Insinyur Mengembangkan Teknologi Otot Buatan Berkinerja Tinggi

Insinyur di Northern Arizona University (NAU) telah mengembangkan teknologi otot buatan berkinerja tinggi yang memungkinkan gerakan lebih seperti manusia. Teknologi yang fleksibel dan adaptif ini telah menunjukkan kemampuan untuk mengungguli otot skeletal manusia dalam beberapa metrik.

Peneliti sering mengandalkan prinsip biomimetik untuk mengembangkan teknologi aktuator dan robotika lunak yang lebih baik. Dalam biomimetik, komponen mesin dirancang untuk meniru gerakan otot manusia, dengan harapan mengungguli mereka.

Robot dalam Bentuk Biologis

Aktuator seperti motor listrik kaku, yang membatasi kemampuan mereka, sehingga prostesis dan aktuator biomimetik harus berubah saat robot mengambil bentuk biologis.

Teknologi otot buatan berkinerja tinggi baru ini dikembangkan di Laboratorium Sistem Dinamis Aktif NAU. Makalah tersebut, yang diterbitkan di Science Robotics, berjudul “Cavatappi artificial muscles from drawing, twisting, and coiling polymer tubes.”

Makalah tersebut ditulis oleh associate professor Michael Shafer dan professor Heidi Feigenbaum dari Departemen Teknik Mesin NAU. Mereka dibantu oleh peneliti mahasiswa pascasarjana Diego Higueras-Ruiz.

“Kami menyebut aktuator linear baru ini cavatappi artificial muscles berdasarkan kesamaan mereka dengan pasta Italia,” kata Shafer.

Otot Buatan vs. Otot Skeletal Manusia

Aktuator ini cocok untuk aplikasi bioengineering dan robotika karena struktur yang berpilin, yang menghasilkan lebih banyak daya. Insinyur tersebut menunjukkan bahwa cavatappi artificial muscles menunjukkan metrik kerja dan daya sepuluh dan lima kali lebih tinggi daripada otot skeletal manusia, masing-masing. Saat mereka terus dikembangkan, mereka diharapkan meningkatkan kinerja mereka.

“Cavatappi artificial muscles didasarkan pada aktuator polimer yang dipilin (TPA), yang cukup revolusioner saat pertama kali muncul karena mereka kuat, ringan, dan murah. Namun, mereka sangat tidak efisien dan lambat untuk diaktifkan karena harus dipanaskan dan didinginkan. Selain itu, efisiensi mereka hanya sekitar dua persen,” kata Shafer. “Untuk cavatappi, kami mengatasi hal ini dengan menggunakan cairan bertekanan untuk mengaktifkan, sehingga kami pikir perangkat ini jauh lebih mungkin untuk diadopsi. Perangkat ini merespons secepat kami dapat memompa cairan. Keuntungan besar adalah efisiensi mereka. Kami telah menunjukkan efisiensi kontraktor hingga sekitar 45 persen, yang merupakan angka yang sangat tinggi dalam bidang aktuator lunak.”

Menurut insinyur, teknologi ini dapat berguna dalam aplikasi robotika lunak, aktuator robotik konvensional, dan teknologi bantu seperti eksoskeleton dan prostesis.

“Kami berharap bahwa pekerjaan masa depan akan melibatkan penggunaan cavatappi artificial muscles dalam banyak aplikasi karena kesederhanaan, biaya rendah, ringan, fleksibilitas, efisiensi, dan sifat pemulihan energi regangan, di antara keuntungan lainnya,” kata Shafer.

Teknologi baru ini tersedia untuk lisensi dan kemitraan, dan saat ini berada dalam tahap perlindungan dan komersialisasi awal.

Teknologi aktuator biomimetik yang sesuai akan memiliki implikasi besar saat terus dikembangkan. Mereka efisien dan kuat saat digunakan dalam sistem robotik, dan mereka dapat membantu memungkinkan mereka untuk berinteraksi, meningkatkan, dan akhirnya mengintegrasikan dengan manusia.