Bagaimana Robotik Dapat Mengambil Petunjuk dari Alam

Dari menjadi sumber hiburan untuk penulis fiksi ilmiah hingga menjadi alat untuk pengembangan masyarakat manusia, robot dan robotik telah melakukan perjalanan jauh. 

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

Namun, lebih dari setengah dari pasar robotik sekarang terdiri dari robotik layanan. Robot, saat ini, menemukan penggunaan luas di industri otomotif, kimia, listrik/elektronik, makanan, medis, dan banyak lagi. Lebih inovatif, penyedia robotik memastikan penggunaannya di bidang yang lebih tradisional seperti pertanian, pekerjaan rumah, dan hiburan. 

Sementara itu benar bahwa peran robotik telah transformatif di banyak bidang konvensional, apakah itu bisa belajar sesuatu dari dunia di sekitar kita? Hari ini, kita akan melihat lebih dekat pada skenario di mana robotik dapat mengambil petunjuk dari alam. 

Bagaimana Robotik Bio-Inspirasi Dapat Membuat Kekayaan dari Kumbang Whirligig

Dikenal sebagai serangga tercepat di dunia, kumbang Whirligig dapat mencapai percepatan 100 meter per detik dan kecepatan tertinggi 100 panjang tubuh per detik, atau 1 meter per detik, untuk tepat. Tapi bagaimana mereka mencapai kecepatan dan percepatan seperti itu?

Strategi terbang mereka dipelajari oleh peneliti dan diterbitkan di jurnal Current Biology. Studi tersebut berjudul, ‘Kumbang Whirligig Menggunakan Lift-Berdasarkan Dorongan untuk Berenang Serangga Tercepat.’ 

Penelitian tersebut menggunakan dua kamera kecepatan tinggi yang disinkronkan pada sudut yang berbeda. Hasilnya adalah video yang merinci mekanisme terbang: lift-berdasarkan dorongan. Ini bekerja sama seperti baling-baling, dengan gerakan dorongan yang berlangsung tegak lurus dengan permukaan air. Mekanisme ini membantu menghilangkan drag dan membawa lebih banyak momentum untuk kecepatan yang lebih besar. 

Mengapa temuan ini penting? Sementara itu benar bahwa lift-berdasarkan dorongan sudah diidentifikasi pada organisme skala besar, studi ini menunjukkan bahwa fenomena ini berlaku pada skala panjang sekecil 1 sentimeter. 

Menurut Chris Roh, Asisten Profesor Teknik Biologi dan Lingkungan di Fakultas Pertanian dan Ilmu Kehidupan, temuan ini berbicara kepada komunitas robotik bio-inspirasi dan lainnya untuk pertama-tama mengidentifikasi fisika yang tepat dan kemudian mencoba untuk melestarikan fisika tersebut dalam menciptakan robotik. 

Lebih khusus, Roh percaya bahwa fenomena ini dapat digunakan dalam mengembangkan kapal robot tak berawak, yang dapat jauh lebih kecil dan lebih fleksibel dengan memanfaatkan mekanisme propulsi lift-pembangkit kumbang Whirligig. Amerika Serikat sedang dalam proses mengembangkan kapal-kapal seperti itu yang akan bebas dari keterbatasan menawarkan keramahan kepada awak. 

Penelitian ini meminta kita untuk melihat robotik dalam cahaya baru. Selalu memungkinkan untuk mengambil petunjuk dari alam dan merekayasa balik mereka menjadi desain mekanis-manusia. Kami telah menemukan beberapa contoh sinergi seperti itu antara alam/manusia dan mesin. 

Robot yang Terinspirasi dari Gurita yang Dijuluki Masa Depan Robotik Lunak

Diciptakan pada 2016 oleh Cecilia Laschi, seorang profesor di BioRobotics Institute Sant’Anna, Pisa, Italia, robot yang terinspirasi dari gurita ini sangat fleksibel dan dapat bereaksi terhadap lingkungannya dengan lebih sensitif dan akurat daripada kebanyakan robot lunak lain yang dikembangkan hingga saat itu. Dalam kata-kata Laschi:

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

Robot yang memerlukan daya komputasi jauh lebih sedikit dan jauh lebih terampil dalam bergerak di atas medan kasar dapat menarik cairan dan kemudian mengeluarkannya dari tubuhnya. Ini dapat merayap di sepanjang dasar laut yang kasar menggunakan semua delapan kakinya. 

Robot ini dibangun dengan polimer elektro-aktif yang mengkerut ketika terkena listrik. Robot ini memiliki pengujian sukses di Laut Mediterania pada awal 2016. Pengembangannya telah membantu bidang robotik lunak membuat kemajuan yang signifikan sejak saat itu. 

Pada suatu kesempatan, pada 2017, Universitas Harvard mengembangkan Octobot, sebuah robot lunak dengan semua komponen mekanisnya digantikan dengan sistem lunak analog. Ini dicetak 3D dan memiliki saluran yang tertanam untuk memfasilitasi kontrol daya dan gerakan, didorong oleh pneumatik bertenaga gas. 

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

Tim peneliti lain mengambil inspirasi dari ular. Karena sifat mereka yang dapat menavigasi melalui medan yang kompleks dan rumit, robot ini dapat membuktikan diri berguna dalam eksplorasi ruang angkasa. 

Pleurobot dan Snakebot: Robotik yang Membuat Gerakan Kompleks Mungkin

Pleurobot mengambil inspirasi dari gerakan Salamander. Ini memiliki vertebra unik yang membantu robot merayap keluar dan masuk air. Ini memiliki 11 segmen tulang belakang. Dari segi visi, pengembangan robot ini bertujuan untuk menghidupkan kembali cara kerja sumsum tulang belakang manusia serta cara otak berinteraksi dengannya. 

Meniru gerakan Salamander melalui robot adalah terobosan penting karena salamander dapat bergeser dari merayap ke berjalan ke berenang dengan melakukan gerakan yang sama. Ini hanya mengubah kecepatan. Inovasi seperti itu dapat membuktikan diri transformatif dan revolusioner ketika direplikasi pada mesin dan robot. 

Snakebot, di sisi lain, adalah hasil kerja sama dari sekelompok peneliti Universitas Carnegie Mellon. Mereka bertujuan mengembangkan robot yang meniru gerakan ular dalam merayap melalui medan yang sulit, melalui puing-puing, dan di sekitar hambatan. Robot ini panjang 37 inci dan diameter 2 inci dan memiliki 16 sendi. Terakhir dilaporkan, NASA telah menerjunkan robot ini dalam proyek eksplorasi ruang angkasa mereka. 

Dengan pengembangan ini dan banyak lagi, robot yang mengambil petunjuk dari alam, juga dikenal sebagai robotik bio-inspirasi, telah menjadi besar. Institut Teknologi Massachusetts, salah satu lembaga pembelajaran teknik paling dihormati dan dihargai di dunia, memiliki  kursus dalam robotik bio-inspirasi di bawah departemen teknik mesin. 

Kursus ini bertujuan untuk mendorong “pendekatan antardisiplin untuk desain bio-inspirasi, dengan penekanan pada ekstraksi prinsip yang dapat diterapkan pada berbagai bidang penelitian robotik, seperti robotik, prostetik, dan teknologi asistif manusia.”

Bukan hanya lembaga besar yang tertarik, tetapi perusahaan teknologi skala besar juga terlibat dalam robotik bio-inspirasi dengan antusiasme besar. Misalnya, Boston Dynamics, sebuah perusahaan yang diakuisisi oleh Hyundai pada 2021 dengan nilai tukar US$1,1 miliar, mengembangkan robot yang meniru anjing untuk melakukan banyak tugas yang sulit. Mesin empat kaki ini dinamai Spot. 

1. Spot Boston Dynamics: Robot Empat Kaki yang Meniru Anjing

Dikembangkan seperti anjing kuning tanpa kepala, Spot, oleh Boston Dynamics, dapat memanjat bukit dan menavigasi tangga. Perangkat ini datang dengan harga US$74.500. Ini melayani banyak tujuan, dari memeriksa pabrik, situs konstruksi, dan lingkungan berbahaya, ini dapat memanjat tangga dan bahkan menavigasi mereka. 

Spot sekarang dapat beroperasi 24/7, tanpa intervensi. Ini dapat mengisi daya secara otomatis dan merencanakan kembali di sekitar hambatan baru secara dinamis. Menurut angka resmi, robot Spot telah mencapai lebih dari 1.000 pelanggan hingga saat ini. 

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

Setelah Hyundai menutup kesepakatan untuk mengambil alih Boston Dynamics, mereka memiliki 80 persen saham di perusahaan. SoftBank, melalui salah satu afiliasinya, memegang kendali atas 20 persen sisanya. 

Hyundai menerbitkan laporan keuangan konsolidasian terbaru untuk 2022 pada 21 Maret 2023. Perusahaan ini mendapatkan 6.126.969 juta Won Korea pada 2022, peningkatan yang signifikan dari 3.782.498 juta Won Korea pada 2021. Dividen yang dibayarkan pada 2022 adalah 7.207 juta. 

2. Akuisisi ABB atas SevenSense: Terobosan dalam Mengembangkan Robot yang Terinspirasi dari Alam

ABB, salah satu pemimpin global dalam robotik, baru-baru ini membeli Sevensense, sebuah startup Swiss yang mengkhususkan diri dalam meningkatkan mobilitas robot industri. Lebih khusus, SevenSense mengembangkan dan membuat sistem robotik yang ditenagai sensor dan AI yang memiliki fungsi mata dan otak untuk menavigasi di sekitar tanaman untuk pergi ke seluruh ruang pabrik. 

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

“Dalam sistem lama, ketika Anda perlu mengubah jalur produksi sepanjang 100 meter, menambahkan sel produksi baru, misalnya, itu tidak mungkin untuk mengalihkan robot. Sekarang kita bisa melakukannya dengan mudah.”

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

3. Motobot Yamaha yang Terinspirasi dari Pengendara Manusia

Tidak hanya hewan laut dan teman berbulu kita, tetapi robot juga mengambil petunjuk dari kita manusia. Proyek unik Yamaha, Motobot, bertujuan untuk 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 lainnya. 

Yamaha Yamaha berencana untuk memberdayakan Motobot, ke depan, dengan GPS presisi tinggi, sensor, dll., agar memiliki kemampuan pengenalan posisi mesin dan membuat keputusan lebih bijak tentang garis terbaik untuk diambil di sekitar sirkuit balap dan batas kinerja sepeda motor. 

Untuk mengembangkan Motobot, Yamaha telah bermitra dengan SRI International, sebuah lembaga penelitian global terkemuka. Visi ini untuk mengambil inspirasi dan pengetahuan dari teknologi yang mendasari pengembangan MOTOBOT, seperti kontrol robot dan penciptaan antarmuka manusia-mesin. 

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

Daftar Pengembangan yang Tak Terhingga

Dalam jangka waktu terbatas, kita dapat membahas beberapa contoh perubahan permainan di mana robotik mengambil inspirasi signifikan dari alam. Namun, survei publikasi penelitian yang tersedia menunjukkan bahwa itu hanya ujung tombak. Robotik, sebagai aliran studi, penelitian, pengembangan, dan aplikasi, telah mengambil banyak inspirasi dari alam dan akan terus melakukannya. 

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

Burung penyelam mengarah pada penciptaan Kendaraan Udara Mikro Air (AquaMAV) di Laboratorium Robotik Udara di Imperial College London. AquaMAV ini dapat menyelam ke dalam air dengan kecepatan tinggi, muncul kembali, dan mengeluarkan air melalui jet. Solusi ini menemukan penggunaan dalam berbagai kasus, termasuk pengumpulan sampel air untuk melakukan misi penyelamatan atau eksplorasi di bawah air.

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

Boston Dynamics, salah satu perusahaan yang sudah kita bahas, memiliki robot lain yang disebut Atlas, yang merupakan robot humanoid bipedal pintar. 

Jessiko adalah robot bawah air yang menggunakan sirip untuk menavigasi melalui air. DelFly Micro adalah robot sayap flapping seberat 3,07 gram yang, seperti namanya, terinspirasi dari lalat. Dunia juga telah menyaksikan kemunculan robot lunak empat kaki yang terinspirasi dari kura-kura dan dicetak 3D. 

Alam memiliki jutaan hewan dan serangga. Kemampuan evolusioner dari hewan dan serangga ini membuat mereka melakukan hal-hal luar biasa. Manusia tidak terkecuali. Belajar bagaimana tubuh mereka bekerja akan membuka banyak peluang bagi robot. 

Banyak tugas yang memerlukan manusia untuk bepergian ke tempat-tempat berisiko dapat dilakukan melalui robot ini. Robot ini tidak hanya dapat menyelesaikan tugas-tugas tersebut tetapi dapat melakukannya dengan kecepatan dan efisiensi yang lebih besar dengan lebih banyak keanggunan dan akurasi. Ini dapat membantu melakukan banyak tugas berulang untuk menciptakan lebih banyak waktu bagi otak manusia untuk melakukan apa yang dilakukannya dengan baik: mengideakan dan menciptakan hal-hal baru untuk mendorong peradaban maju. 

Klik di sini untuk daftar sepuluh perusahaan robotik terbaik.