Robot Twisted Dapat Menavigasi Labirin Kompleks Tanpa Campur Tangan Manusia atau Perangkat Lunak

Tim peneliti dari North Carolina State University dan University of Pennsylvania telah mengembangkan robot lunak yang dapat menavigasi lingkungan kompleks tanpa intervensi manusia atau perangkat lunak komputer.

Makalah yang berjudul “Twisting for Soft Intelligent Autonomous Robot in Unstructured Environments,” dipublikasikan di Proceedings of the National Academy of Sciences.

Demonstrasi Kecerdasan Fisik

Jie Yin adalah penulis utama makalah penelitian dan profesor asosiasi teknik mesin dan aerospace di NC State.

“Robot lunak ini menunjukkan konsep yang disebut ‘kecerdasan fisik,’ yang berarti bahwa desain struktural dan bahan pintar memungkinkan robot lunak untuk menavigasi berbagai situasi, bukan kecerdasan komputasi,” kata Yin.

Robot lunak ini dibuat dengan liquid crystal elastomers berbentuk pita yang terdistorsi. Ketika pita ditempatkan pada permukaan yang memiliki suhu setidaknya 55 derajat Celsius, bagian pita yang menyentuh permukaan akan mengkerut. Pada saat yang sama, bagian pita yang terkena udara tetap sama. Hal ini menyebabkan gerakan bergulir, dan semakin panas permukaan, semakin cepat robot bergulir.

“Hal ini telah dilakukan sebelumnya dengan batang yang halus, tetapi bentuk itu memiliki kelemahan — ketika menemui objek, hanya berputar di tempat,” kata Yin. “Robot lunak yang kami buat dalam bentuk pita yang terdistorsi mampu menavigasi hambatan tanpa campur tangan manusia atau komputer.”

Mencapai Navigasi Tanpa Perangkat Lunak

Robot ini dapat melakukan ini dengan dua cara. Ketika satu ujung pita menemui objek, akan berputar sedikit untuk menavigasi sekitar hambatan. Ketika bagian tengah robot menemui objek, akan “menyentak,” yang merupakan pelepasan energi deformasi yang disimpan dengan cepat yang menyebabkan pita melompat sedikit dan mengarahkan diri sebelum mendarat. Pita dapat menyentak lebih dari satu kali sebelum menemukan orientasi yang tepat yang memungkinkan menavigasi hambatan.

“Dalam arti ini, ini sangat mirip dengan penghisap debu robotik yang banyak orang gunakan di rumah mereka,” kata Yin. “Kecuali robot lunak yang kami buat mengambil energi dari lingkungannya dan beroperasi tanpa pemrograman komputer.”

Yao Zhao adalah penulis pertama makalah dan peneliti postdoctoral di NC State.

“Dua tindakan, berputar dan menyentak, yang memungkinkan robot menavigasi hambatan beroperasi pada gradien,” kata Zhao. “Sentakan paling kuat terjadi jika objek menyentuh pusat pita. Tetapi pita masih akan menyentak jika objek menyentuh pita di luar pusat, hanya saja kurang kuat. Dan semakin jauh dari pusat, semakin kurang kuat sentakan, sampai mencapai sepertiga terakhir dari panjang pita, yang tidak menghasilkan sentakan sama sekali.”

Tim peneliti melakukan beberapa eksperimen yang menunjukkan bagaimana robot seperti pita dapat menavigasi berbagai lingkungan labirin. Mereka juga menunjukkan bahwa robot lunak akan bekerja efektif di lingkungan gurun karena dapat memanjat dan menuruni lereng pasir longgar.

“Ini menarik, dan menyenangkan untuk dilihat, tetapi yang lebih penting adalah memberikan wawasan baru tentang bagaimana kita dapat merancang robot lunak yang mampu memanen energi panas dari lingkungan alami dan menavigasi lingkungan kompleks, tidak terstruktur seperti jalan dan gurun yang keras.” kata Yin.

Makalah ini juga ditulis bersama oleh mahasiswa Ph.D. NC State Yinding Chi, Yaoye Hong, dan Yanbin Li; serta Shu Yang, yang merupakan Joseph Bordogna Professor of Materials Science and Engineering di University of Pennsylvania.