17/10/2026 · VietTechies · Biên tập
Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) vừa phát triển một loại vật liệu dẻo có khả năng cảm nhận hình dạng, hứa hẹn thay đổi cách hệ thống kỹ thuật số theo dõi các chuyển động thể chất phức tạp. Công nghệ này, được mô tả trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Advanced Intelligent Systems, sử dụng một tấm silicone mềm gắn các sợi quang thiết kế đặc biệt nhằm tái tạo hình dạng ba chiều của vật liệu theo thời gian thực khi nó bị uốn cong hoặc xoắn lại.
Cách hoạt động của ống dẫn sóng cảm nhận hình dạng
Các hệ thống ghi nhận chuyển động truyền thống thường phụ thuộc vào cảm biến cứng được may trên các bộ đồ cồng kềnh tại những điểm cố định. Ngược lại, nhóm nghiên cứu tại MIT đã tùy biến các sợi quang — còn gọi là ống dẫn sóng — vốn thường truyền ánh sáng hiệu quả qua một lõi trong suốt được bọc bởi lớp vỏ đục. Thay vì dùng thủy tinh cứng, họ tạo ra các sợi quang bằng lõi cao su trong suốt, dẻo dai bao quanh bởi lớp vỏ cao su nhuộm đen. Để giúp sợi quang nhạy với việc uốn cong theo các hướng, họ cố tình làm nhám một mặt của lõi, khiến ánh sáng bị tán xạ theo cách riêng biệt khi uốn theo nhiều hướng, từ đó giúp sợi dây hoạt động như một cảm biến hình dạng hai chiều.
Những sợi quang được làm nhám một nửa này được sắp xếp theo hình zic-zic trên một tấm silicone có độ co giãn. Mỗi sợi quang tích hợp một đèn LED ở một đầu và cảm biến ánh sáng ở đầu kia, kết nối với một bảng mạch bên ngoài. Khi tấm vật liệu uốn cong, các sợi quang bên trong sẽ làm thay đổi lượng ánh sáng và cấu trúc truyền qua chúng. Một thuật toán tùy chỉnh do nhóm phát triển sẽ tự động chuyển đổi các thay đổi quang học này thành bản tái tạo ảo theo thời gian thực về cấu hình ba chiều chính xác của tấm vật liệu.
Độ chính xác, độ bền và những hạn chế hiện tại
Trong các thử nghiệm thực nghiệm sử dụng khuôn in 3D, các nhà nghiên cứu MIT đã đánh giá độ chính xác của nguyên mẫu. Theo Qifan Yu, nghiên cứu sinh ngành kỹ sư cơ khí kiêm đồng tác giả công trình, tấm cảm nhận hình dạng đạt biên độ sai số chưa đến 0,4 cm. Đây là bước tiến đáng kể so với các thiết kế cảm biến cứng truyền thống vốn thường ghi nhận sai số từ 1 đến 2 cm. Hơn nữa, các bài kiểm tra minh họa cho thấy tấm vật liệu vẫn duy trì hoạt động ngay cả khi chịu tổn hại vật lý, chẳng hạn như bị thủng lỗ bằng dụng cụ đục lỗ hoặc có các sợi quang bị ngắt kết nối, bởi mạng lưới còn lại vẫn có thể tính toán chính xác hình dạng tổng thể.
Dù đầy hứa hẹn, nguyên mẫu hiện tại vẫn khá cồng kềnh với các sợi quang có độ dày 1 mm. Để chuyển đổi công nghệ thành một trang phục mặc được thoải mái, nhóm đang khám phá các phương pháp chế tạo thay thế nhằm thu nhỏ các sợi quang xuống chỉ còn hàng chục micromét — mỏng hơn tóc người và thích hợp để nhúng dày đặc vào vải.
Lý do cảm nhận bề mặt liên tục đóng vai trò quan trọng đối với giao diện tương lai
Việc phát triển các vật liệu cảm nhận bề mặt liên tục giúp giải quyết các hạn chế cơ học lâu nay trong tương tác người-máy, ghi nhận chuyển động và giám sát từ xa. Các thiết lập ghi nhận chuyển động hiện tại theo dõi các điểm rời rạc trên cơ thể, điều có thể bỏ lỡ các biến dạng cơ và thay đổi bề mặt tinh tế. Bằng cách sử dụng môi trường co giãn liên tục đóng vai trò như lớp da thứ hai, các kỹ sư có thể thu thập dữ liệu thể tích toàn diện thay vì dựa vào các phép đo điểm thưa thớt. Đối với lĩnh vực thực tế ảo và trò chơi, công nghệ này mở ra hướng đi hấp dẫn hướng tới việc theo dõi chuyển động toàn thân không vướng víu, mô phỏng chuyển động thực tế với độ trung thực cao, qua đó loại bỏ nhu cầu sử dụng khung xương ngoài cứng nhắc hoặc hệ thống camera phức tạp. Ngoài giải trí, các ứng dụng y tế và điều trị cũng rất lớn. Vật lý trị liệu đòi hỏi việc theo dõi tỉ mỉ khả năng vận động và biên độ chuyển động của bệnh nhân trong suốt thời gian điều trị kéo dài. Như đồng tác giả Kaitlyn Becker lưu ý, trang phục cảm nhận hình dạng có thể cho phép bác sĩ lâm sàng ghi lại khách quan cách bệnh nhân duỗi và di chuyển tay chân trong quá trình phục hồi chức năng, tạo ra hồ sơ lịch sử chính xác để so sánh tiến trình hồi phục qua nhiều tháng thăm khám. Dù việc mở rộng quy mô sản xuất từ một tấm nguyên mẫu thành trang phục sợi mỏng như tóc vẫn là một rào cản kỹ thuật, bước đột phá nền tảng này đã thu hẹp khoảng cách quan trọng giữa robot mềm, thiết bị điện toán mặc được và giao diện kỹ thuật số nhập vai.
Ảnh bìa: minh họa do AI tạo, kèm chữ tiêu đề; không phải ảnh tư liệu.
Nguồn: I am the controller now: MIT engineers have created a 'second skin' that could one day track whole bodies in VR · Shape-sensing sheet digitally tracks its movement as it bends and twists | MIT News | Massachusetts Institute of Technology