Insinyur Membangun Swarm Robot Berkaki Banyak

Seorang peneliti di Universitas Notre Dame telah mengembangkan robot berkaki banyak yang dapat bergerak melalui lingkungan yang sulit dan menyelesaikan tugas kompleks sebagai swarm.

Penelitian ini diterbitkan di Science Robotics.

Yasemin Ozkan-Aydin adalah asisten profesor teknik elektro di universitas tersebut. Ia adalah orang yang bertanggung jawab untuk menciptakan robot baru ini.

“Robot berkaki dapat menavigasi lingkungan yang menantang seperti medan yang kasar dan ruang yang sempit, dan penggunaan kaki menawarkan dukungan tubuh yang efektif, memungkinkan manuver yang cepat dan memfasilitasi penyeberangan hambatan,” kata Ozkan-Aydin. “Namun, robot berkaki menghadapi tantangan mobilitas unik di lingkungan darat, yang menghasilkan kinerja lokomotor yang berkurang.”

Meningkatkan Mobilitas

Ozkan-Aydin menghipotesiskan bahwa koneksi fisik antara robot individu dapat meningkatkan mobilitas sistem kolektif berkaki di darat. Dengan menghubungkan robot individu secara fisik untuk membentuk sistem berkaki banyak, mereka dapat mengatasi tantangan secara kolektif lebih baik daripada robot individu yang menyelesaikan tugas kecil.

“Ketika semut mengumpulkan atau mengangkut objek, jika satu menemukan hambatan, kelompok bekerja secara kolektif untuk mengatasi hambatan tersebut. Jika ada celah di jalur, misalnya, mereka akan membentuk jembatan sehingga semut lain dapat melintas — dan itulah inspirasi untuk penelitian ini,” katanya. “Melalui robotika, kita dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang dinamika dan perilaku kolektif sistem biologis ini dan menjelajahi bagaimana kita mungkin dapat menggunakan teknologi ini di masa depan.”

Membangun Robot

Ozkan-Aydin mengandalkan pencetak 3D untuk membangun robot berkaki empat, yang panjangnya sekitar 15 hingga 20 sentimeter. Setiap robot terdiri dari baterai polimer lithium, mikrokontroler, dan tiga sensor. Ada sensor cahaya di depan dan dua sensor sentuh magnetik di depan dan belakang, yang memungkinkan mereka terhubung satu sama lain.

Dengan penambahan empat kaki yang fleksibel, robot tidak memerlukan banyak sensor dan komponen, dan membantu mereka berinteraksi dengan medan yang kasar atau tidak rata.

“Anda tidak memerlukan sensor tambahan untuk mendeteksi hambatan karena fleksibilitas kaki membantu robot untuk melewati hambatan tersebut,” kata Ozkan-Aydin. “Mereka dapat menguji celah di jalur, membentuk jembatan dengan tubuh mereka; memindahkan objek secara individu; atau terhubung untuk memindahkan objek secara kolektif di berbagai lingkungan, tidak jauh berbeda dengan semut.”

Robot tersebut diuji di berbagai permukaan, seperti rumput, mulsa, daun, dan ek. Eksperimen di tanah datar melibatkan papan partikel dan tangga dengan busa isolasi, dan tes lainnya termasuk karpet berbulu dan balok kayu persegi.

Jika unit individu terjebak, maka unit tersebut mengirim sinyal ke robot lain. Robot lain kemudian terhubung untuk saling mendukung melalui hambatan sambil bekerja secara kolaboratif.

Menurut Ozkan-Aydin, penelitian baru ini dapat membantu dengan desain swarm berkaki yang rendah biaya yang dapat beradaptasi dengan situasi yang tidak terduga dan melakukan tugas kooperatif seperti misi pencarian dan penyelamatan, transportasi objek kolektif, dan eksplorasi ruang angkasa. Ia sekarang akan fokus pada meningkatkan kemampuan kontrol, penginderaan, dan daya sistem.

“Untuk sistem swarm fungsional, teknologi baterai perlu ditingkatkan,” katanya. “Kita memerlukan baterai kecil yang dapat menyediakan lebih banyak daya, idealnya bertahan lebih dari 10 jam. Jika tidak, menggunakan sistem ini di dunia nyata tidak berkelanjutan.” Keterbatasan lainnya termasuk kebutuhan akan lebih banyak sensor dan motor yang lebih kuat — sambil menjaga ukuran robot tetap kecil.

“Anda perlu memikirkan bagaimana robot tersebut akan berfungsi di dunia nyata, sehingga Anda perlu memikirkan berapa banyak daya yang diperlukan, ukuran baterai yang digunakan. Semuanya terbatas sehingga Anda perlu membuat keputusan dengan setiap bagian mesin.”