Peneliti Membangun Robot dari Banyak Perangkat Kecil yang Dicetak 3D

Peneliti dari Georgia Institute of Technology telah membangun robot yang terdiri sepenuhnya dari perangkat kecil yang dikenal sebagai “smarticles.” Teknik lokomosi baru ini menantang cara konvensional membuat robot dari motor, baterai, aktuator, segmen tubuh, kaki, dan roda.

Penelitian baru ini didukung oleh Army Research Office, National Science Foundation, dan peneliti dari Northwestern University. Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Science Robotics.

Partikel aktif pintar 3D yang dicetak ini hanya dapat melakukan fungsi mengibaskan dua lengan mereka. Potensi smarticles ini berubah ketika ada lima di antaranya yang terkurung dalam lingkaran. Ketika bersama, mereka membentuk sistem robrofisik yang disebut “supersmarticle” dengan mendorong satu sama lain. Supersmarticle ini kemudian dapat bergerak secara mandiri. Jika sensor suara atau cahaya ditambahkan, maka dapat dikendalikan melalui stimulus.

Sistem baru ini masih dalam tahap awal, tetapi ide membuat robot dari mengelompokkan perangkat kecil memiliki potensi besar. Ini menyediakan kemampuan grup, dan dapat memimpin pada kontrol mekanis berbasis robot kecil. Pengelompokan robot kecil juga dapat memimpin pada lokomosi baru.

Dan Goldman adalah Profesor Keluarga Dunn di Sekolah Fisika Georgia Institute of Technology.

“Ini adalah robot yang sangat sederhana yang perilakunya didominasi oleh mekanika dan hukum fisika,” katanya. “Kami tidak mencari untuk menempatkan kontrol, penginderaan, dan komputasi yang canggih pada mereka. Ketika robot menjadi lebih kecil dan kecil, kami harus menggunakan prinsip mekanika dan fisika untuk mengendalikannya karena mereka tidak akan memiliki tingkat komputasi dan penginderaan yang kami butuhkan untuk kontrol konvensional.”

Penelitian ini dibangun atas studi staples konstruksi yang dituangkan ke dalam wadah dengan sisi yang dapat dilepas. Seorang mantan mahasiswa PhD dan sekarang anggota fakultas di University of California San Diego, Nick Gravish, kemudian melepas dinding wadah untuk menciptakan struktur yang dapat berdiri sendiri. Ia menyadari bahwa objek mekanis dapat dipasang bersama untuk menciptakan struktur yang dapat melakukan lebih banyak daripada komponen individu mereka.

“Robot yang terbuat dari robot sederhana lainnya menjadi visi,” kata Goldman. “Anda bisa membayangkan membuat robot di mana Anda akan menyesuaikan parameter geometris sedikit dan apa yang muncul adalah perilaku baru yang berkualitas.”

Will Savoie, asisten penelitian pascasarjana, menciptakan smarticles bertenaga baterai dari pencetak 3D. Mereka memiliki motor, sensor sederhana, dan beberapa kekuatan komputasi. Individu, smarticles tidak bisa melakukan banyak, tetapi mereka dapat berubah lokasi dan berinteraksi satu sama lain ketika ditempatkan dalam cincin.

“Meskipun tidak ada robot individu yang bisa bergerak sendiri, awan yang terdiri dari banyak robot bisa bergerak ketika mereka mendorong diri mereka sendiri dan menyusut ketika mereka menarik diri mereka sendiri,” menurut Goldman. “Jika Anda meletakkan cincin di sekitar awan robot kecil, mereka mulai menendang satu sama lain dan cincin yang lebih besar — yang kami sebut supersmarticle — bergerak secara acak.”

Peneliti juga menemukan bahwa mereka bisa mengendalikan gerakan robot dengan menggunakan sensor foto. Mereka dapat menghentikan lengan dari mengibaskan dengan sinar cahaya.

“Jika Anda miringkan senter dengan benar, Anda bisa menyoroti robot yang ingin tidak aktif, dan itu menyebabkan cincin meluncur ke arah atau menjauh dari itu, bahkan jika tidak ada robot yang diprogram untuk bergerak ke arah cahaya,” Goldman menjelaskan. “Itu memungkinkan pengendalian ensemble dengan cara yang sangat sederhana dan stokastik.”

Pengembangan baru ini akan membantu dalam penciptaan robot swarm yang terdiri dari banyak perangkat kecil. Mereka bisa diubah sehingga mereka berguna dalam berbagai situasi dan aplikasi yang berbeda. Angkatan Darat AS juga telah mengambil minat dalam proyek baru ini karena dapat membantu menciptakan robot yang dapat berubah bentuk yang dapat mengubah modalitas dan fungsinya.