Tiến sĩ Việt chế tạo robot côn trùng – bước đột phá cho tương lai robot bay siêu nhẹ

Trong giới nghiên cứu công nghệ mô phỏng sinh học, cái tên Phan Hoàng Vũ – tiến sĩ người Việt đang làm việc tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (EPFL) – ngày càng được nhắc đến với một phát minh đầy ấn tượng: robot côn trùng siêu nhẹ có khả năng bay bằng cánh vỗ, gập và bung như loài bọ cánh cứng.

Khởi nguồn cho dự án là khoảnh khắc bất ngờ vào năm 2020 khi TS Vũ còn làm việc tại Hàn Quốc. Trong một lần quan sát bọ cánh cứng sừng chữ Y, anh phát hiện chuyển động cánh phức tạp, khác hẳn chim hay các loài côn trùng khác. Câu hỏi "Tại sao cánh bọ cánh cứng lại bung theo cách như vậy?" khiến anh trăn trở suốt thời gian dài, đến tận khi chuyển sang làm việc với giáo sư Dario Floreano tại Thụy Sĩ.

Không để ý tưởng ngủ yên, TS Vũ cùng nhóm nghiên cứu đã tái hiện cơ chế bay kỳ diệu ấy vào robot, bằng thiết kế cho phép cánh robot bung ra nhờ lực ly tâm khi vỗ cánh và tự thu lại nhờ dây đàn hồi gắn vào phần gốc cánh – thay thế cho lớp vỏ cánh cứng vốn có ở bọ thật. Cơ chế này hoàn toàn không cần đến động cơ điều khiển phức tạp, giúp robot nhẹ hơn, gọn hơn và linh hoạt hơn khi bay trong không gian hẹp.

Robot côn trùng do nhóm anh chế tạo chỉ nặng 16 gram, bay tối đa 9 phút, có thể tự bung cánh khi bay và gập lại gọn gàng khi hạ cánh – một thiết kế chưa từng có trước đó. Không dùng cánh quạt như drone thông thường, robot hoạt động bằng cánh vỗ và điều chỉnh tư thế bay nhờ sự chênh lệch lực khí động giữa hai cánh – tương tự cách côn trùng bay trong tự nhiên.

Kết quả ấn tượng này đã được đăng tải trên tạp chí khoa học danh giá Nature, và được đánh giá là cột mốc mới trong thiết kế robot sinh học. Giáo sư Hoon Cheol Park (Hàn Quốc) gọi đây là "robot cánh vỗ đầu tiên mô phỏng côn trùng có khả năng triển khai và thu cánh hiệu quả". Còn GS Dario Floreano nhận định, thiết kế này mở ra hướng đi mới cho robot siêu nhỏ – nơi không gian và năng lượng là những giới hạn khó vượt.

Ứng dụng của công nghệ này không chỉ dừng ở cứu nạn sau động đất, giám sát môi trường rừng, mà còn tiềm năng mở rộng sang lĩnh vực quốc phòng, an ninh, nông nghiệp thông minh – như thụ phấn nhân tạo hoặc theo dõi sâu bệnh mà không làm hư hại cây trồng. Nhờ khả năng bay không gây tiếng ồn, robot côn trùng cũng có thể được dùng trong nghiên cứu sinh học thực địa mà không làm gián đoạn sinh thái.

Hiện tại, TS Vũ cùng nhóm đang hướng đến thế hệ robot bay linh hoạt hơn, tích hợp thêm khả năng bò, nhảy, bám đậu trên nhiều bề mặt – tiến gần hơn đến mô hình "robot đa phương thức", có thể thích nghi với nhiều loại địa hình phức tạp.

Không riêng Thụy Sĩ, nhiều quốc gia như Mỹ, Hàn Quốc, Nhật Bản, Singapore... đang đầu tư vào nghiên cứu robot sinh học. Gần đây, Singapore đã giới thiệu robot gián phục vụ cứu hộ và lên kế hoạch triển khai tại Myanmar sau thảm họa. Theo TS Vũ, Việt Nam – với hệ sinh thái đa dạng – là mảnh đất lý tưởng để phát triển dòng robot bay mô phỏng động vật, nếu có định hướng đúng và đầu tư nghiêm túc về hạ tầng nghiên cứu.

Sinh ra tại vùng quê Tam Thái, Quảng Nam, TS Phan Hoàng Vũ từng theo học ngành Kỹ thuật Hàng không tại Đại học Bách Khoa TP HCM, rồi tiếp tục con đường nghiên cứu sau đại học tại Hàn Quốc. Đến nay, anh đã công bố hơn 30 công trình quốc tế, sở hữu 5 bằng sáng chế, là biên tập viên khoa học cho nhiều tạp chí lớn chuyên ngành robotics và hàng không.

Câu chuyện của anh là minh chứng cho tinh thần khám phá khoa học không ngừng nghỉ – từ một cánh bọ vô danh đến thiết kế robot bay có thể thay đổi cách con người tiếp cận những nơi hiểm trở nhất trên hành tinh.