Capung DraBot bebas elektronik menandakan gangguan lingkungan
Engine

Capung DraBot bebas elektronik menandakan gangguan lingkungan


Dengan kemampuan untuk merasakan perubahan pada pH, suhu dan minyak, robot yang sangat lembut ini dijuluki “DraBot” bisa menjadi prototipe untuk penjaga lingkungan di masa depan. Kredit: Vardhman Kumar

Insinyur di Duke University telah mengembangkan robot yang sepenuhnya lembut dan bebas elektronik, berbentuk seperti capung yang dapat meluncur melintasi air dan bereaksi terhadap kondisi lingkungan seperti pH, suhu, atau keberadaan minyak. Demonstrasi bukti prinsip dapat menjadi pendahulu bagi penjaga lingkungan yang lebih maju, otonom, dan jarak jauh untuk memantau berbagai tanda potensi masalah.

Robot lunak dijelaskan secara online pada 25 Maret di jurnal Sistem Cerdas Canggih.

Robot lunak adalah tren yang berkembang di industri karena keserbagunaannya. Komponen lunak dapat menangani benda halus seperti jaringan biologis yang dapat merusak komponen logam atau keramik. Badan yang lembut dapat membantu robot mengapung atau menekan ke dalam ruang sempit di mana kerangka yang kaku akan tersangkut.

Bidang yang berkembang ada di benak Shyni Varghese, profesor teknik biomedis, teknik mesin dan ilmu material, dan bedah ortopedi di Duke, ketika inspirasi datang.

“Saya mendapat email dari Shyni dari bandara yang mengatakan dia punya ide untuk robot lunak yang menggunakan hidrogel penyembuhan sendiri yang telah ditemukan kelompoknya di masa lalu untuk bereaksi dan bergerak secara mandiri,” kata Vardhman Kumar, Ph.D. mahasiswa di laboratorium Varghese dan penulis pertama makalah. “Tapi itu hanya sebatas emailnya, dan aku tidak mendengar kabar darinya lagi selama berhari-hari. Jadi ide semacam itu berhenti sejenak sampai aku punya cukup waktu luang untuk mengejarnya, dan Shyni berkata untuk pergi untuk saya t.”

Pada tahun 2012, Varghese dan laboratoriumnya menciptakan hidrogel penyembuhan sendiri yang bereaksi terhadap perubahan pH dalam hitungan detik. Apakah itu berupa retakan pada hidrogel atau dua bagian yang bersebelahan “dicat” dengannya, perubahan keasaman menyebabkan hidrogel membentuk ikatan baru, yang sepenuhnya dapat dibalik ketika pH kembali ke tingkat aslinya.

Ide yang ditulis dengan tergesa-gesa dari Varghese adalah menemukan cara untuk menggunakan hidrogel ini pada robot lunak yang dapat melakukan perjalanan melintasi air dan menunjukkan tempat-tempat di mana pH berubah. Bersama dengan beberapa inovasi lain untuk memberi sinyal perubahan di sekitarnya, dia mengira labnya dapat merancang robot seperti semacam sensor lingkungan otonom.

Dengan bantuan Ung Hyun Ko, seorang mahasiswa pascadoktoral yang juga berada di laboratorium Varghese, Kumar mulai merancang robot lunak berbasis lalat. Setelah beberapa kali pengulangan, pasangan tersebut menetap pada bentuk capung yang direkayasa dengan jaringan saluran mikro interior yang memungkinkannya dikontrol dengan tekanan udara.

Mereka menciptakan tubuh — panjang sekitar 2,25 inci dengan lebar sayap 1,4 inci — dengan menuangkan silikon ke dalam cetakan aluminium dan memanggangnya. Tim menggunakan litografi lunak untuk membuat saluran interior dan dihubungkan dengan tabung silikon fleksibel.

Dengan kemampuan untuk merasakan perubahan pada pH, suhu dan minyak, robot yang sepenuhnya lembut dan bebas elektronik ini dijuluki “DraBot” bisa menjadi prototipe untuk penjaga lingkungan di masa depan. Kredit: Ken Kingery, Universitas Duke

DraBot lahir.

“Membuat DraBot merespons kontrol tekanan udara jarak jauh hanya dengan menggunakan self-actuator tanpa elektronik apa pun itu sulit,” kata Ko. “Itu benar-benar bagian yang paling menantang.”

DraBot bekerja dengan mengontrol tekanan udara yang masuk ke sayapnya. Saluran mikro membawa udara ke sayap depan, di mana ia lolos melalui serangkaian lubang yang mengarah langsung ke sayap belakang. Jika kedua sayap belakang diturunkan, aliran udara terhalang, dan DraBot tidak kemana-mana. Tetapi jika kedua sayap terangkat, DraBot terus maju.

Untuk menambahkan elemen kontrol, tim juga merancang aktuator balon di bawah masing-masing sayap belakang yang dekat dengan tubuh DraBot. Saat dipompa, balon menyebabkan sayap melengkung ke atas. Dengan mengubah sayap mana yang naik atau turun, para peneliti memberi tahu DraBot ke mana harus pergi.

“Kami senang saat bisa mengendalikan DraBot, tapi ini berdasarkan makhluk hidup,” kata Kumar. “Dan makhluk hidup tidak hanya bergerak sendiri, mereka juga bereaksi terhadap lingkungannya.”

Di situlah hidrogel penyembuhan diri berperan. Dengan mengecat satu set sayap dengan hidrogel, para peneliti dapat membuat DraBot responsif terhadap perubahan pH air di sekitarnya. Jika air menjadi asam, sayap depan satu sisi menyatu dengan sayap belakang. Alih-alih berjalan dalam garis lurus seperti yang diinstruksikan, ketidakseimbangan tersebut menyebabkan robot berputar dalam lingkaran. Setelah pH kembali ke tingkat normal, hidrogel “tidak sembuh”, sayap yang menyatu akan terpisah, dan DraBot sekali lagi menjadi sepenuhnya responsif terhadap perintah.

Untuk meningkatkan kesadaran lingkungannya, para peneliti juga memanfaatkan spons di bawah sayap dan mengotori sayap dengan bahan yang tahan suhu. Saat DraBot meluncur di atas air dengan minyak yang mengapung di permukaan, spons akan menyerapnya dan berubah warna sesuai warna minyak. Dan saat air menjadi terlalu hangat, sayap DraBot berubah dari merah menjadi kuning.

Para peneliti percaya jenis pengukuran ini dapat memainkan peran penting dalam sensor robotik lingkungan di masa depan. Daya tanggap terhadap pH dapat mendeteksi pengasaman air tawar, yang merupakan masalah lingkungan serius yang mempengaruhi beberapa wilayah yang sensitif secara geologis. Kemampuan untuk menyerap minyak membuat robot skimming jarak jauh tersebut menjadi kandidat yang ideal untuk deteksi dini tumpahan minyak. Perubahan warna karena suhu dapat membantu mengenali tanda-tanda pasang merah dan pemutihan terumbu karang, yang menyebabkan penurunan populasi kehidupan akuatik.

Tim juga melihat banyak cara untuk meningkatkan pembuktian konsep mereka. Kamera nirkabel atau sensor solid-state dapat meningkatkan kemampuan DraBot. Dan membuat bentuk propelan onboard akan membantu bot serupa melepaskan diri dari tubingnya.

“Alih-alih menggunakan tekanan udara untuk mengontrol sayap, saya bisa membayangkan menggunakan semacam biologi sintetis yang menghasilkan energi,” kata Varghese. “Itu adalah bidang yang sama sekali berbeda dari yang saya kerjakan, jadi kita harus berdiskusi dengan beberapa calon kolaborator untuk melihat apa yang mungkin. Tapi itu bagian dari kesenangan mengerjakan proyek interdisipliner seperti ini.”


Robot lembut berenang di Palung Mariana


Informasi lebih lanjut:
Vardhman Kumar dkk, Material Rekayasa Mikro dengan Fitur Penyembuhan Mandiri untuk Soft Robotics, Sistem Cerdas Canggih (2021). DOI: 10.1002 / aisy.202100005

Disediakan oleh Duke University School of Nursing

Kutipan: Capung DraBot bebas elektronik menandakan gangguan lingkungan (2021, 25 Maret) diambil 25 Maret 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-03-electronics-free-drabot-dragonfly-environmental-disruptions.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel