Robot ular! Mesin slythering dapat membantu upaya pencarian dan penyelamatan

Kemampuan seekor ular untuk mengguncang bukit pasir yang licin dapat menginspirasi teknologi baru untuk robot yang dapat melakukan misi pencarian dan penyelamatan, melakukan inspeksi limbah berbahaya, dan bahkan menjelajahi piramida kuno.

Sebuah studi baru mengamati ular derik sidewinder yang tinggal di gurun Amerika Utara (Crotalus cerastes), makhluk yang lebih dikenal karena gigitannya yang berbisa daripada gerakannya yang anggun. Namun ular ini dapat memanjat lereng berpasir tanpa kembali ke dasar, suatu prestasi yang hanya dapat dicapai oleh beberapa spesies ular.

Robot yang mirip ular, atau tanpa anggota tubuh, menarik perhatian para ilmuwan karena beberapa alasan. Pertama, kurangnya kaki, roda, atau jejak membuat mereka tidak sering terjebak dalam bekas roda atau tertahan oleh gundukan di jalurnya. Mereka juga dapat digunakan untuk mengakses area yang tidak dapat dijangkau oleh bot lain, atau untuk menjelajahi tempat-tempat yang tidak aman bagi manusia. (Biomimikri: 7 teknologi pintar yang terinspirasi oleh alam)

Pukulan samping itu bergoyang

Untuk melihat lebih dekat subjek studi langsung mereka, para peneliti pergi ke Kebun Binatang Atlanta, di mana mereka dapat memeriksa enam ular derik sidewinder. Mereka menguji ular-ular tersebut di atas meja miring yang dirancang khusus dan dilapisi dengan pasir longgar.

Lima puluh empat percobaan dilakukan, dengan masing-masing dari enam ular meluncur sembilan kali di atas meja berpasir, masing-masing tiga kali pada tingkat kecuraman yang berbeda-beda. Saat ular-ular tersebut berjalan menaiki bukit pasir darurat, kamera berkecepatan tinggi melacak pergerakan mereka, mencatat dengan tepat di mana tubuh mereka bersentuhan dengan pasir saat mereka bergerak ke atas.

Para peneliti menemukan bahwa ular sidewinder sesuai dengan namanya. Makhluk licin tersebut bergerak menaiki lereng berpasir dengan gerakan menyamping, dengan kepala mengarah ke puncak lereng dan seluruh tubuh bergerak secara horizontal ke atas lereng. Para peneliti kemudian mengamati lebih dekat bagaimana sidewinder melakukan gerakan kompleks ini.

“Ular cenderung meningkatkan jumlah tubuh yang bersentuhan dengan permukaan setiap saat ketika mereka berbelok ke samping di lereng dan sudut kemiringan meningkat,” kata Daniel Goldman, salah satu penulis studi dan profesor di bidang biomekanik. di Institut Teknologi Georgia di Atlanta. Secara khusus, ular-ular tersebut melipatgandakan jumlah tubuh mereka yang menyentuh pasir saat menavigasi lereng, tambahnya.

Dan bagian tubuh ular yang menyentuh pasir selama pendakian tidak pernah kembali menuruni lereng karena makhluk tersebut memberikan kekuatan yang tepat dalam gerakannya dan menjaga pasir agar tidak tergelincir di bawahnya, kata Goldman.

Robot ular

Untuk memanfaatkan pemahaman baru mereka tentang sidewinding, Goldman dan rekan-rekannya menghubungi Howie Choset, seorang profesor di The Robotics Institute di Carnegie Mellon University di Pittsburgh. Choset, yang telah mengembangkan robot tanpa anggota tubuh selama bertahun-tahun, telah mengembangkannya bot seperti ular yang berkinerja baik baik di laboratorium maupun dalam situasi nyata. Namun, mesin gesernya mengalami satu masalah khusus selama uji lapangan.

“Orang-orang ini telah membuat robot crosswind pada berbagai macam substrat selama bertahun-tahun, namun mereka mengalami banyak masalah di lereng berpasir,” kata Goldman.

Untuk membuat robot bergerak di atas bukit pasir, para peneliti menerapkan apa yang mereka ketahui sekarang tentang pola pergerakan ular derik ke samping. Mereka memprogram robot tersebut agar lebih banyak bagian tubuhnya yang bersentuhan dengan tanah saat meluncur ke atas lereng. Mereka juga menerapkan apa yang mereka pelajari tentang gaya, yang memungkinkan robot memindahkan bebannya sedemikian rupa sehingga ia terus bergerak ke atas melintasi pasir tanpa kembali menuruni lereng.

Kini robot ular Choset dapat bergerak di medan yang sulit, robot tersebut akan lebih siap untuk menangani tugas-tugas yang harus diselesaikannya.

“Karena robot-robot ini memiliki penampang yang sempit dan relatif mulus, mereka dapat ditempatkan di tempat-tempat yang tidak dapat diakses oleh manusia dan mesin,” kata Choset kepada Live Science.

Misalnya, robot tanpa anggota badan ini dapat digunakan selama misi pencarian dan penyelamatan, karena mesin gesernya dapat merangkak ke dalam bangunan yang runtuh dan mencari orang yang terperangkap di dalamnya tanpa mengganggu struktur yang rusak. Bot ular juga dapat dikirim dalam wadah yang mungkin mengandung zat berbahaya, seperti limbah nuklir, untuk diambil sampelnya dan dilaporkan kembali ke spesialis hazmat.

Choset juga mengatakan bahwa kemampuan robotik ini dapat berguna di situs arkeologi. Misalnya, robot suatu hari nanti bisa digunakan untuk menjelajahi bagian dalam piramida atau makam, katanya.

Penelitian ini mewakili kolaborasi penting antara ahli biologi dan ahli robot, kata Auke Ijspeert, kepala Laboratorium Biorobotika di Institut Teknologi Federal Swiss di Lausanne (EPFL), yang tidak terlibat dalam studi baru ini.

“Saya rasa ini adalah proyek yang sangat menarik yang berhasil berkontribusi pada dua tujuan biorobotika,” kata Ijspeert kepada Live Science.

“Di satu sisi, mereka mengambil inspirasi dari biologi untuk merancang metode pengendalian robot yang lebih baik,” kata Ijspeert. “Dengan melihat bagaimana sidewinding terjadi pada seekor ular, terutama di lereng, mereka mengetahui strategi yang digunakan hewan tersebut dan, ketika mereka mengujinya pada robot, hal ini benar-benar meningkatkan kemampuan memanjat robot.”

Para peneliti juga mencapai tujuan kedua dari biorobotika, katanya, yaitu menggunakan robot sebagai alat ilmiah. Dengan menguji berbagai kecepatan robot ular berhasil memanjat pasir, para peneliti dapat menentukan dengan tepat seberapa cepat ular asli mendaki lereng licin tersebut.

“Ini adalah contoh yang baik tentang bagaimana robot dapat membantu dalam bidang biologi dan bagaimana biologi dapat membantu dalam bidang robotika.”

Studi ini dipublikasikan secara online pada 9 Oktober di Majalah sains.

Hak Cipta 2014 Ilmu HidupSebuah perusahaan TechMediaNetwork. Semua hak dilindungi undang-undang. Materi ini tidak boleh dipublikasikan, disiarkan, ditulis ulang, atau didistribusikan ulang.