Ilmuwan Membuat Robot Ringan yang Terinspirasi dari Sendi Laba-Laba

Ilmuwan di Max Planck Institute for Intelligent Systems di Jerman dan di University of Colorado Boulder di Amerika Serikat telah mengembangkan robot ringan baru dengan menggunakan prinsip-prinsip sendi laba-laba.

Penelitian yang berjudul “Spider-inspired electrohydraulic actuators for fast, soft-actuated joints” diterbitkan di Advanced Science.

Laba-laba sering menjadi inspirasi di bidang robotika, terutama karena mereka menggerakkan kaki mereka melalui mekanisme aktuator hidrolik saat berburu mangsa, yang para ilmuwan coba terapkan pada robot.

Dengan menggunakan prinsip-prinsip ini, tim ilmuwan dapat menggerakkan robot yang terartikulasi tanpa komponen yang berat dan penghubung, yang membantu menghindari mereka menjadi terlalu berat dan meningkatkan portabilitas dan kecepatan.

Karena struktur sederhana yang digunakan dalam konstruksinya, robot dapat melompat 10 kali tingginya.

https://www.youtube.com/watch?v=XtZSv7ZcoxY

Sendi SES

Ilmuwan tersebut mengandalkan Sendi Electrohydraulic Soft-actuated yang terinspirasi laba-laba, atau sendi SES, untuk mencapai kinerja tinggi pada robot. Sendi ini dapat dikonfigurasi dalam berbagai cara, bahkan di luar arachno-bot.

Makalah penelitian tersebut menjelaskan tentang sendi bidireksional, lengan buatan multi-segment, dan pegangan tiga jari, yang dapat digunakan untuk menggenggam dan mengangkat benda. Semua ciptaan tersebut memiliki karakteristik yang sama. Mereka ringan, sederhana, dan menunjukkan kinerja tinggi, yang membuatnya berguna untuk sistem robotik yang memerlukan gerakan cepat dan berinteraksi dengan lingkungan yang berbeda.

Sendi SES didasarkan pada teknologi HASEL yang sebelumnya ditemukan oleh tim untuk membangun otot buatan. Sendi SES meniru mekanisme eksoskeleton yang memiliki elemen kaku dan lunak, mirip dengan cara laba-laba mengeluarkan kaki melalui gaya hidrolik.

Mengembangkan Robot yang Terinspirasi Laba-Laba

Ilmuwan tersebut pertama-tama menciptakan kantong fleksibel yang terbuat dari film plastik tipis, yang diisi dengan dielektrik cair. Elektroda kemudian ditempatkan di setiap sisi kantong, dan kantong tersebut berfungsi sebagai aktuator, dengan kekuatan hidrolik yang dihasilkan melalui gaya elektrostatik.

Kantong tersebut terhubung ke sendi rotary, dan ketika tegangan tinggi diterapkan antara elektroda, dielektrik cair bergeser di dalam kantong dan sendi tersebut fleksibel. Sendi SES dapat berputar hingga 70 derajat, yang menghasilkan torsi tinggi, dan mereka dapat kembali ke posisi awal dengan mudah.

Christoph Keplinger adalah Direktur Departemen Bahan Robotik di Max Planck Institute for Intelligence Systems.

“Sendi SES sangat sederhana dan ringan, karena tidak ada komponen periferal yang menambah berat robot,” kata Keplinger. “Banyak aplikasi untuk robot lunak memerlukan aktuator yang serbaguna. Sendi laba-laba ini memungkinkan kinerja tinggi dan mengonsumsi sedikit daya, mereka mudah dan murah dibuat—plastik yang kami gunakan untuk kemasan makanan—dan produksinya dapat diskalakan dengan mudah. Ini semua adalah kualitas yang kritis untuk desain robot, yang dapat bergerak dalam banyak cara yang berbeda dan memanipulasi berbagai benda tanpa merusaknya.”

Ilmuwan tersebut mendemonstrasikan keunggulan sendi SES melalui penerapan pegangan tiga jari. Jika pegangan tersebut bergantung pada struktur seperti otot, maka akan terhalang saat mencoba menggenggam benda. Namun dengan sendi SES sebagai engsel, ruang yang dibutuhkan jauh lebih sedikit.

Nicholas Kellaris adalah penulis utama makalah tersebut.

“Penelitian ini menonjol karena kami dapat menggunakan berbagai bahan, bahkan plastik yang digunakan untuk membuat kantong keripik untuk menciptakan kantong-kantong tersebut,” kata Kellaris. “Dengan demikian, kami dapat menerapkan sendi SES dalam berbagai geometri dengan karakteristik aktuator yang disesuaikan secara khusus.”

Phillip Rothemund adalah penulis kedua dari publikasi tersebut.

“Tujuan akhir penelitian kami bukanlah membuat robot laba-laba,” tambah Rothemund. “Kami ingin mengembangkan sendi aktif yang canggih, yang dapat dipasang pada jenis robot apa pun.”