Model Baru Menjelajahi Gerakan Berkecepatan Tinggi pada Cheetah, Membawa Kita Lebih Dekat ke Robot Berkaki

Cheetah adalah hewan darat tercepat, tetapi kita masih belum tahu secara pasti mengapa. Kita memiliki wawasan tentang bagaimana, seperti penggunaan gaya “galloping” pada kecepatan tertinggi, dan mereka memiliki dua jenis “terbang.” Yang pertama melibatkan anggota depan dan belakang di bawah tubuh dan disebut “terbang terkumpul,” sedangkan yang lain melibatkan anggota depan dan belakang yang direntangkan dan disebut “terbang terbentang.”

Terbang terbentang bertanggung jawab untuk memungkinkan cheetah mencapai kecepatan tinggi, tetapi seberapa cepat tergantung pada gaya tanah dan kondisi spesifik. Cheetah juga menunjukkan pergerakan tulang belakang yang cukup selama terbang karena mereka berganti-ganti antara fleksi dan peregangan dalam mode terkumpul dan terbentang, dan ini memungkinkan lokomosi berkecepatan tinggi. Meskipun semua pengetahuan ini, kita masih belum memahami banyak tentang dinamika yang bertanggung jawab atas kemampuan ini.

Fase Berlari pada Hewan

Dr. Tomoya Kamimura di Nagoya Institute of Technology, Jepang, mengkhususkan diri dalam mekanika cerdas dan lokomosi.

“Semua berlari hewan terdiri dari fase terbang dan fase berdiri, dengan dinamika yang berbeda yang mengatur setiap fase,” Dr. Kamimura menjelaskan.

Fase terbang melibatkan semua kaki di udara dan pusat massa seluruh tubuh menunjukkan gerakan balistik. Selama fase berdiri, gaya reaksi tanah diserap oleh tubuh melalui kaki.

“Karena dinamika yang kompleks dan hibrida ini, pengamatan hanya dapat membawa kita sejauh ini dalam memahami mekanisme yang mendasari dinamika berlari hewan,” Dr. Kamimura melanjutkan.

Pemodelan Komputer Membawa Wawasan

Untuk memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang perspektif dinamis dari gaya hewan dan pergerakan tulang belakang selama berlari, peneliti telah mengandalkan pemodelan komputer dengan model sederhana, dan ini sangat sukses.

Dengan demikian, masih belum banyak penelitian yang menjelajahi jenis terbang dan gerakan tulang belakang yang terjadi selama galloping, sehingga tim peneliti melakukan sebuah penelitian yang diterbitkan di Scientific Reports, menggunakan model sederhana yang meniru gerakan vertikal dan tulang belakang.

Penelitian tim ini melibatkan model dua dimensi yang terdiri dari dua tubuh kaku dan dua batang tanpa massa, yang mewakili kaki cheetah. Tubuh-tubuh tersebut dihubungkan oleh sendi, yang meniru gerakan fleksi tulang belakang, dan pegas torsional. Tim juga memberikan peran dinamis yang identik pada kaki depan dan belakang.

Tim tersebut memecahkan persamaan gerak yang disederhanakan yang mengatur model, yang menghasilkan enam solusi periodik yang mungkin, dua di antaranya menyerupai dua jenis terbang yang berbeda, seperti cheetah yang galloping, dan empat menyerupai hanya satu jenis terbang, tidak seperti cheetah. Ini didasarkan pada kriteria yang terkait dengan gaya reaksi tanah, yang diberikan oleh solusi.

Kriteria tersebut kemudian diverifikasi dengan data cheetah yang diukur, dan tim menemukan bahwa galloping cheetah di dunia nyata memenuhi kriteria untuk dua jenis terbang melalui fleksi tulang belakang.

Semua ini membawa peneliti untuk memperoleh wawasan baru tentang kecepatan cheetah. Solusi periodik juga mengungkapkan bahwa galloping kuda melibatkan terbang terkumpul sebagai hasil dari gerakan tulang belakang yang terbatas, yang berarti kecepatan yang sangat tinggi yang dicapai oleh cheetah adalah hasil dari terbang terbentang tambahan dan fleksi tulang belakang.

“Sementara mekanisme yang mendasari perbedaan jenis terbang antara spesies hewan masih belum jelas, temuan kami memperluas pemahaman tentang mekanisme dinamis yang mendasari lokomosi berkecepatan tinggi pada cheetah. Selain itu, mereka dapat diterapkan pada desain mekanis dan kontrol robot berkaki di masa depan,” Dr. Kamimura mengatakan.