Bayangkan lebah robot kecil yang menderu di sekitar ladang bunga liar, membantu lebah sungguhan melakukan tugas penting mereka dalam penyerbukan puluhan tahun mendatang. Itu adalah visi yang telah dikerjakan oleh Laboratorium Microrobotika Harvard selama bertahun-tahun. Rintangan? Sampai baru-baru ini, hanya pendaratan yang dikuasai oleh Harvard RoboBee adalah pendaratan kecelakaan.
Peneliti Harvard sekarang telah membekali RoboBee kecil mereka dengan empat anggota tubuh pendaratan panjang dan anggun yang terinspirasi dari kaki lalat bangau. (Lalat bangau adalah serangga yang menakutkan tetapi tidak berbahaya yang terlihat seperti laba-laba terbang dan orang sering salah mengidentifikasi sebagai nyamuk raksasa). Seperti yang dijelaskan dalam sebuah studi yang diterbitkan Rabu dalam jurnal Science Robotics, pendaratan lembut membawa RoboBees satu langkah lebih dekat ke aplikasi praktis yang hari ini akan terlihat seperti film fiksi ilmiah, seperti pemantauan lingkungan, pengawasan bencana, penyerbukan buatan, atau bahkan manipulasi organisme yang sensitif.
Sebelumnya, jika kami ingin mendarat, kami akan mematikan kendaraan sedikit di atas tanah dan hanya menjatuhkannya, dan berdoa agar akan mendarat tegak dan aman,” jelas Christian Chan, seorang mahasiswa PhD di Sekolah Teknik dan Ilmu Terapan Universitas Harvard dan salah satu penulis studi, dalam sebuah pernyataan Harvard.
Sebuah koin, versi lama dari RoboBee, RoboBee saat ini, dan lalat bangau. © Harvard
Dipimpin oleh Robert Wood, seorang profesor teknik dan ilmu terapan Harvard, Chan dan rekan-rekannya mencari inspirasi untuk desain pendaratan baru dalam database Museum Zoologi Perbandingan universitas. Mereka akhirnya memilih morfologi lalat bangau, melengkapi RoboBee dengan empat kaki panjang dan bersendi untuk pendaratan yang lebih lembut. Pembaruan juga termasuk pengontrol yang ditingkatkan (otak robot) untuk mengurangi kecepatan pendekatan pendaratan robot kecil. Kombinasi ini sekarang menghasilkan “jatuh dengan lembut,” seperti yang dijelaskan dalam pernyataan itu.
Versi sebelumnya dari RoboBee kesulitan melakukan pendaratan terkendali karena pusaran udara yang dihasilkan dari sayapnya yang bergetar menciptakan ketidakstabilan dekat dengan tanah. Ini adalah masalah yang disebut “efek tanah” yang juga dialami oleh helikopter. Kecuali mungkin lebih menantang bagi RoboBee karena beratnya 0,004 ons (1/10 gram), dan rentang sayapnya hanya 1,2 inci (3 sentimeter).
“Pendaratan sukses dari setiap kendaraan terbang bergantung pada meminimalkan kecepatan saat mendekati permukaan sebelum dampak dan menyerap energi dengan cepat setelah dampak,” jelas Nak-seung Patrick Hyun, mantan peneliti pasca doktoral Harvard dan sekarang profesor asisten di Sekolah Teknik Elektro dan Komputer Universitas Purdue. “Bahkan dengan kelopak sayap kecil RoboBee, efek tanah tidak bisa diabaikan saat terbang dekat dengan permukaan, dan situasinya bisa menjadi lebih buruk setelah dampak saat bergetar dan berguling.” Hyun memimpin uji pendaratan RoboBee di permukaan padat dan daun, seperti serangga sungguhan.
Para peneliti menguji kemampuan RoboBee untuk mendarat di daun. © Harvard
Kaki lalat bangau dan pengontrol yang diperbarui juga melindungi aktuator piezoelektrik yang rapuh dari RoboBee—setara dengan otot serangga. “Kekurangan utama aktuator piezoelektrik untuk microrobots adalah kerapuhannya dan daya tahan retak yang rendah,” jelas para peneliti dalam studi tersebut. “Kaki yang lentur membantu melindungi aktuator piezoelektrik yang rentan dari patahan yang disebabkan oleh tabrakan saat pendaratan kecelakaan.”
Ke depan, tim bertujuan memberikan sensor, daya, dan otonomi kontrol pada RoboBee—apa yang disebut pernyataan itu sebagai “sang suci tiga tongkat” yang akan mendekatkan aplikasi praktis yang tampaknya sulit dicapai itu lebih dekat dengan kenyataan.