Robot hình người Atlas của Boston Dynamics đang cho thấy một bước tiến mới trong khả năng thao tác vật thể. Không còn chỉ nổi tiếng với việc nâng, di chuyển hoặc vận chuyển những vật nặng, Atlas giờ đây có thể thực hiện các công việc đòi hỏi độ chính xác cao như lắp mũi khoan, khoan gỗ, siết ốc vít, xoay dùi trống giữa các ngón tay hay điều khiển những quả bóng nhỏ bằng một tay.
Điểm đáng chú ý nằm ở chỗ những thao tác này vốn được xem là một trong những thử thách khó đối với robot hình người. Để thực hiện chúng, robot không chỉ cần nhận biết vật thể mà còn phải kiểm soát lực, vị trí, hướng chuyển động và sự phối hợp giữa nhiều ngón tay trong thời gian thực.
Với hệ thống bàn tay thế hệ mới, Boston Dynamics đang hướng Atlas đến những công việc phức tạp hơn trong môi trường công nghiệp, đặc biệt là các nhà máy sản xuất ô tô.
Atlas có thể lắp mũi khoan và khoan gỗ
Trong video trình diễn công nghệ mới, Atlas thực hiện một chuỗi thao tác khá giống cách con người sử dụng máy khoan.
Robot dùng ngón cái và ngón trỏ của bàn tay phải để nhặt một mũi khoan. Sau đó, Atlas lắp mũi khoan vào chiếc máy khoan đang được giữ bằng tay trái. Robot tiếp tục xoay phần đầu của máy khoan nhiều lần để cố định mũi khoan chắc chắn.
Sau khi hoàn tất bước chuẩn bị, Atlas dùng ngón trỏ của bàn tay phải tác động lên một miếng gỗ có kích thước tương đối nhỏ. Robot đồng thời điều chỉnh máy khoan và hạ thiết bị theo phương thẳng đứng xuống bề mặt gỗ để tạo ra một lỗ.
Khi hoàn thành, Atlas không đơn giản buông dụng cụ xuống mà còn thực hiện thao tác đặt máy khoan trở lại trên bàn một cách có kiểm soát.
Nhìn từ bên ngoài, đây có vẻ là một nhiệm vụ đơn giản. Tuy nhiên, đối với robot, việc sử dụng máy khoan đòi hỏi hàng loạt khả năng phối hợp đồng thời.
Robot phải xác định chính xác vị trí của tay cầm, duy trì lực đủ mạnh để giữ máy khoan, tác động đúng vào nút điều khiển, giữ hướng của dụng cụ và điều chỉnh chuyển động sao cho mũi khoan tiếp xúc với bề mặt gỗ theo đúng vị trí.
Chỉ một sai lệch nhỏ về lực hoặc góc nghiêng cũng có thể khiến thao tác thất bại.
Không chỉ khoan gỗ, Atlas còn có thể siết ốc
Một trong những phần đáng chú ý khác trong màn trình diễn là khả năng xử lý những linh kiện có kích thước rất nhỏ.
Atlas có thể cầm một con ốc bằng đầu ngón tay và thực hiện thao tác siết với sự điều chỉnh chính xác về hướng quay cũng như lực tác động.
Đây là một kỹ năng quan trọng đối với robot công nghiệp.
Trong dây chuyền sản xuất, đặc biệt là sản xuất ô tô, robot không chỉ cần di chuyển các bộ phận lớn. Chúng còn phải xử lý hàng loạt linh kiện nhỏ, đưa chúng đến đúng vị trí và lắp ráp theo trình tự chính xác.
Một robot có thể nâng hàng trăm kilôgam nhưng không thể cầm và điều khiển một con ốc nhỏ một cách chính xác thì vẫn bị hạn chế đáng kể trong những công việc đòi hỏi thao tác tinh vi.
Chính vì vậy, sự phát triển của bàn tay robot Atlas có thể mở rộng đáng kể phạm vi nhiệm vụ mà robot hình người có thể đảm nhận.
Atlas thể hiện khả năng điều khiển ngón tay tinh tế
Boston Dynamics, công ty robot thuộc Hyundai Motor Group, đã công bố công nghệ điều khiển bàn tay robot thế hệ mới với thiết kế bốn ngón tay.
Đây là một thay đổi quan trọng trong quá trình phát triển Atlas.
Trước đây, Atlas được biết đến nhiều hơn nhờ khả năng vận động toàn thân, giữ thăng bằng, đi lại, nâng vật và thực hiện những chuyển động mạnh. Nhưng để robot hình người thực sự làm việc cùng con người trong nhà máy, khả năng di chuyển thôi là chưa đủ.
Robot cần có đôi tay đủ linh hoạt để sử dụng những công cụ vốn được thiết kế cho con người.
Trong video, Atlas còn thực hiện các thao tác như xoay một chiếc dùi trống dài và mảnh giữa các ngón tay, đồng thời lăn hai quả bóng golf bằng một tay.
Những động tác này có điểm chung là không cần lực quá lớn nhưng yêu cầu kiểm soát chuyển động cực kỳ chính xác.
Một vật thể nhỏ, trơn hoặc dài có thể dễ dàng trượt khỏi tay nếu robot tác động lực không phù hợp. Do đó, khả năng nhận biết lực tiếp xúc và thay đổi lực theo từng thời điểm đóng vai trò quan trọng.
Bàn tay Atlas có 4 ngón và 13 hướng chuyển động độc lập
Theo thông tin được Boston Dynamics công bố, bàn tay mới của Atlas được thiết kế với bốn ngón tay, bao gồm cả ngón cái, có khả năng chuyển động độc lập theo 13 hướng.
Thiết kế này cho phép các ngón tay thực hiện nhiều kiểu chuyển động khác nhau.
Ngón cái có thể phối hợp với những ngón còn lại để tạo ra các kiểu cầm nắm chính xác. Trong khi đó, những ngón tay khác có thể xòe ra, khép lại hoặc điều chỉnh vị trí đầu ngón nhằm giữ và điều khiển các vật thể nhỏ.
Đây là yếu tố quan trọng khi Atlas phải thực hiện các công việc như nhặt ốc vít, lắp mũi khoan hoặc xoay dụng cụ.
Khả năng điều khiển từng ngón tay độc lập cũng tạo ra sự khác biệt giữa một bàn tay robot chỉ có thể “kẹp” vật thể và một bàn tay có thể thực hiện những thao tác gần với bàn tay con người.
Cảm biến xúc giác giúp Atlas cảm nhận lực khi chạm vật thể
Một công nghệ quan trọng khác được tích hợp vào hệ thống bàn tay mới là cảm biến xúc giác.
Các cảm biến dựa trên áp lực được bố trí dày đặc ở đầu ngón tay và lòng bàn tay. Nhờ đó, robot có thể phát hiện những thay đổi nhỏ về lực khi tiếp xúc với vật thể.
Đây là một thành phần quan trọng để Atlas thực hiện những thao tác tinh tế.
Ví dụ, khi cầm một quả bóng golf, robot cần tạo đủ lực để giữ vật thể nhưng không được bóp quá mạnh. Khi cầm một con ốc nhỏ, lực tác động cũng phải đủ để giữ ốc mà không làm rơi hoặc thay đổi vị trí của nó.
Khi sử dụng máy khoan, robot lại cần một kiểu kiểm soát khác: giữ chắc dụng cụ, đồng thời tác động lực lên nút điều khiển và duy trì hướng khoan.
Những nhiệm vụ này đòi hỏi robot không chỉ “nhìn thấy” vật thể mà còn phải biết mình đang tiếp xúc với vật thể như thế nào.
Vì sao Atlas chỉ có 4 ngón thay vì 5?
Một chi tiết gây chú ý trong thiết kế Atlas là robot chỉ có bốn ngón tay, thay vì năm ngón như bàn tay con người.
Đây không phải lựa chọn ngẫu nhiên.
Trong giai đoạn phát triển, Boston Dynamics đã thử nghiệm nhiều phương án khác nhau về cấu trúc bàn tay, bao gồm số lượng ngón tay và cách bố trí các ngón.
Nguyên mẫu ban đầu của Atlas từng có ba ngón. Khi hướng đến phiên bản sản xuất, số ngón được tăng lên bốn.
Các nhà phát triển cũng thử nghiệm việc cố định ngón út vào ngón áp út trong quá trình làm việc và nhận thấy sự thiếu vắng một ngón tay riêng biệt không gây ra hạn chế đáng kể đối với những nhiệm vụ được lựa chọn.
Điều này cho thấy thiết kế robot không nhất thiết phải sao chép hoàn toàn cơ thể con người.
Một bàn tay robot có thể được tối ưu dựa trên mục tiêu sử dụng, chi phí sản xuất, mức tiêu thụ năng lượng, độ bền và khả năng điều khiển.
Boston Dynamics ưu tiên hiệu quả trong nhà máy
Jang Jae-hoon, Phó Chủ tịch Tập đoàn Hyundai, từng giải thích rằng việc tăng số ngón từ bốn lên năm về mặt kỹ thuật không phải vấn đề quá lớn. Tuy nhiên, nhóm phát triển phải cân nhắc thiết kế phù hợp nhất với mục đích sử dụng trong nhà máy cũng như yếu tố chi phí.
Đây là điểm quan trọng khi robot hình người bước từ phòng thí nghiệm vào môi trường sản xuất thực tế.
Một thiết kế càng phức tạp có thể mang lại nhiều khả năng hơn, nhưng đồng thời cũng có thể làm tăng số lượng linh kiện, hệ thống điều khiển, mức tiêu thụ điện và chi phí bảo trì.
Nếu bốn ngón tay đã đủ để thực hiện phần lớn công việc trong dây chuyền sản xuất, việc bổ sung thêm một ngón có thể không mang lại hiệu quả tương xứng với chi phí phát sinh.
Nhóm phát triển đã thử nghiệm nhiều thiết kế bàn tay
Alberto Rodriguez, người giám sát phát triển công nghệ điều khiển hành vi của Atlas tại Boston Dynamics, cho biết nhóm phát triển đã xem xét nhiều thiết kế khác nhau.
Quá trình này bao gồm các thí nghiệm, mô phỏng và mô hình in 3D để đánh giá khả năng sử dụng của từng phương án.
Một trong những thử nghiệm đáng chú ý là để các thành viên trong nhóm làm việc trong thời gian dài với ngón út được cố định. Qua quá trình này, họ nhận thấy rằng một bàn tay bốn ngón vẫn có thể đáp ứng nhiều yêu cầu thao tác.
Kết quả cuối cùng dẫn đến lựa chọn thiết kế bốn ngón thay vì năm ngón.
Cách tiếp cận này cho thấy mục tiêu của Boston Dynamics không đơn thuần là tạo ra một robot có hình dáng giống con người nhất có thể. Thay vào đó, công ty đang tìm kiếm cấu trúc phù hợp nhất với các nhiệm vụ mà robot cần thực hiện.
Từ robot nâng vật nặng đến robot làm việc với linh kiện nhỏ
Atlas trước đây gây chú ý chủ yếu nhờ khả năng vận động mạnh mẽ.
Robot có thể đi lại, giữ thăng bằng, nâng và di chuyển các vật thể, đồng thời thực hiện những chuyển động phức tạp của toàn thân.
Nhưng bước tiến mới nằm ở khả năng kết hợp giữa vận động toàn thân và thao tác bằng tay.
Đây là yếu tố có thể giúp robot hình người tiến gần hơn đến môi trường sản xuất thực tế.
Trong một nhà máy ô tô, robot có thể cần di chuyển đến một vị trí, nhận một linh kiện, cầm công cụ, lắp bộ phận, siết ốc rồi chuyển sang nhiệm vụ tiếp theo.
Nếu robot chỉ có khả năng di chuyển nhưng không thể sử dụng công cụ, phạm vi ứng dụng sẽ bị giới hạn. Ngược lại, khi bàn tay có khả năng thao tác chính xác, robot hình người có thể tận dụng những không gian và công cụ vốn được thiết kế cho con người.
Atlas đang hướng đến nhiều môi trường công nghiệp hơn
Sự phát triển bàn tay mới cho thấy Boston Dynamics đang mở rộng Atlas từ một nền tảng trình diễn công nghệ vận động thành một hệ thống có khả năng thực hiện các công việc công nghiệp phức tạp hơn.
Đặc biệt, ngành sản xuất ô tô có thể là một trong những môi trường tiềm năng.
Các nhà máy hiện đại chứa rất nhiều công việc lặp lại, yêu cầu độ chính xác cao hoặc có thể gây khó khăn cho con người nếu phải thực hiện liên tục trong thời gian dài.
Robot hình người có thể được phát triển để thực hiện một phần những nhiệm vụ đó, đặc biệt khi chúng có thể sử dụng các công cụ và tương tác với thiết bị vốn đã tồn tại trong nhà máy.
Tuy nhiên, việc trình diễn thành công một nhiệm vụ trong môi trường kiểm soát không đồng nghĩa robot đã có thể thay thế hoàn toàn con người trong dây chuyền sản xuất. Để đạt được điều đó, robot còn phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền, tốc độ, độ tin cậy, an toàn, chi phí và khả năng hoạt động liên tục.
Bước tiến quan trọng của robot hình người
Màn trình diễn mới của Atlas cho thấy cuộc cạnh tranh trong lĩnh vực robot hình người đang chuyển sang một giai đoạn khác.
Nếu trước đây trọng tâm nằm ở khả năng đi lại, giữ thăng bằng và nâng vật nặng, thì khả năng thao tác chính xác bằng bàn tay đang trở thành một trong những yếu tố quan trọng tiếp theo.
Việc Atlas có thể cầm một con ốc nhỏ, lắp mũi khoan, sử dụng máy khoan hoặc xoay một chiếc dùi trống cho thấy robot đang tiến gần hơn đến những kỹ năng mà con người thường thực hiện một cách tự nhiên.
Đáng chú ý hơn, Boston Dynamics không lựa chọn sao chép hoàn toàn bàn tay con người. Công ty đang tối ưu hóa thiết kế dựa trên công việc thực tế, với bốn ngón tay, 13 hướng chuyển động độc lập và hệ thống cảm biến xúc giác.
Nếu công nghệ này tiếp tục được cải thiện về độ chính xác, tốc độ và độ bền, Atlas có thể mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng trong các nhà máy, đặc biệt ở những công việc yêu cầu robot vừa di chuyển vừa thao tác với các công cụ và linh kiện nhỏ.
Từ một robot nổi tiếng với những màn trình diễn vận động ấn tượng, Atlas đang cho thấy một hướng phát triển mới: không chỉ mạnh mẽ như máy móc mà còn ngày càng khéo léo trong những công việc vốn đòi hỏi đôi tay con người.
Nguồn tham khảo: Boston Dynamics và các thông tin kỹ thuật được cung cấp trong nội dung gốc.
Câu hỏi thường gặp về robot Atlas
Atlas của Boston Dynamics có thể làm được những gì?
Atlas được phát triển để thực hiện nhiều nhiệm vụ vận động và thao tác. Trong màn trình diễn mới, robot có thể lắp mũi khoan, sử dụng máy khoan, khoan gỗ, xử lý ốc vít và thao tác các vật thể nhỏ bằng bàn tay.
Vì sao khả năng siết ốc lại quan trọng?
Siết ốc đòi hỏi robot phải kiểm soát đồng thời vị trí, hướng quay và lực tác động. Đây là dạng nhiệm vụ thể hiện khả năng thao tác tinh vi, đặc biệt quan trọng trong các dây chuyền sản xuất và lắp ráp.
Atlas có bao nhiêu ngón tay?
Atlas sử dụng bàn tay với bốn ngón tay, bao gồm ngón cái. Boston Dynamics lựa chọn thiết kế này sau quá trình thử nghiệm nhiều cấu hình khác nhau.
Atlas có cảm biến xúc giác không?
Có. Bàn tay mới được tích hợp các cảm biến dựa trên áp lực ở đầu ngón tay và lòng bàn tay nhằm phát hiện những thay đổi nhỏ về lực khi tiếp xúc với vật thể.
Tại sao không thiết kế Atlas có năm ngón như con người?
Theo nhóm phát triển, bốn ngón đã có thể đáp ứng nhiều nhiệm vụ cần thiết. Thiết kế ít ngón hơn cũng có thể giúp giảm độ phức tạp, chi phí và mức tiêu thụ năng lượng trong khi vẫn đảm bảo khả năng thao tác cần thiết.
Atlas có thể thay thế con người trong nhà máy ngay không?
Việc robot thực hiện được các thao tác cụ thể không đồng nghĩa chúng đã có thể thay thế con người hoàn toàn. Robot vẫn cần được đánh giá về độ tin cậy, tốc độ, an toàn, chi phí vận hành và khả năng hoạt động trong môi trường sản xuất thực tế.
