Lebah robot: peneliti mengembangkan robot yang mampu terbang ke segala arah

Untuk pertama kalinya di dunia, peneliti di Washington State University (WSU) telah merancang lebah robot, bernama Bee++, yang mampu terbang stabil di semua arah, termasuk gerakan memutar yang rumit yang dikenal sebagai yaw. Ini adalah kemajuan menarik dalam bidang robotika, yang dimungkinkan oleh konvergensi desain inovatif dan algoritma kontrol kompleks, memiliki berbagai aplikasi potensial mulai dari polinasi buatan hingga pemantauan lingkungan dan upaya pencarian dan penyelamatan.

Prototipe Bee++, yang dibangun dengan empat sayap serat karbon dan mylar dan empat aktuator ringan, masing-masing mengontrol sayap, mewakili kemajuan signifikan dalam robotika. Ini adalah yang pertama dari jenisnya untuk mencapai enam derajat kebebasan gerak yang diamati pada serangga terbang. Tim yang dipimpin oleh Néstor O. Pérez-Arancibia, profesor asosiasi Flaherty di Sekolah Teknik Mesin dan Bahan WSU, menerbitkan penelitian mereka di IEEE Transactions on Robotics dan mempresentasikan temuan mereka di Konferensi Internasional IEEE tentang Robotika dan Otomasi.

“Peneliti telah mencoba mengembangkan serangga terbang buatan selama lebih dari 30 tahun,” kata Pérez-Arancibia. Pembuatan robot kecil ini tidak hanya memerlukan desain unik tetapi juga pengembangan pengontrol canggih yang meniru fungsi otak serangga. “Ini adalah campuran desain robotika dan kontrol,” tambahnya, menekankan pentingnya menciptakan ‘otak buatan’ untuk robot kecil ini.

Mengatasi Beberapa Keterbatasan

Ciptaan pertama tim WSU adalah lebah robot bersayap dua. Namun, itu terbatas dalam gerakannya. Untuk mengatasi keterbatasan ini, Pérez-Arancibia dan mahasiswa PhD-nya membangun robot bersayap empat yang cukup ringan untuk lepas landas pada 2019. Robot itu dapat melakukan manuver kompleks, pitching dan rolling, dengan mengepakkan sayapnya dalam pola yang berbeda.

Pengintegrasian kontrol yaw, bagaimanapun, menyajikan tantangan signifikan. “Jika Anda tidak bisa mengontrol yaw, Anda sangat terbatas,” kata Pérez-Arancibia, menjelaskan bahwa tanpa itu, robot akan berputar tak terkendali, kehilangan orientasi, dan jatuh. Ia menekankan bahwa semua derajat gerakan sangat penting untuk manuver menghindar atau melacak objek.

Mengambil inspirasi dari serangga, tim memperkenalkan desain di mana sayap mengepak dalam bidang yang miring. Mereka juga meningkatkan frekuensi kepakan sayap dari 100 menjadi 160 kali per detik. “Bagian dari solusi adalah desain fisik robot, dan kami juga menciptakan desain baru untuk pengontrol — otak yang memberitahu robot apa yang harus dilakukan,” tambahnya.

Pada 95 mg dengan rentang sayap 33-milimeter, Bee++ lebih besar dari lebah sungguhan dan saat ini hanya mampu terbang otonom selama sekitar lima menit pada satu waktu. Namun, keterbatasan ini tidak mengurangi semangat tim. Mereka bekerja untuk mengembangkan jenis robot serangga lainnya, termasuk robot perayap dan robot peniru serangga anggang-anggang.

Pengembangan Bee++, yang merupakan manifestasi dari nilai biomimikri dan inovasi, telah didukung oleh berbagai organisasi, termasuk National Science Foundation, DARPA, WSU Foundation, dan Palouse Club melalui program Cougar Cage WSU. Dengan pekerjaan perintis ini, masa depan robotika terlihat cerah, penuh dengan janji akan pengembangan lebih lanjut yang mengesankan.