Hoàn thiện robot ngầm phòng sinh học mô phỏng chuyển động cá bằng vây thân dọc đuôi

Nhiệm vụ khoa học và công nghệ "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ động lực đẩy phòng sinh học cơ chế vận động quá trình bơi của loài cá sử dụng vây thân dọc đuôi cho robot ngầm định hướng ứng dụng nghiên cứu biển" do TS. Dương Văn Tú chủ nhiệm, thuộc Chương trình phát triển vật lý giai đoạn 2021-2025.

Theo báo cáo, nhóm đã mô phỏng được cơ chế vận động đặc trưng của loài cá sử dụng vây thân dọc đuôi bằng mô phỏng sinh học và chế tạo thành công robot ngầm sử dụng hệ động lực này để thử nghiệm trong điều kiện thực tế vùng nước sâu.

Kết quả nổi bật của nhiệm vụ thể hiện ở hệ thống sản phẩm khoa học hoàn chỉnh, gồm mô hình 3D mô phỏng chuyển động của cá, chương trình điều khiển chuyển động và mô phỏng quỹ đạo 3D, bộ tài liệu thiết kế và tài liệu hướng dẫn vận hành, bảo trì thiết bị, cùng báo cáo kết quả thử nghiệm thực tế của robot ngầm. 

Các sản phẩm đều đạt yêu cầu về số lượng, khối lượng và chất lượng theo phân loại của hội đồng đánh giá.

Đáng chú ý, nhóm đã xây dựng bộ thuật toán điều khiển bao gồm điều khiển chuyển động, điều khiển độ sâu, điều khiển hướng và bám quỹ đạo, kết hợp mô phỏng CFD và mô hình động học thủy động lực. Hệ thuật toán này giúp robot ngầm vận hành ổn định, linh hoạt trong môi trường nước thật, đáp ứng yêu cầu di chuyển, lặn sâu và mang tải trọng hữu ích một cách hiệu quả.

Đề tài robot ngầm phỏng sinh học loài cá đem lại nhiều giá trị thiết thực đối với phát triển kinh tế – xã hội, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu khai thác, bảo vệ và quản lý tài nguyên biển ngày càng lớn. 

Trước hết, việc làm chủ công nghệ robot ngầm trong nước giúp giảm đáng kể sự phụ thuộc vào thiết bị nhập khẩu vốn có chỉ phí rất cao, khó bảo trì và hạn chế tùy biến. Khả năng tự thiết kế, chế tạo mô hình robot ngầm có hiệu suất tốt, tiếng ồn thấp và linh hoạt trong chuyển động mở ra cơ hội thương mại hóa sản phẩm cho các đơn vị nghiên cứu biển, cơ sở đào tạo, doanh nghiệp khảo sát thủy văn hoặc các tổ chức quản lý vùng nước.

Về mặt xã hội, robot có thể hỗ trợ nhiều nhiệm vụ quan trọng như quan trắc môi trường, đánh giá chất lượng nguồn nước, giám sát thủy vực, kiểm tra công trình ngầm, hồ chứa và hạ tầng ven biển mà không cần con người trực tiếp can thiệp vào môi trường nguy hiểm. Điều này góp phần bảo đảm an toàn lao động, giảm thiểu rủi ro trong các hoạt động lặn thủ công. 

Bên cạnh đó, đề tài giúp đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực robot dưới nước, cơ điện tử và điều khiển tự động, từ đó thúc đẩy năng lực khoa học công nghệ trong nước. Sự phát triển của dòng robot phỏng sinh học cũng tạo tiền đề để mở rộng hệ sinh thái công nghệ biển, hỗ trợ chiến lược phát triển kinh tế biển bền vững.