Insinyur Melihat Alam untuk Menciptakan Robot Menyerupai Burung

Insinyur Mark Cutkosky dan David Lentink, yang bekerja di laboratorium Universitas Stanford sebelum pindah ke Universitas Groningen di Belanda, telah mengembangkan robot menyerupai burung yang dapat bertengger dan membawa benda.

William Roderick, PhD, adalah mahasiswa pascasarjana di kedua laboratorium.

“Tidak mudah untuk meniru bagaimana burung terbang dan bertengger,” kata Roderick. “Setelah jutaan tahun evolusi, mereka membuat lepas landas dan mendarat tampak sangat mudah, bahkan di antara semua kompleksitas dan keragaman cabang pohon yang Anda temukan di hutan.”

Peneliti telah mempelajari robot yang terinspirasi hewan dan robot udara yang terinspirasi burung selama bertahun-tahun, dan ini telah mengarah pada pengembangan robot bertengger baru.

Robot tersebut dirinci dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada 1 Desember di Science Robotics.

Perangkat ini disebut “stereotyped nature-inspired aerial grasper,” atau SNAG. Ketika perangkat ini dipasang pada drone quadcopter, hasilnya adalah robot yang dapat terbang, bertengger pada berbagai permukaan, dan menangkap serta membawa benda. Peneliti menggunakan robot untuk membandingkan berbagai jenis susunan jari kaki burung dan untuk mengukur mikroiklim di hutan Oregon.

https://www.youtube.com/watch?v=JEKttzocgwU

Studi Sebelumnya Dengan Parrotlets

Studi sebelumnya tim dengan burung melibatkan parrotlets, yang merupakan spesies parrot terkecil kedua. Burung-burung tersebut direkam oleh kamera kecepatan tinggi saat mereka terbang bolak-balik antara tempat bertengger khusus, yang diwakili dalam berbagai ukuran dan bahan. Tempat-tempat bertengger ini berisi sensor yang menangkap gaya fisik yang terkait dengan burung saat mereka lepas landas, mendarat, dan bertengger.

Roderick adalah penulis utama makalah tersebut.

“Apa yang mengejutkan kami adalah bahwa mereka melakukan manuver udara yang sama, tidak peduli apa permukaan yang mereka landasi,” kata Roderick. “Mereka membiarkan kaki menangani keragaman dan kompleksitas tekstur permukaan itu sendiri.” Perilaku formulaik yang terlihat pada setiap pendaratan burung ini adalah alasan mengapa “S” dalam SNAG berarti “stereotyped”.

Struktur SNAG

SNAG mirip dengan parrotlets dalam cara mereka mendekati setiap pendaratan dengan cara yang sama. Namun, karena ukuran quadcopter, SNAG didasarkan pada kaki elang peregrine. Sebagai gantinya tulang, perangkat ini memiliki struktur 3D yang dicetak, dan memiliki motor serta kawat pancing sebagai otot dan tendon.

Setiap kaki robot memiliki motor yang bergerak maju mundur, serta tambahan untuk menggenggam. Mekanisme dalam kaki robot membantu menyerap energi dampak pendaratan, yang kemudian diubah secara pasif menjadi gaya genggam. Ini membantu menciptakan genggaman yang kuat dan berkecepatan tinggi yang dapat dipicu untuk menutup dalam waktu kurang dari 20 milidetik. Pergelangan kaki SNAG terkunci setelah melingkari dahan, dan akselerometer yang terletak di kaki kanan melaporkan saat pendaratan, memicu algoritma keseimbangan untuk stabilisasi.

Aplikasi Potensial

Ada banyak aplikasi potensial untuk robot seperti SNAG, seperti misi pencarian dan penyelamatan serta pemantauan kebakaran hutan. Robot ini juga dapat dipasang pada teknologi lain selain drone dan ditempatkan di sebelah burung untuk memperoleh wawasan tentang biologi avian.

Menurut Roderick, salah satu aplikasi potensial yang paling menjanjikan dan menarik adalah penelitian lingkungan. Tim memasang sensor suhu dan kelembaban pada robot sebelum menggunakan robot untuk merekam mikroiklim di Oregon.

“Bagian dari motivasi dasar pekerjaan ini adalah untuk menciptakan alat yang dapat kita gunakan untuk mempelajari dunia alam,” kata Roderick. “Jika kita bisa memiliki robot yang dapat bertindak seperti burung, itu dapat membuka cara baru untuk mempelajari lingkungan.”

Robot SNAG baru ini pasti akan memainkan peran dalam meningkatkan penelitian lingkungan kita, memberikan wawasan baru yang sebelumnya tidak dapat dijangkau.