Insinyur Mengembangkan Robot Berjalan yang Dikendalikan Jarak Jauh Terkecil di Dunia

Tim insinyur di Northwestern University telah mengembangkan robot berjalan yang dikendalikan jarak jauh terkecil di dunia, yang berbentuk seperti kepiting kecil.

Robot kepiting kecil ini hanya setengah milimeter lebar, membuatnya lebih kecil dari kutu. Mereka dapat membengkok, memutar, berjalan, merayap, berputar, dan melompat. Selain kepiting kecil, peneliti juga mengembangkan robot seukuran milimeter yang menyerupai kutu, kumbang, dan ulat.

Mencapai Robot Berukuran Mikro

Menurut tim, jenis robot baru ini dapat membawa kita lebih dekat untuk mencapai robot berukuran mikro yang dapat beroperasi di ruang yang sangat terbatas.

Penelitian ini dipublikasikan di jurnal Science Robotics.

John A. Rogers memimpin pekerjaan eksperimental. Ia adalah Profesor Louis Simpson dan Kimberly Querrey di bidang Ilmu Bahan, Teknik Biomedis, dan Bedah Saraf di Sekolah Teknik McCormick dan Fakultas Kedokteran Feinberg Northwestern. Ia juga direktur Querrey Simpson Institute for Bioelectronics (QSIB).

“Robotika adalah bidang penelitian yang menarik, dan pengembangan robot berukuran mikro adalah topik yang menyenangkan untuk dieksplorasi secara akademis,” kata Rogers. “Anda mungkin membayangkan robot mikro sebagai agen untuk memperbaiki atau merakit struktur kecil atau mesin di industri atau sebagai asisten bedah untuk membersihkan arteri yang tersumbat, menghentikan pendarahan internal atau menghilangkan tumor kanker — semua dalam prosedur yang minimally invasif.”

Yonggang Huang memimpin pekerjaan teoretis. Ia adalah Profesor Jan dan Marcia Achenback di bidang Teknik Mesin dan Teknik Sipil dan Lingkungan di McCormick dan anggota kunci QSIB.

“Teknologi kami memungkinkan berbagai modality gerakan yang terkendali dan dapat berjalan dengan kecepatan rata-rata setengah panjang tubuh per detik,” kata Huang. “Ini sangat menantang untuk dicapai pada skala kecil untuk robot darat.”

Membangun Kepiting Kecil

Kepiting ini tidak perlu bergantung pada perangkat keras yang kompleks, hidrolik, atau listrik seperti banyak robot lain. Ia mengambil kekuatannya dari kelenturan elastis tubuhnya. Peneliti membangun robot dengan menggunakan bahan alloy yang memiliki memori bentuk yang berubah menjadi bentuk “teringat” ketika dipanaskan. Untuk memanaskan robot dengan cepat, tim menggunakan sinar laser yang dipindai dan ditargetkan ke lokasi yang berbeda di seluruh tubuh robot. Ketika didinginkan, lapisan kaca yang tipis secara elastis mengembalikan bagian struktur yang sesuai ke bentuk yang terdeformasi.

Dengan berubah dari satu fase ke fase lain, robot dapat menciptakan lokomosi. Dengan membidik laser ke arah yang berbeda, tim dapat mengendalikan di mana robot berjalan. Untuk bergerak dari kiri ke kanan, tim hanya perlu memindai dari kanan ke kiri.

“Karena struktur ini sangat kecil, kecepatan pendinginan sangat cepat,” Rogers menjelaskan. “Faktanya, mengurangi ukuran robot ini memungkinkan mereka untuk berjalan lebih cepat.”

Untuk mencapai keadaan yang sangat kecil untuk robot, tim pertama kali membuat prekursor struktur kepiting yang berjalan dalam geometri datar. Mereka kemudian mengikat prekursor ke substrat karet yang sedikit direntangkan. Dengan melepaskan substrat, proses penggulungan yang terkendali terjadi dan menyebabkan kepiting “muncul” ke dalam bentuk tiga dimensi yang ditentukan.

“Dengan teknik perakitan dan konsep bahan ini, kita dapat membangun robot berjalan dengan hampir semua ukuran atau bentuk tiga dimensi,” kata Rogers. “Tapi mahasiswa merasa terinspirasi dan terhibur oleh gerakan merayap ke samping kepiting kecil. Ini adalah keinginan kreatif.”