Peneliti Mengembangkan Robot Lunak yang Digerakkan oleh Air Terinspirasi oleh Teripang

Tim peneliti di Departemen Teknik Mesin POSTECH telah mengembangkan aktuator lunak yang digerakkan oleh air dan dapat beroperasi sendiri, dan ini lebih cepat dan kuat daripada aktuator lunak konvensional. Tim ini dipimpin oleh Profesor Dong Sung Kim, Dr. Andrew Choi, dan Hyeonseok Han.

Penelitian ini diterbitkan di Jurnal Kimia Bahan A.

MCT dan Teripang

Pengembangan baru ini terinspirasi oleh jaringan kolagen yang dapat berubah (MCT) dari teripang. Tubuh teripang terbuat dari MCT, yang memungkinkan untuk mengeras atau melunak tergantung pada lingkungan sekitar. Modulus elastis dari teripang dapat berubah hingga 10 kali dalam beberapa detik, dan ini memungkinkan mereka untuk melewati celah kecil atau mengembang untuk mengancam predator. Mereka dapat melakukan ini dengan membentuk atau menghancurkan ikatan hidrogen dalam jaringan kolagen dengan mengontrol pengatur kimia.

Aktuator adalah kaku dan dapat mengubah keadaan fisiknya dengan menggunakan perubahan sinyal listrik, mirip dengan motor atau saklar. Beberapa aktuator lunak, di sisi lain, dapat merespons air dan menggunakannya sebagai sumber energi. Untuk robotik lunak yang memerlukan kebebasan gerakan, aktuator lunak dapat membantu dalam hal ini. Dengan demikian, aktuator lunak yang ada saat ini sering kali rapuh dan lambat, yang berarti tidak dapat diterapkan secara efektif.

Lebih Unggul daripada Aktuator Lunak Konvensional

Peneliti terinspirasi oleh MCT dari teripang, yang dapat berubah bentuk secara bebas dengan bereaksi dengan air. Mereka kemudian mengembangkan aktuator yang dapat diprogram dan berbasis pada hidrogel PNIPAAm bulk, yang sangat fleksibel. Ini menunjukkan gaya aktuator 200 kali lebih besar dan 300 kali lebih cepat daripada aktuator lunak konvensional yang mengandalkan air sebagai sumber energi. Aktuator ini bahkan dapat menggunakan air sebagai sumber energi ketika suhu 80 derajat Celsius.

Melalui berbagai tes, aktuator menunjukkan bahwa itu cukup kuat untuk memulihkan bentuk aslinya ketika dikenakan 300% regangan tarik.

Menurut tim, aktuator ini dapat digunakan di berbagai sektor, termasuk industri dan bidang biomedis. Ini juga dapat membuat perbedaan dalam robot industri, terutama dengan penjepit yang berfungsi sebagai lengan manusia dan mengangkat bahan. Robot jenis ini juga dapat menutup luka dan berfungsi sebagai jari-jari buatan.

“Robot lunak diaktifkan ketika bersentuhan dengan kelembaban dan fleksibel serta dapat berubah bentuk untuk beradaptasi dengan berbagai lingkungan,” jelas Profesor Dong Sung Kim. “Aktuator hidrogel yang baru dikembangkan ini sangat kuat dan bergerak cepat untuk memungkinkan operasi bahkan di tempat tanpa listrik dengan menggunakan energi kimia.”

Penelitian ini didukung oleh Program Peneliti Karir Tengah dan Program Pengembangan Teknologi Inti Biomedis yang didanai oleh Kementerian Sains dan ICT dan Yayasan Penelitian Nasional Korea, dan Proyek Alkimi yang didanai oleh Kementerian Perdagangan, Industri dan Energi.