Bagaimana Robotika Dapat Mengambil Inspirasi Dari Alam

Dari menjadi sumber hiburan bagi penulis fiksi ilmiah hingga menjadi alat pengembangan bagi masyarakat manusia, robot, dan robotika telah menempuh jarak yang panjang. 

Antara 2016 dan 2028, pasar robotika global diperkirakan akan tumbuh dari hampir US$23 miliar menjadi lebih dari US$45 miliar. Pada awalnya, robotika dianggap sebagai sesuatu yang akan tetap terbatas pada ruang industri. 

Sebaliknya, lebih dari setengah pasar robotika kini terdiri dari robotika layanan. Saat ini, robot digunakan secara luas di industri otomotif, industri kimia, industri listrik/elektronik, industri makanan, industri medis, dan lain-lain. Lebih inovatif lagi, penyedia robotika memastikan penggunaannya di bidang tradisional seperti pertanian, pekerjaan rumah tangga, dan hiburan. 

Meskipun benar bahwa peran robotika telah transformatif di banyak bidang konvensional, bisakah ia belajar satu atau dua hal dari dunia di sekitar kita? Hari ini, kita akan melihat secara dekat skenario di mana robotika dapat mengambil inspirasi dari alam. 

Bagaimana Robotika Bio-Inspirasi Dapat Memperkaya Diri Dari Kumbang Whirligig

Dikenal sebagai serangga penyelam tercepat di dunia, kumbang Whirligig dapat mencapai percepatan 100 meter per detik dan kecepatan puncak 100 panjang tubuh per detik, atau tepatnya 1 meter per detik. Namun bagaimana mereka mencapai kecepatan dan percepatan tersebut?

Strategi terbang mereka dipelajari oleh peneliti dan dipublikasikan dalam jurnal Current Biology. Studi tersebut berjudul, ‘Whirligig Beetle Uses Lift-Based Thrust for Fastest Insect Swimming.’ 

Penelitian tersebut menggunakan dua kamera berkecepatan tinggi yang disinkronkan pada sudut yang berbeda. Hasilnya adalah video yang merinci mekanisme terbang: dorongan berbasis angkat. Mekanisme ini bekerja mirip dengan baling-baling, dengan gerakan dorongan yang terjadi tegak lurus terhadap permukaan air. Mekanisme ini membantu mengurangi hambatan dan memberikan lebih banyak momentum untuk kecepatan yang lebih tinggi. 

Mengapa temuan ini penting? Meskipun benar bahwa dorongan berbasis angkat telah diidentifikasi pada organisme berskala besar, studi ini menunjukkan bahwa fenomena tersebut berlaku pada skala panjang sekecil 1 sentimeter. 

Menurut Chris Roh, Asisten Profesor Biologi dan Teknik Lingkungan di College of Agriculture and Life Science, penemuan ini menyampaikan kepada komunitas robotika bio-inspirasi dan teknik lainnya untuk pertama-tama mengidentifikasi fisika yang tepat dan kemudian berusaha mempertahankan fisika tersebut dalam menciptakan robotika. 

Lebih khusus lagi, Roh percaya fenomena ini dapat dimanfaatkan dalam pengembangan kapal robotik tanpa awak, yang dapat jauh lebih kecil dan lebih fleksibel dengan memanfaatkan mekanisme propulsi yang menghasilkan angkat pada kumbang whirligig. Amerika Serikat sedang mengembangkan kapal semacam itu yang akan bebas dari keterbatasan menyediakan akomodasi bagi awak. 

Penelitian ini mendorong kita untuk melihat robotika dalam cahaya baru. Selalu mungkin mengambil inspirasi dari alam dan merekayasa baliknya menjadi desain manusia-mekanik. Kami telah menemukan beberapa contoh lagi dari sinergi semacam itu antara alam/manusia dan mesin. 

Robot yang Terinspirasi dari Gurita yang Dianggap Sebagai Masa Depan Robotika Lunak

Dibuat pada tahun 2016 oleh Cecilia Laschi, seorang profesor di Institut BioRobotics Sant’Anna, Pisa, Italia, robot yang terinspirasi dari gurita sangat fleksibel dan dapat merespons lingkungannya dengan sensitivitas dan akurasi yang jauh lebih tinggi dibandingkan kebanyakan robot lunak lainnya yang dikembangkan hingga saat itu. Menurut kata-kata Laschi: 

“Bidang penelitian yang relatif baru ini memiliki potensi untuk mengubah pemikiran kita tentang apa yang dapat dilakukan robot dan di mana mereka dapat berguna.”

Robot yang membutuhkan daya komputasi jauh lebih sedikit dan jauh lebih mahir bergerak di medan kasar dapat menyerap cairan dan kemudian mengeluarkannya dari tubuhnya. Ia dapat meluncur di dasar laut yang kasar menggunakan semua delapan kakinya. 

Robot ini dibangun dengan polimer elektro-aktif yang berubah bentuk ketika terkena listrik. Robot ini berhasil diuji di Mediterania pada awal 2016. Perkembangannya telah membantu bidang robotika lunak membuat kemajuan yang jauh lebih signifikan sejak saat itu. 

Pada satu contoh, pada tahun 2017, Universitas Harvard menciptakan Octobot, sebuah robot lunak dengan semua komponen mekaniknya digantikan oleh sistem lunak analog. Robot ini dicetak 3D dan memiliki saluran tersemat yang memfasilitasi kontrol daya dan gerakan, digerakkan melalui pneumatik berbahan bakar gas. 

Selain pengembangan yang terinspirasi dari gurita, robotika bio-inspirasi juga meniru hewan lain. Insinyur École Polytechnique Fédérale de Lausanne, misalnya, mengembangkan robot yang meniru gerakan salamander. 

Tim peneliti lain mengambil inspirasi dari ular. Karena kemampuan mereka menelusuri medan yang kompleks dan rumit, robot-robot ini dapat berguna dalam eksplorasi luar angkasa. 

Pleurobot dan Snakebot: Robotika yang Memungkinkan Gerakan Kompleks

Pleurobot mengambil inspirasi dari gerakan salamander. Ia memiliki tulang belakang unik yang membantu robot meluncur masuk dan keluar air. Ia memiliki 11 segmen tulang belakang. Dari segi penglihatan, pengembangan robot ini ditujukan untuk merangsang kembali cara kerja sumsum tulang belakang manusia serta cara otak berinteraksi dengannya. 

Meniru gerakan salamander melalui robot merupakan terobosan penting karena salamander dapat beralih dari merayap ke berjalan hingga berenang dengan melakukan gerakan yang sama, hanya mengubah kecepatan. Inovasi semacam ini dapat menjadi transformatif dan revolusioner ketika diterapkan pada mesin dan robot. 

Snakebot, di sisi lain, merupakan hasil pemikiran sekelompok peneliti Universitas Carnegie Mellon. Mereka bertujuan mengembangkan robot yang meniru gerakan ular dalam merayap melalui medan sulit, puing-puing, dan mengelilingi rintangan. Robot ini berukuran 37 inci panjang dan 2 inci diameter serta memiliki 16 sambungan. Terakhir dilaporkan, NASA telah menempatkan robot-robot ini dalam proyek eksplorasi luar angkasa mereka. 

Dengan perkembangan ini dan banyak lagi, robot yang mengambil inspirasi dari alam, yang juga dikenal sebagai robotika bio-inspirasi, telah menjadi besar. Massachusetts Institute of Technology, salah satu institusi paling dikagumi dan dihormati di dunia untuk pembelajaran teknik, memiliki kursus robotika bio-inspirasi di bawah departemen teknik mesin. 

Kursus ini bertujuan mendorong “pendekatan interdisipliner terhadap desain bio-inspirasi, dengan penekanan pada ekstraksi prinsip yang dapat diterapkan pada berbagai bidang penelitian robotika, seperti robotika, prostetik, dan teknologi bantuan manusia.” 

Tidak hanya institusi besar yang tertarik, tetapi perusahaan teknologi berskala besar juga terlibat dalam robotika bio-inspirasi dengan antusiasme tinggi. Misalnya, Boston Dynamics, perusahaan yang diakuisisi oleh Hyundai pada tahun 2021 dengan nilai kesepakatan US$1,1 miliar, mengembangkan robot yang meniru anjing untuk melakukan banyak tugas sulit. Mesin berkaki empat ini dinamakan Spot. 

1. Spot dari Boston Dynamics: Robot Berkaki Empat yang Meniru Anjing

Dikembangkan seperti anjing kuning tanpa kepala, Spot, oleh Boston Dynamics, dapat memanjat tanjakan dan menavigasi tangga. Perangkat ini berharga US$74.500. Ia melayani banyak tujuan, mulai dari inspeksi pabrik, lokasi konstruksi, hingga lingkungan berbahaya; ia dapat memanjat dan bahkan menavigasi tangga. 

Spot kini mampu beroperasi 24X7, tanpa intervensi. Ia dapat mengisi daya secara otomatis dan merencanakan ulang secara dinamis di sekitar rintangan baru. Menurut angka resmi, robot Spot telah menjangkau lebih dari 1.000 pelanggan hingga saat ini. 

Spot melayani berbagai industri, termasuk manufaktur, energi dan sumber daya alam, konstruksi, akademisi dan pendidikan, serta pemerintah. 

Setelah Hyundai menutup kesepakatannya untuk mengambil alih Boston Dynamics, ia memiliki 80 persen saham perusahaan. SoftBank, melalui salah satu afiliasinya, memegang kontrol atas sisa 20 persen. 

Hyundai menerbitkan laporan keuangan konsolidasinya untuk tahun 2022 pada 21 Maret 2023. Perusahaan memperoleh 6.126.969 juta Won Korea pada 2022, peningkatan signifikan dibandingkan 3.782.498 juta Won Korea yang diperoleh pada 2021. Dividen yang dibayarkan pada 2022 sebesar 7.207 juta. 

2. Akuisisi SevenSense oleh ABB: Terobosan dalam Pengembangan Robot yang Terinspirasi dari Alam

ABB, salah satu pilar robotika global lainnya, baru-baru ini membeli SevenSense, sebuah startup Swiss yang berspesialisasi dalam meningkatkan mobilitas robot industri. Lebih khusus lagi, SevenSense mengembangkan dan membuat sistem robotik berbasis sensor dan AI yang memiliki fungsi mata dan otak untuk bergerak di sekitar pabrik dan menjelajahi seluruh ruang pabrik. 

Solusi ini tidak akan tetap terbatas pada jalur produksi yang biasanya menggunakan pita magnetik tetap. Robot-robot ini dapat memindahkan 2 ton material dengan kecepatan 1,5 meter per detik. Mereka dilengkapi dengan enam kamera. Menurut Sami Atiya, kepala robotika dan otomasi diskrit ABB: 

“Dengan sistem lama, ketika Anda perlu mengubah jalur produksi sepanjang 100 meter, menambahkan sel produksi baru, misalnya, tidak mungkin mengalihkan robot. Sekarang kami dapat melakukannya dengan mudah.”

Menurut laporan keuangan terbaru yang tersedia, ABB memiliki pendapatan tahunan sebesar US$29,4 miliar pada 2022, dibandingkan US$28,9 miliar pada 2021. 

3. Motobot Yamaha yang Terinspirasi dari Pengendara Manusia

Tidak hanya hewan laut dan teman berkaki empat kita, robot juga mengambil inspirasi dari manusia. Proyek unik Yamaha, Motobot, bertujuan menciptakan robot humanoid ideal untuk mengoperasikan kendaraan tanpa modifikasi untuk penggunaan otonom. Motobot dapat mengoperasikan kendaraan secara otonom dengan mengambil data dari kecepatan kendaraan, rpm mesin, sikap mesin, dan parameter serupa. 

Yamaha berencana memperkuat Motobot ke depannya dengan GPS berpresisi tinggi, sensor, dll., agar memiliki kemampuan pengenalan posisi mesin dan membuat keputusan yang lebih bijaksana mengenai jalur terbaik di sekitar lintasan balap serta batas kinerja sepeda motor. 

Untuk mengembangkan Motobot, Yamaha telah bermitra dengan SRI International, sebuah institut riset global terkemuka. Visi tersebut adalah mengambil inspirasi dan pengetahuan dari teknologi dasar yang aktif dalam pengembangan MOTOBOT, seperti kontrol robot dan penciptaan antarmuka manusia-mesin. 

Menurut laporan tahunan terbaru yang tersedia untuk FY 2022, Yamaha memperoleh pendapatan lebih dari 408 miliar Yen Jepang pada tahun tersebut dengan laba operasi inti sebesar 43 miliar Yen Jepang. 

Daftar Pengembangan Tanpa Akhir

Dalam rentang waktu kami yang terbatas, kami dapat membahas banyak contoh revolusioner di mana robotika mengambil inspirasi signifikan dari alam. Namun, survei terhadap publikasi penelitian yang tersedia menunjukkan bahwa itu baru puncak gunung es. Robotika, sebagai aliran studi, penelitian, pengembangan, dan penerapan, telah banyak mengambil dari alam dan akan terus melakukannya. 

Drone robotik, misalnya, sangat terinspirasi oleh burung. Tidak hanya dalam mekanisme terbang mereka, burung juga menginspirasi drone untuk terbang efektif dalam cuaca buruk dan di tengah angin kencang. 

Burung penyelam memicu penciptaan Aquatic Micro Air Vehicle (AquaMAV) di Aerial Robotics Laboratory, Imperial College London. AquaMAV ini dapat menyelam ke dalam air dengan kecepatan tinggi, kembali ke permukaan, dan mengeluarkan air melalui jet. Solusi ini digunakan dalam berbagai kasus, termasuk pengumpulan sampel air untuk misi penyelamatan atau eksplorasi di bawah air. 

Kupu-kupu telah menginspirasi mikrobot untuk memiliki jenis struktur sayap khusus yang dapat membantu mereka terbang lebih jauh dan menghindari kecelakaan. 

Boston Dynamics, salah satu perusahaan yang telah kami bahas, memiliki robot lain bernama Atlas, yang merupakan humanoid bipedal cerdas. 

Jessiko adalah robot bawah air yang menggunakan sirip untuk melintasi air. DelFly Micro adalah robot bersayap berkepakan seberat 3,07 gram yang—seperti namanya—terinspirasi oleh lalat. Dunia juga telah menyaksikan kemunculan robot lunak berkaki empat yang dicetak 3D dan terinspirasi dari kura-kura. 

Alam memiliki jutaan hewan dan serangga. Kemampuan evolusi hewan dan serangga ini membuat mereka melakukan hal-hal menakjubkan. Manusia tidak terkecuali. Mempelajari cara kerja tubuh mereka akan membuka banyak peluang bagi robot. 

Banyak tugas yang mengharuskan manusia pergi ke tempat berisiko dapat dilakukan melalui robot-robot ini. Robot-robot ini tidak hanya dapat menyelesaikan tugas tersebut, tetapi dapat melakukannya dengan kecepatan dan efisiensi lebih tinggi serta dengan kehalusan dan akurasi yang tinggi. Mereka dapat membantu melaksanakan banyak tugas berulang sehingga memberi lebih banyak waktu bagi otak manusia untuk melakukan apa yang paling baik: berideasi dan menciptakan hal baru untuk memajukan peradaban. 

Klik di sini untuk daftar sepuluh perusahaan robotika terbaik.