Peneliti Mengembangkan RoboBee yang Kuat dengan Otot Lunak

Peneliti di Laboratorium Mikrorobotika Harvard di Sekolah Teknik dan Ilmu Terapan John A. Paulson (SEAS), bersama dengan Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, telah mengembangkan RoboBee yang ditenagai oleh otot lunak buatan. Mikrorobot ini dapat menabrak dinding, jatuh ke tanah, dan bertabrakan dengan RoboBee lainnya tanpa mengalami kerusakan. Dalam apa yang merupakan momen besar bagi robotika, RoboBee adalah mikrorobot pertama yang ditenagai oleh aktuator lunak yang dapat mencapai penerbangan terkontrol.

Yufeng Chen adalah penulis pertama makalah dan mantan mahasiswa pascasarjana dan fellow di SEAS.

“Telah ada dorongan besar di bidang mikrorobotika untuk membuat robot mobil dari aktuator lunak karena mereka sangat tangguh,” kata Chen. “Namun, banyak orang di bidang ini telah skeptis bahwa mereka dapat digunakan untuk robot terbang karena kepadatan daya aktuator tersebut tidak cukup tinggi dan mereka sangat sulit dikendalikan. Aktuator kami memiliki kepadatan daya dan kemampuan kontrol yang cukup tinggi untuk mencapai penerbangan melayang.”

Penelitian ini diterbitkan di Nature.

Masalah yang Dihadapi

Salah satu masalah yang dihadapi oleh peneliti adalah kepadatan daya. Mereka melihat ke aktuator lunak yang digerakkan oleh listrik yang dikembangkan di laboratorium David Clarke, Profesor Materials Extended Tarr Family. Aktuator lunak ini dibuat dengan menggunakan elastomer dielektrik, yang merupakan bahan lunak yang memiliki sifat isolasi yang kuat. Ketika medan listrik diterapkan, elastomer dielektrik ini berubah bentuk.

Setelah memperbaiki konduktivitas elektroda, aktuator ini dapat dioperasikan pada 500 Hertz. Ini serupa dengan aktuator kaku yang digunakan sebelumnya pada robot.

Salah satu masalah lain dengan aktuator lunak adalah bahwa sistem ini sering menjadi tidak stabil. Untuk mengatasi hal ini, peneliti mengembangkan kerangka udara yang ringan. Ini terdiri dari sepotong benang pengikat vertikal untuk mencegah aktuator dari pembengkokan.

Kemampuan Penerbangan

Dalam skala kecil robot, aktuator lunak dapat dipertukarkan dan dirakit dengan mudah. Peneliti mengembangkan beberapa model RoboBee yang ditenagai oleh otot lunak untuk menunjukkan kemampuan penerbangan yang berbeda.

Salah satu model memiliki dua sayap, dan dapat lepas landas dari tanah. Namun, model ini tidak memiliki kontrol lebih lanjut. Model dengan empat sayap dan dua aktuator dapat terbang di lingkungan yang sibuk. Dalam satu penerbangan, RoboBee dapat menghindari beberapa tabrakan.

Elizabeth Farrell Helbling adalah mantan mahasiswa pascasarjana di SEAS, dan dia adalah co-penulis makalah.

“Salah satu kelebihan robot skala kecil dan berat rendah adalah ketangguhannya terhadap dampak eksternal,” katanya. “Aktuator lunak menyediakan kelebihan tambahan karena dapat menyerap dampak lebih baik daripada strategi aktuator tradisional. Ini akan berguna dalam aplikasi potensial seperti terbang melalui puing-puing untuk misi pencarian dan penyelamatan.”

Model lainnya adalah RoboBee dengan delapan sayap dan empat aktuator. Ini dapat melakukan penerbangan melayang yang terkendali, yang merupakan pertama kalinya ditunjukkan oleh mikrorobot terbang yang ditenagai oleh otot lunak.

Apa yang Selanjutnya?

Peneliti sekarang sedang mencari untuk meningkatkan efisiensi RoboBee yang ditenagai oleh otot lunak. Ini masih memiliki jalan panjang sebelum mengejar robot terbang tradisional.

Robert Wood adalah Profesor Teknik dan Ilmu Terapan Charles River di SEAS. Dia juga merupakan anggota inti Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering dan penulis senior makalah.

“Aktuator lunak dengan sifat otot dan aktivasi listrik merupakan tantangan besar dalam robotika,” kata Profesor Wood. “Jika kita bisa merancang otot buatan dengan kinerja tinggi, langit adalah batas untuk apa yang bisa kita bangun.”