Robotika yang terinspirasi oleh bio: Belajar dari capung
Robot

Robotika yang terinspirasi oleh bio: Belajar dari capung


Alat penangkap mangsa capung terdiri dari sistem ketapel ganda yang memungkinkannya untuk menangkap mangsanya dalam waktu sepersekian detik. Kredit: Christophe Brochard / Brochard Photography

Ini adalah gerakan berkecepatan tinggi: dalam sepersekian detik bagian mulut larva capung melompat ke depan untuk menangkap mangsanya. Selama beberapa dekade, para peneliti berasumsi bahwa tindakan ini pasti digerakkan terutama oleh tekanan hidrolik. Sekarang, untuk pertama kalinya, para ilmuwan di Kiel University (CAU) telah sepenuhnya mendekripsi prinsip fungsional biomekanik dari apa yang dikenal sebagai topeng labial larva capung. Kontribusi penting untuk penemuan ini dibuat oleh tim yang dipimpin oleh Dr. Sebastian Büsse dari Zoological Institute dalam pengembangan robot yang terinspirasi oleh bio dengan prinsip operasi bagian mulut kompleks yang diadaptasi untuk menguji hipotesisnya sendiri — teknologi yang digunakan di sini dapat mengarah pada peningkatan signifikan sistem robot tangkas. Hasil proyek penelitian ambisius tersebut dipublikasikan pada Rabu 20 Januari di jurnal spesialis ternama Ilmu Robotika.

Mendemonstrasikan urutan gerakan dengan robotika

“Salah satu keuntungan utama dari robot yang terinspirasi oleh biologi adalah kesempatan yang mereka berikan untuk menguji gagasan tentang prinsip-prinsip fungsional biologis yang jika tidak demikian akan sangat sulit untuk diperiksa. Apa yang ideal tentang robotika adalah bahwa ia berfungsi dalam dua arah: kita belajar sesuatu tentang biologi dan mengembangkan sesuatu yang dapat diterapkan dalam teknologi, “kata penulis utama Büsse, menjelaskan metodologi di balik proyeknya.

Dengan menggunakan berbagai teknik analisis interdisipliner, tim pertama-tama dapat menguraikan prinsip operasi topeng labial. Perhitungan menunjukkan bahwa otot-ototnya tidak dapat memberikan output tenaga yang cukup untuk melakukan gerakan yang diamati tanpa penyimpanan energi tambahan, kata ahli tersebut. Penggerak jet dari mulut larva capung berfungsi lebih seperti sistem ketapel yang dapat dikendalikan, ia menambahkan: struktur elastis internal di kepala capung yang ditahan oleh otot seperti pegas di bawah tekanan. Di sinilah energi otot disimpan, katanya. Dua segmen topeng labial saling berhubungan dan dikunci serta dipicu oleh mekanisme bersama.

Kredit: Universitas Kiel

Menurut peneliti yang berbasis di Kiel, jenis sistem ini tersebar luas di kerajaan hewan dan dapat ditemukan, misalnya, pada belalang, jangkrik atau udang Mantis. Namun, fitur khusus dalam kasus larva capung adalah bahwa ini adalah pertama kalinya sistem ketapel ganda tersinkronisasi dijelaskan. “Dua ketapel yang berada dalam satu struktur tetapi dapat dimuat sebelumnya secara mandiri. Mereka bekerja sama untuk mengontrol topeng labial dengan sangat presisi,” tambah Alexander Köhnsen, siswa dan peserta proyek.

  • Robotika yang terinspirasi oleh bio: belajar dari capung

    Larva capung adalah predator air yang banyak ditemukan di kolam dan sungai Eropa tengah. Kredit: Christophe Brochard / Brochard Photography

  • Robotika yang terinspirasi oleh bio: belajar dari capung

    Tim peneliti yang berbasis di Kiel telah memvisualisasikan struktur otot alat penangkap mangsa di tengkorak larva capung menggunakan CT scan. Kredit: Büsse et al., Sci. Robot. 6, eabc8170 (2021)

Menggunakan biomekanik untuk menciptakan sistem robot yang lebih efisien

“Kami telah memvisualisasikan hipotesis kami tentang urutan gerakan kompleks menggunakan animasi 3-D dari proses untuk membuatnya lebih mudah dipahami,” lanjut Köhnsen. Menjadi jelas bahwa mampu mengendalikan dua ketapel secara independen dalam satu sistem berarti pengendalian yang lebih baik secara keseluruhan, katanya. Ini dapat diterapkan dalam teknologi, misalnya, dalam mengembangkan robot yang sangat gesit. “Sistem kami memfasilitasi kontrol yang lebih baik dalam proses yang digerakkan oleh ketapel, seperti melompat, di mana sistem kontrol dan stabilisasi tambahan harus berukuran kecil dan ringan. Ini dapat meningkatkan kinerja dan efisiensi jenis robot ini,” kata pemimpin proyek Büsse. Uji coba awal telah selesai: untuk menguji hipotesisnya, tim peneliti telah berhasil menghasilkan robot menggunakan pencetakan 3-D. Profesor Stanislav N. Gorb, kepala Fungsional Morfologi dan Biomekanik dan penulis senior studi ini, menyimpulkan: “Setelah berbagai analisis modern tentang struktur dan gerakan, sungguh luar biasa untuk akhirnya mengembangkan robot yang berfungsi dengan inspirasi biologi di sini di Kiel. Khususnya struktur telah memberi kami wawasan yang lebih rinci tentang prinsip pengoperasian model biologis. ”


Robot yang terinspirasi cumi-cumi berenang bersama hewan laut paling efisien di alam


Informasi lebih lanjut:
Sebastian Büsse dkk. Sistem ketapel ganda terkendali yang terinspirasi oleh biomekanik serangan predator larva capung, Ilmu Robotika (2021). DOI: 10.1126 / scirobotics.abc8170

Disediakan oleh Universitas Kiel

Kutipan: Robotika yang terinspirasi oleh bio: Belajar dari capung (2021, 21 Januari) diambil pada 24 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-bio-inspired-robotics-dragonflies.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 disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Singapore Prize