìn m i
v robot m
n t nói
chung.

ng c a m t máy in 3D
truy n th
n m t quy trình in g
có th
i, m
ng m i
trong cơng ngh
i, l i d ng tính linh ho t
và chính xác c a m t tay máy robot công nghi p, ho c
máy CNC 5 b c t
ng ho c in trên m t
m t ph ng nghiêng có th
c hi n th c hóa. Trong
m t nghiên c u g

uc
ki m ch ng r ng m t tay máy robot 6 b c t do có kh
ng m t ph
n 80

Hình 8. H th ng robot in 3D trên m t m t ph ng nghiên và nh ng m u s n ph
nh a d
ng và v t li u m m

c in b ng v t li u

4
92


[4]

L ic
Các tác gi xin c
i m i và
t
u ki n t
bài vi
c hoàn thành. Chúng
il
i các t ch
tr cho nghiên c
c p trong bài: JSPS KAKENHI,
JST PRESTO, JST SCORE, Tateishi Funding.


[5]
/>botics-hardware/mit-soft-robotic-fish-exploresreefs-in-fiji (accessed Dec. 11, 2020).

H Lab
Homepage:
/>Kênh Youtube:
/>ovx2pGF4N5eA
Contact email:


[6]
/>(accessed Dec. 11, 2020).
[7]
like the Terminator | The Verge
/>oft-robotics-is-booming (accessed Dec. 11,
2020).
[8]

Các tác gi khác
1. Nguy
Nghiên c u viên sau ti
u v
Robot m m, JAIST
Email:
2.
c
Nghiên c u sinh ti
u v Robot
m m, JAIST
Email:

3. Nguy
nh
Nghiên c u sinh ti
u v Robot
m m, JAIST
Email:
4.
Nghiên c u sinh th
u v Robot
m m, JAIST
Email:
5. H
trách Phòng nghiên c u v Robot
m m, JAIST
Email: /

and controlled with light | EurekAlert! Science
(accessed Dec. 11,
2020).
[9]
/>ml (accessed Dec. 15, 2020).
[10]

[11]

[12]
/>(accessed Dec. 15, 2020).
[13]
/>(accessed Dec. 15, 2020).
[14]


D. Trivedi, C. D. Rahn, W. M. Kier, and I. D.
Appl.
Bionics Biomech., vol. 5, no. 3, pp. 99 117,
2008, doi: 10.1080/11762320802557865.

[15]

[2]

[3]

/>html (accessed Dec. 15, 2020).
-Film Device Laboratory/Emergent Soft
/>html (accessed Dec. 15, 2020).

Tài li u tham kh o
[1]

by Festo (accessed Dec. 11, 2020).

Nature, vol. 521, no.
7553, pp. 467 475, 2015, doi:
10.1038/nature14543.
A. Chen, R. Yin, L. Cao, C. Yuan, H. K. Ding,

[16]

[17]


2017 24th Int. Conf.
Mechatronics Mach. Vis. Pract. M2VIP 2017,
vol. 2017-Decem, no. November, pp. 366 369,
2017, doi: 10.1109/M2VIP.2017.8267170.

[18]

Information Science and Technology,Osaka
Univers
-shimizu.ist.osakau.ac.jp/hp/en/index.html (accessed Dec. 15,
2020).
(accessed
Dec. 15, 2020).
Shinichi
Hirai
Lab,
frame-e.ht
(accessed Dec. 15,
2020).
-

5
93


[19]

Interdisciplinary
integration of mechatronics, material science,
and bio-computing | JSPS KAKENHI Grant-inAid for Scientific Research on Innovative Areas

(2018Dec. 10, 2020).

[25]

[20]

[21]

with Wet Adhesion and Patterned Morphology:
IEEE Robot. Autom. Lett.,
vol. 4, no. 2, pp. 792 799, 2019, doi:
10.1109/LRA.2019.2893401.
P. Van Nguyen, Q. K. Luu, Y. Takamura, and V.
-patterned
Interfaces for Stable Grasping of Deformable
9219, 2020.

[26]
[27]

[22]

[23]

Evaluation of a Series of Soft Actuators in
Designing an EelProc. 2020
IEEE/SICE Int. Symp. Syst. Integr. SII 2020, pp.
1288 1293,
2020,
doi:

10.1109/SII46433.2020.9025926.
D. Q. Nguyen, G. Loianno, and V. A. Ho,

[24]

2020 3rd IEEE International
Conference on Soft Robotics (RoboSoft), May
2020,
pp.
464 469,
doi:
10.1109/RoboSoft48309.2020.9115983.
R. Maccurdy, R. Katzschmann, Y. Kim, and D.

[28]

[29]

fabricating robots by 3D co-printing solids and
Proc. - IEEE Int. Conf. Robot. Autom.,
vol. 2016-June, pp. 3878 3885, 2016, doi:
10.1109/ICRA.2016.7487576.
K. Elgeneidy, P. Lightbody, S. Pearson, and G.
-printed Soft Fin
Ray Robotic Fingers with Layer Jamming
Dimensional Printing System Using an Industrial
8.
W. Federle, W. J. P. Barnes, W. Baumgartner, P.
slippery: Boundary friction in tree frog adhesive
J. R. Soc. Interface, vol. 3, no. 10, pp.

689 697, 2006, doi: 10.1098/rsif.2006.0135.
P. Van N
adhesion in soft interaction with patterned
Bioinspir. Biomim., vol. 14, no. 1,
p. 016005, Nov. 2018, doi: 10.1088/17483190/aaeb09.
-Scale
Vision-Based Tactile Sensing for Robot Links:
IEEE Trans.
Robot.,
pp.
1 14,
2020,
doi:
10.1109/tro.2020.3031251.

6
94