RoboBee, Robot Berukuran Serangga Bisa Terbang Dan Berenang

Biasanya, ketika Anda mencelupkan robot terbang kecil di dalam air, yang Anda dapatkan adalah sebuah robot kecil yang tenggelam. Insinyur di Sekolah Teknik dan Sains Terapan (School of Engineering and Applied Science - SEAS) Harvard John A. Paulson ingin mengubah itu dengan RoboBee, yang telah mengklaim gelar pertama robot berukuran serangga yang bisa berenang serta terbang.

Membangun sebuah mesin yang dapat beroperasi baik di udara dan bawah air adalah sebuah latihan dalam kontradiksi. Sebuah pesawat pesawat harus ringan, sementara lambung kapal selam harus kuat. Sebuah pesawat harus langsing, sementara kapal selam yang terbaik adalah ketika berbentuk seperti ikan paus atau silinder gemuk. Di atas itu semua, sebuah pesawat membutuhkan sayap untuk mengangkat, sementara kapal selam perlu kelicinan untuk mengurangi hambatan. Meskipun berbagai insinyur telah bekerja selama puluhan tahun untuk membuat kapal selam terbang, hasilnya selalu menjadi sesuatu yang bukan sebuah pesawat yang sangat baik, atau kapal selam yang sangat baik.

Namun, Allah SWT telah memecahkan masalah itu jutaan tahun yang lalu dengan menciptakan burung laut yang bisa menyelam di bawah air dan berenang untuk jarak yang cukup sebelum datang dengan ikan yang bagus untuk disantap. Berangkat dari contoh-contoh seperti inilah tim SEAS mendapatkan inspirasi - khususnya, untuk burung puffin, yang berubah dari penerbang menjadi perenang dengan mengadaptasi gerakan mengepakkan sayapnya untuk propulsi air. Dengan menggunakan teori, komputasi, dan studi eksperimental, mahasiswa pascasarjana Kevin Chen mengatakan tim mampu menentukan bahwa satu-satunya perbedaan utama dalam dua mode propulsi adalah kecepatan gerakan sayap. Ini adalah perubahan yang sederhana yang mereka sadari bahwa RoboBee Harvard benar-benar memiliki potensi baik untuk terbang dan berenang.

Lebih kecil dari penjepit kertas, RoboBee beratnya hanya 80 miligram dan terbuat dari lapisan datar serat karbon laser-cut disatukan engsel dengan plastik yang tertanam untuk membentuk sebuah frame dan menggunakan aktuator piezoelektrik guna mengepakkan sayap tipis seperti plastik pada 120 hentakan per detik. Untuk menghemat berat, tenaga berasal dari sumber eksternal dengan cara menambatkan kawat.

Robobee begitu ringan sehingga tidak dapat menembus tegangan permukaan air, sehingga setiap upaya untuk mendarat dan menyelam akan menjadikan robot kecil ini mengepak-ngepakkan sayapnya di atas air seperti kutu yang terjebak menunggu ikan pemangsa lapar yang lewat. Untuk mengatasi ini, tim menggunakan solusi yang agak janggal dari pengaturan RoboBee pada sudut atas air, mematikan tenaga, dan membiarkannya jatuh dengan kekuatan yang cukup untuk menembus dan tenggelam.

Pada titik ini, modifikasi dilakukan RoboBee dan mangkuk air eksperimental. Sejak robot ini ditopang listrik, tim harus mencegah air dari menyebabkan korslet. Untuk tujuan percobaan, tim menggunakan air deionisasi atau air murni yang semua ion mineralnya telah dihilangkan. Berlawanan dengan kepercayaan yang umum, air murni adalah konduktor yang sangat miskin listrik. Ion mineral ini terlarut di dalamnya yang benar-benar membawa arus. Dengan menghapus ion, tim mengurangi kemungkinan arus pendek. Untuk lebih meningkatkan banyak hal, RoboBee selanjutnya diisolasi oleh lapisan sambungan listrik dengan lem.

Masalah berikutnya adalah kepadatan. Karena air hampir 1000 kali lebih padat daripada udara, kecepatan sayap mengepak harus dikurangi - sebagaimana burung puffin - untuk mencegah mereka dari terputus tiba-tiba. Dalam hal ini, dari 120 kepakan per detik diturunkan ke sembilan kepakan per detik. Kemudi dicapai dengan mengubah sudut hantaman sayap. Hasilnya adalah sebuah robot terbang yang terlihat seperti di rumah bawah air sebagai serangga air.

Tim mengatakan bahwa langkah berikutnya dalam pengembangan RoboBee adalah untuk menemukan cara melakukan itu dengan cukup aman guna menghasilkan daya angkat untuk transisi dari air kembali ke udara untuk menyelesaikan mata rantai.

"Apa yang benar-benar menarik tentang penelitian ini adalah bahwa analisis kami mengepakkan sayap penggerak tidak terbatas pada skala kendaraan serangga," kata Chen. "Dari serangga skala milimeter ke ikan skala meter dan burung, mengepakkan penggerak yang mencakup berbagai ukuran. Strategi ini memiliki potensi untuk disesuaikan dengan desain robot udara-air yang lebih besar."

Hasil tim SEAS disajikan dalam sebuah makalah pada Konferensi Internasional tentang Kecerdasan Sistem dan Robot.

Video di bawah ini memperlihatkan RoboBee yang berenang sedang breaksi.


(harvard/teknofolder)