Hukum Fisika Baru yang Ditemukan Berpotensi Mengubah Bidang Robotika

Peneliti di Universitas North Carolina State telah menemukan hukum fisika baru yang diharapkan memiliki dampak besar pada bidang teknologi robotik. Hukum baru ini membantu memecahkan beberapa masalah yang terkait dengan genggaman robot, yang biasanya digunakan dalam berbagai bidang. Robot-robot ini kesulitan menghitung gesekan yang terjadi saat menggenggam benda, terutama dalam lingkungan yang basah.

Lilian Hsiao adalah asisten profesor teknik kimia dan biomolekuler di Universitas North Carolina State dan penulis utama dari makalah tersebut. Prinsip baru ini dikembangkan oleh Hsiao dan mahasiswa pascasarjana Yunhu Peng, yang merupakan penulis pertama.

“Karya kami di sini membuka pintu untuk menciptakan perangkat haptic dan robotik yang lebih dapat diandalkan dan fungsional dalam aplikasi seperti telesurgery dan manufaktur,” kata Hsiao.

Gesekan EHL

Masalah utama dalam bidang ini adalah gesekan elastohidrodinamik (EHL). Gesekan EHL terjadi ketika dua permukaan padat bersentuhan dengan lapisan cair yang tipis di antaranya. Ini sering terjadi ketika dua jari bersentuhan, yang dalam hal ini cairan adalah lapisan minyak alami yang tipis.

Gesekan EHL juga dapat terjadi ketika cakar robot mengangkat benda yang dilapisi minyak atau perangkat bedah yang digunakan di dalam tubuh. Gesekan memungkinkan kita untuk menggenggam dan memegang benda tanpa menjatuhkannya.

“Memahami gesekan itu intuitif bagi manusia — bahkan ketika kita menangani piring yang berminyak,” kata Hsiao. “Tapi itu sangat sulit untuk dihitung ketika mengembangkan bahan yang mengontrol kemampuan menggenggam robot.”

Insinyur memerlukan kerangka yang dapat diterapkan secara seragam pada pola, bahan, dan kondisi operasional dinamis yang berbeda jika mereka ingin mengontrol gesekan EHL sampai batas tertentu.

“Hukum ini dapat digunakan untuk menghitung gesekan EHL, dan dapat diterapkan pada banyak sistem lunak — asalkan permukaan benda memiliki pola,” kata Hsiao.

Pola permukaan termasuk permukaan yang sedikit meningkat di ujung jari kita, atau alur yang ada pada permukaan alat robot.

Prinsip baru ini bergantung pada empat persamaan untuk menghitung semua gaya fisik yang ada dalam gesekan EHL. Tim peneliti mendemonstrasikan tiga sistem, termasuk jari manusia, ujung jari robotik yang terinspirasi biologi, dan alat tribo-rheometer, yang dapat mengukur gaya gesekan.

“Hasil ini sangat berguna dalam tangan robot yang memiliki kontrol yang lebih halus untuk menangani proses manufaktur dengan andal,” kata Hsiao. “Dan itu memiliki aplikasi yang jelas dalam bidang telesurgery, di mana ahli bedah mengontrol perangkat robotik dari jarak jauh untuk melakukan prosedur bedah. Kami melihat ini sebagai kemajuan fundamental untuk memahami sentuhan dan mengontrol sentuhan dalam sistem sintetis.”