Insinyur Melihat Alam untuk Membuat Robot yang Menyerupai Burung

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

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

“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 variabilitas cabang pohon yang Anda temukan di hutan.”

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

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

Perangkat ini disebut “stereotyped nature-inspired aerial grasper,” atau SNAG. Ketika itu dipasang pada drone quadcopter, hasilnya adalah robot yang dapat terbang, bertengger pada berbagai permukaan, dan menangkap serta membawa objek. 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 burung 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 gunakan untuk mendarat,” kata Roderick. “Mereka membiarkan kaki menangani variabilitas dan kompleksitas tekstur permukaan itu sendiri.” Perilaku formulaik ini yang terlihat pada setiap pendaratan burung adalah mengapa “S” dalam SNAG berarti “stereotyped.”

Struktur SNAG

SNAG mirip dengan parrotlets dalam cara ia mendekati setiap pendaratan dengan cara yang sama. Namun, karena ukuran quadcopter, SNAG didasarkan pada kaki elang peregrine. Alih-alih tulang, ia memiliki struktur 3D yang dicetak, dan memiliki motor dan kawat pancing sebagai otot dan tendon.

Setiap kaki robot memiliki motor yang bergerak maju mundur, serta satu lagi untuk menggenggam. Mekanisme dalam kaki robot membantu menyerap energi dampak pendaratan, yang kemudian diubah menjadi gaya genggam secara pasif. Ini membantu menciptakan genggaman yang kuat dan cepat yang dapat dipicu untuk menutup dalam waktu 20 milidetik. Pergelangan kaki SNAG mengunci saat ia membungkus cabang, dan akselerometer yang terletak di kaki kanan melaporkan saat ia mendarat, memicu algoritma keseimbangan untuk stabilisasi.

Aplikasi Potensial

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

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