Revolusi Eksplorasi Bawah Laut: Pleobot Brown University Mengungkap Rahasia Laut

Bayangkan sebuah jaringan robot canggih yang terhubung dan bergerak secara mandiri. Mereka beroperasi bersama, seperti balet akuatik yang rumit, menavigasi kegelapan laut, melakukan survei ilmiah yang rinci dan misi pencarian dan penyelamatan yang berisiko tinggi. Visi futuristik ini semakin dekat dengan kenyataan, berkat peneliti di Brown University, yang mempelopori pengembangan jenis baru robot navigasi bawah laut. Salah satu platform robotik, disebut Pleobot, adalah bintang dari studi mereka yang baru diterbitkan di Scientific Reports.

Krill, crustacea kecil yang berperan penting dalam ekosistem laut, adalah perenang luar biasa dengan kemampuan manuver, percepatan, dan belok yang luar biasa. Kemampuan atletik mereka yang luar biasa telah menginspirasi peneliti di Brown University untuk mengembangkan Pleobot – sebuah platform robotik yang terdiri dari tiga bagian yang diartikulasikan yang meniru gaya berenang metakronal yang khas dari krill.

“Pleobot memungkinkan kami untuk menyelidiki semua aspek berenang seperti krill yang membantu mereka unggul dalam manuver bawah laut,” kata Sara Oliveira Santos, seorang kandidat Ph.D. di Sekolah Teknik Brown dan penulis utama studi tersebut.

Tim peneliti bertujuan untuk menggunakan Pleobot sebagai alat komprehensif untuk memahami berenang seperti krill dan mengoptimalkan potensi 100 juta tahun evolusi untuk merancang robot yang lebih baik untuk navigasi laut.

Mekanika Pleobot: Meniru Keajaiban Berenang Krill

Proyek Pleobot adalah kolaborasi internasional antara Brown University dan Universidad Nacional Autónoma de México. Bersama, mereka memecahkan misteri tentang bagaimana krill, yang dikenal sebagai perenang metakronal, menavigasi lingkungan laut yang kompleks dan melakukan migrasi vertikal yang kolosal lebih dari 1.000 meter dua kali sehari – setara dengan menumpuk tiga Gedung Empire State.

“Kami memiliki cuplikan mekanisme yang mereka gunakan untuk berenang secara efisien, tetapi kami tidak memiliki data komprehensif,” jelas Nils Tack, seorang asisten postdoktor di laboratorium Wilhelmus di Brown University.

Tim telah membangun dan memprogram Pleobot untuk meniru gerakan kaki krill dan mengubah bentuk apendiks, memberikan pemahaman yang lebih dalam tentang interaksi fluida-struktur pada tingkat apendiks.

Mempelopori Masa Depan Kendaraan Bawah Laut Otonom

Menurut peneliti, teknik berenang metakronal memungkinkan krill untuk manuver dengan luar biasa, menampilkan penerapan berurutan dari kaki renang mereka dalam gerakan gelombang. Karakteristik ini adalah sesuatu yang mereka percaya dapat diintegrasikan ke dalam sistem swarm yang dapat diterapkan di masa depan. Monica Martinez Wilhelmus, Asisten Profesor Teknik di Brown University, menyatakan, “Dengan memahami interaksi fluida-struktur pada tingkat apendiks, kami dapat membuat keputusan yang tepat tentang desain masa depan.

Sistem swarm robotik masa depan ini dapat memetakan lautan di Bumi, berpartisipasi dalam misi pencarian dan penyelamatan yang luas, atau bahkan menjelajahi lautan bulan di tata surya kita, seperti Europa. Wilhelmus menambahkan, “Krill agregat adalah contoh yang sangat baik dari swarm di alam… Studi ini adalah titik awal dari tujuan penelitian jangka panjang kami untuk mengembangkan generasi berikutnya dari kendaraan bawah laut otonom.”

Signifikansi Desain Pleobot

Konstruksi Pleobot melibatkan tim multidisiplin yang berspesialisasi dalam mekanika fluida, biologi, dan mekatronika. Komponennya terutama terdiri dari bagian yang dapat dicetak 3D, dan desainnya adalah sumber terbuka. Peneliti telah mereplikasi gerakan buka-tutup dari sirip biramus krill, yang diyakini sebagai yang pertama untuk platform seperti itu. Model ini dibangun sepuluh kali lipat dari ukuran krill, yang biasanya seukuran klip kertas, memungkinkan pengamatan dan analisis yang lebih akurat.

“Dalam studi yang diterbitkan, kami mengungkap jawaban untuk salah satu dari banyak mekanisme berenang krill yang tidak diketahui: bagaimana mereka menghasilkan angkat agar tidak tenggelam saat berenang maju,” kata Oliveira Santos. “Kami dapat menemukan mekanisme itu dengan menggunakan robot,” tambah Yunxing Su, seorang asisten postdoktor di laboratorium. Mereka menemukan bahwa daerah tekanan rendah di bagian belakang kaki renang menyumbang pada peningkatan gaya angkat selama gerakan kaki yang bergerak, temuan penting untuk memahami dan meniru berenang krill yang efisien.

Tim Brown University yang mempelopori pekerjaan dengan Pleobot menandai lompatan besar dalam upaya mengembangkan generasi berikutnya dari kendaraan bawah laut otonom. Kemungkinan tampaknya sebesar lautan yang akan dijelajahi oleh robot ini.