Saksikan: Kawanan Robot “Seperti Semut” Mengangkat Benda Berat Dengan Kekuatan Yang Sangat Besar
Perangkat/Yang dan Won dkk.
Kawanan robot mikro yang dikembangkan di Korea Selatan melakukan tugas-tugas seperti mengangkut benda dan membuka sumbatan tabung menggunakan medan magnet. Terinspirasi oleh semut, robot-robot ini menjanjikan aplikasi medis namun memerlukan kemajuan otonomi lebih lanjut.
Para ilmuwan di Korea Selatan telah mengembangkan sekumpulan robot magnetis kecil yang bekerja sama seperti semut untuk mencapai prestasi yang sangat besar, termasuk melintasi dan mengambil objek yang ukurannya berkali-kali lipat.
Menurut sebuah penelitian yang diterbitkan pada 18 Desember di jurnal Perangkat oleh Cell Press, robot beroperasi di bawah medan magnet yang berputar, memungkinkan mereka mengatasi tantangan kompleks yang sulit ditangani oleh satu robot. Penerapan potensialnya mencakup penyediaan perawatan invasif minimal untuk arteri yang tersumbat dan melakukan manuver sampel biologis secara tepat di lingkungan yang menuntut.
Kemampuan Beradaptasi dan Performa Tinggi dalam Pengujian
“Kemampuan beradaptasi yang tinggi dari kawanan mikrorobot terhadap lingkungannya dan tingkat otonomi yang tinggi dalam pengendalian kawanan sangatlah mengejutkan,” kata penulis Jeong Jae Wie dari Departemen Teknik Organik dan Nano di Universitas Hanyang di Seoul, Korea Selatan.
Wie dan rekannya menguji seberapa baik kawanan mikrorobot dengan konfigurasi perakitan berbeda melakukan berbagai tugas. Mereka menemukan bahwa gerombolan dengan rakitan rasio aspek tinggi dapat memanjat rintangan lima kali lebih tinggi dari panjang tubuh satu mikrorobot dan melemparkan diri mereka sendiri, satu per satu, melewati rintangan.
Robot melintasi mengangkat dan membimbing benda. Kredit: Perangkat/Yang dan Won dkk.
Segerombolan besar yang terdiri dari 1.000 mikrorobot dengan kepadatan pengepakan yang tinggi membentuk rakit yang mengapung di atas air dan membungkus dirinya di sekitar pil yang beratnya 2.000 kali lebih berat dari masing-masing robot, sehingga memungkinkan kawanan tersebut mengangkut obat melalui cairan.
Di lahan kering, segerombolan robot berhasil mengangkut muatan 350 kali lebih berat dari masing-masing individu, sementara segerombolan robot mikro lainnya mampu membuka sumbatan tabung yang menyerupai pembuluh darah yang tersumbat. Akhirnya, melalui gerakan berputar dan menyeret orbital, tim Wie mengembangkan sistem yang memungkinkan kawanan robot memandu gerakan organisme kecil.
Inspirasi dari Alam dan Desain Unik
Para ilmuwan semakin tertarik untuk mempelajari bagaimana kawanan robot dapat mencapai tujuan secara kolektif, terinspirasi oleh cara semut bersatu untuk menjembatani celah di jalan atau berkumpul dalam bentuk rakit untuk bertahan hidup dari banjir. Demikian pula, bekerja sama membuat robot lebih tahan terhadap kegagalan—bahkan jika beberapa anggota kelompok gagal mencapai tujuan, sisanya tetap melakukan gerakan terprogram hingga cukup banyak anggota yang berhasil.
Membimbing seekor semut dan banyak lagi. Kredit: Perangkat/Yang dan Won dkk.
“Penelitian robotika gerombolan sebelumnya berfokus pada robot berbentuk bola, yang berkumpul melalui kontak titik-ke-titik,” kata Wie. Dalam studi ini, para peneliti merancang sekumpulan mikrorobot berbentuk kubus, yang memiliki daya tarik magnet yang lebih kuat karena area permukaan yang lebih besar—seluruh permukaan setiap kubus—dapat bersentuhan.
Setiap mikrorobot memiliki tinggi 600 mikrometer dan terdiri dari badan epoksi yang tertanam dengan partikel feromagnetik neodymium-iron-boron (NdFeB), yang memungkinkannya merespons medan magnet dan berinteraksi dengan mikrorobot lainnya. Dengan memberi daya pada robot dengan medan magnet yang dihasilkan dengan memutar dua magnet yang terhubung, gerombolan tersebut dapat berkumpul sendiri. Para peneliti memprogram robot untuk berkumpul dalam konfigurasi berbeda dengan memvariasikan sudut magnetisasi robot.
“Kami mengembangkan metode produksi massal yang hemat biaya menggunakan cetakan replika dan magnetisasi di lokasi, memastikan profil geometri dan magnetisasi yang seragam untuk kinerja yang konsisten,” kata Wie.
“Meskipun hasil penelitian ini menjanjikan, kawanan ini memerlukan tingkat otonomi yang lebih tinggi sebelum mereka siap untuk diterapkan di dunia nyata,” kata Wie.
“Kawanan mikrorobot magnetik memerlukan kontrol magnetik eksternal dan tidak memiliki kemampuan untuk secara mandiri menavigasi ruang yang kompleks atau terbatas seperti arteri sebenarnya,” katanya. “Penelitian di masa depan akan fokus pada peningkatan tingkat otonomi kawanan mikrorobot, seperti kontrol umpan balik secara real-time atas gerakan dan lintasan mereka.”
Referensi: “Kecerdasan kawanan magnetik dari rakitan mikrorobot yang diproduksi secara massal dan dapat diprogram untuk pelaksanaan tugas serbaguna” oleh Kijun Yang, Sukyoung Won, Jeong Eun Park, Jisoo Jeon, dan Jeong Jae Wie, 18 Desember 2024, Perangkat.
DOI: 10.1016/j.device.2024.100626
