Insinyur robotika membuat kecoak cyborg, robot terbang, dan banyak lagi

Robot berat terbatas dalam apa yang bisa mereka lakukan. Membangun robot yang lebih kecil dan lebih gesit, mirip dengan cara serangga bergerak dan bekerja, dapat sangat memperluas kemampuan robot.

“Jika kita berpikir tentang pekerjaan serangga yang tidak dapat dilakukan hewan, itu mengilhami kita untuk berpikir tentang apa yang dapat dilakukan robot yang lebih kecil, yang tidak dapat dilakukan oleh robot yang lebih besar,” kata Kevin Chen, asisten profesor teknik elektro di MIT.

Google sedang melatih botnya agar lebih mirip manusia

Sebagian besar pengembangan berada pada tahap penelitian, tahun pemasaran. Tetapi mereka menawarkan solusi yang menguntungkan untuk berbagai industri, termasuk tanggap darurat, pertanian, dan energi.

Para ahli mengatakan penelitian ini berlangsung cepat karena beberapa alasan. Sensor elektronik menjadi lebih kecil dan lebih baik, sebagian besar karena penelitian jam tangan pintar. Teknologi manufaktur telah berkembang, membuatnya lebih mudah untuk membangun bagian-bagian kecil. Teknologi baterai kecil juga meningkat.

Tapi masih banyak tantangan. Robot kecil tidak dapat menyalin beban kerja robot yang lebih besar. Meskipun baterainya ditingkatkan, mereka harus lebih kecil dan lebih kuat. Bagian miniatur yang mengubah energi menjadi gerak otomatis, yang disebut aktuator, harus menjadi lebih efisien. Sensor harus lebih ringan.

“Kami mulai dengan melihat bagaimana serangga memecahkan masalah ini, dan kami membuat kemajuan yang signifikan,” kata Sawyer B. Fuller, asisten profesor yang memimpin Laboratorium Robotika Serangga Otonom Universitas Washington. “Tapi ada banyak hal… yang tidak kita miliki.”

Sebagian besar penelitian robotika serangga dapat dipecah menjadi beberapa area, kata para peneliti. Beberapa ilmuwan sedang membangun seluruh robot untuk meniru gerakan dan ukuran serangga nyata, seperti lebah dan serangga petir. Yang lain memasang elektronik dan mengendalikan serangga hidup, pada dasarnya menciptakan cyborg (makhluk dengan aspek organik dan mekanis). Sementara beberapa sedang bereksperimen dengan hibrida – menghubungkan bagian dari serangga hidup, seperti antena, ke robot.

Insinyur robot mulai mencari serangga untuk mendapatkan inspirasi sekitar 10 hingga 15 tahun yang lalu. Saat itu, hanya beberapa laboratorium penelitian yang mempelajarinya. “Sepuluh tahun yang lalu, sejujurnya saya pikir itu terdengar lebih seperti fiksi ilmiah,” kata Chen.

Tetapi selama bertahun-tahun, lebih banyak peneliti telah memasuki ruang angkasa, sebagian besar karena kemajuan teknologi. Chen menambahkan bahwa sebagian besar aktivitas telah didorong oleh pengembangan serat karbon dan laser, yang dapat menciptakan “fitur yang sangat keren dan struktur kompleks” dalam skala kecil.

Sensor elektronik juga telah meningkat, sebagian besar karena smartphone dan jam tangan pintar mendorong penelitian untuk membuat komponen elektronik yang lebih kecil.

“Jika Anda memikirkan ponsel cerdas Anda, ada banyak sensor di dalamnya,” kata Chen. “Anda benar-benar dapat memanfaatkan banyak sensor ini atau memasukkan sensor tersebut ke dalam robot skala kecil.”

Kenjiro Fukuda, seorang peneliti di Institut Riken untuk Perangkat Tipis di Jepang, memimpin tim yang memasang sensor cetak 3D pada jangkrik yang mendesis di Madagaskar. Sensor bertindak seperti ransel kecil yang berisi panel surya untuk daya; Sebuah sensor bergigi biru untuk remote control dan komputer khusus yang terhubung ke perut kecoa dan mengirimkan kejutan kecil untuk mengarahkannya ke kiri atau kanan.

Fukuda membayangkan kecoak cyborg ini membantu dalam keadaan darurat, seperti gempa bumi. Dia mengatakan para penyintas mungkin berada di bawah reruntuhan dan sulit dilihat dengan mata telanjang.

Kecoak dapat dikendalikan dari jarak jauh, melepaskannya ke puing-puing menggunakan sensor karbon dioksida dan kamera di punggung mereka, membantu menemukan orang yang membutuhkan.

“Orang besar tidak bisa masuk ke reruntuhan,” kata Fukuda. “Serangga kecil atau robot kecil bisa melakukan itu.”

Fukuda mengatakan dia juga bisa menerapkan pendekatan ini pada serangga lain dengan cangkang besar, seperti kumbang dan jangkrik. Tetapi beberapa perbaikan perlu dilakukan pada desain baterai dan jumlah daya yang digunakan suku cadang sebelum solusi ini dapat diimplementasikan dalam kehidupan nyata, katanya.

Ketika berbicara tentang cyborg, tidak semua orang senang. Jeff Sebo, profesor bioetika hewan di Universitas New York, mengatakan dia khawatir serangga hidup merasa dikendalikan oleh manusia ketika mereka membawa teknologi berat. Dia mengatakan tidak jelas apakah mereka merasa sakit atau tertekan karenanya, tetapi itu tidak berarti manusia harus mengabaikannya.

“Kami bahkan tidak memberikan lip service untuk kesejahteraan atau hak mereka,” katanya. “Kami bahkan tidak menyarankan bahwa ada undang-undang, kebijakan, atau dewan peninjau sehingga kami dapat mencoba dan tanpa henti mencoba meminimalkan kerugian yang kami timbulkan pada mereka.”

Chen membuat robot terbang dari serangga petir. Ini adalah mesin yang sepenuhnya otomatis yang meniru cara serangga bergerak, berkomunikasi, dan terbang.

Terinspirasi oleh cara serangga petir menggunakan electroluminescence untuk bersinar dan berkomunikasi dalam kehidupan nyata, tim Chen membangun otot terbang buatan yang lembut yang mengontrol sayap robot dan memancarkan lampu warna-warni saat terbang.

Ini dapat memungkinkan kawanan robot ini untuk berkomunikasi satu sama lain, dan dapat digunakan untuk menyerbuki tanaman di pertanian vertikal atau bahkan di luar angkasa, kata Chen.

“Jika saya ingin menanam tanaman di luar angkasa, [I want] Penyerbukan,” katanya. “Dalam skenario ini, robot terbang akan jauh lebih nyaman daripada mengirim lebah.”

Fuller mengatakan dia melihat serangga ketika dia sedang membangun robot kecil karena itu jauh lebih baik daripada mengandalkan imajinasinya. “Anda melihat serangga melakukan hal-hal gila yang tidak dapat Anda lakukan pada tingkat manusia,” katanya. “Kami hanya melihat bagaimana serangga melakukan itu.”

Tim Fuller sedang mengerjakan robot terbang. Mirip dengan kecoa cyborg, lalat dapat digunakan untuk misi pencarian dan penyelamatan. Mereka juga dapat dilepaskan untuk terbang dan mencari kebocoran bahan kimia di udara atau retakan pada infrastruktur pipa.

“Anda membuka tas dan robot kecil ini terbang,” katanya. “Lalu, setelah Anda tahu di mana kebocorannya, Anda bisa memperbaikinya.”

Fuller mengatakan dia mengakui ada jalan panjang sebelum botnya bisa melakukannya. Akan sulit untuk mengurangi semua sensor, paket daya, dan suku cadang yang dibutuhkan robot untuk mengirimkan data dan mengirimkannya kembali ke tim. Membuat baterai yang cukup kecil tetapi cukup kuat untuk menjalankan pekerjaan robot merupakan tantangan yang berat. Robot stabil yang dapat mengepakkan sayapnya tetapi juga membawa sensor memerlukan penelitian desain lebih lanjut.

Meskipun kesulitanDan Para ilmuwan juga bekerja untuk mengambil bagian dari serangga hidup, seperti antena ngengat, dan menempelkannya ke robot yang suatu hari nanti bisa membaca data dari mereka, katanya. Dia mengatakan metode hibrida ini bisa menjadi tempat yang bagus bagi para peneliti di robotika serangga.

“Saya pikir itulah cara kita harus pergi,” tambah Fuller. “Ambil bagian-bagian biologi yang sudah bekerja dengan baik dan lakukan sisanya secara otomatis.”