Robot Seukuran Kutu Berjalan di Jalan Seukuran Koin Perayap yang terinspirasi kepiting ini hanya memiliki lebar setengah milimeter

Insinyur mikrorobotik sering beralih ke alam untuk menginspirasi bangunan mereka. Sekelompok peneliti di Universitas Northwestern telah memilih kepiting peekytoe untuk membangun mikrobot yang dikendalikan dari jarak jauh yang cukup kecil untuk berjalan dengan nyaman di ujung koin. Menurut John A. Rogers, peneliti utama studi tersebut, pekerjaan mereka melengkapi ilmuwan lain yang bekerja pada robot skala milimeter, misalnya, struktur seperti cacing yang dapat bergerak melalui media cair dengan flagela. Namun sepengetahuannya, mikrobot kepiting mereka adalah robot terestrial terkecil—dengan lebar hanya setengah milimeter—untuk berjalan di permukaan padat di udara terbuka. Robot mungil ini bergerak dengan gerakan scuttling berkat shape memory alloys (SMA). Kelas bahan ini mengalami transisi fase pada suhu tertentu, memicu perubahan bentuk. “Jadi Anda membuat materi dalam geometri awal, mengubah bentuknya, dan kemudian saat Anda memanaskannya, itu akan kembali ke geometri awal itu,” kata Rogers. “Kami memanfaatkan perubahan bentuk [sebagai] dasar dari jenis aktuator mekanis atau jenis otot.” Robot terdiri dari tiga bahan utama—polimer tingkat elektronik untuk tubuh dan bagian anggota badan; SMA, yang membentuk komponen “aktif”; dan lapisan kaca tipis sebagai kerangka luar untuk memberikan kekakuan struktur. Rogers menambahkan bahwa mereka tidak dibatasi oleh bahan khusus ini, bagaimanapun, dan timnya mencari cara untuk mengintegrasikan bahan semikonduktor dan jenis konduktor lainnya. Untuk pergerakannya, peneliti menggunakan titik fokus sinar laser pada tubuh robot. “Setiap kali sinar laser menerangi komponen paduan memori bentuk robot, Anda menginduksi perubahan fase dan gerakan yang sesuai,” kata Rogers, “dan ketika sinar laser bergerak, Anda mendapatkan pendinginan yang cepat dan anggota badan kembali ke posisi semula. geometri yang terdeformasi.” Dengan demikian, pemindaian titik laser di seluruh tubuh robot dapat mengaktifkan berbagai sendi secara berurutan, dan dengan demikian membentuk gaya berjalan dan arah gerakan. Meskipun metode ini memiliki kelebihan, Rogers ingin mengeksplorasi lebih banyak pilihan. “Dengan laser, Anda memerlukan semacam akses optik… [tetapi tergantung] di mana Anda ingin robot beroperasi, pendekatan itu akan layak atau tidak,” kata Rogers. Ini bukan pertama kalinya Rogers terlibat dalam pembuatan robot berukuran submilimeter. Laboratoriumnya telah mengembangkan struktur kecil yang menyerupai cacing dan kumbang, dan bahkan microchip bersayap yang bergerak di udara secara pasif, menggunakan prinsip yang sama seperti penyebaran benih oleh angin. Pada tahun 2015, Rogers dan rekan-rekannya juga menerbitkan makalah tentang penggunaan konsep kirigami, seni memotong kertas Jepang, seperti yang terlihat dalam buku pop-up, misalnya, untuk mendesain robot mereka. Mereka menggunakan tumpukan bahan berpola multilayer dengan ketelitian tinggi yang didukung oleh wafer silikon, tetapi meskipun itu bagus untuk sirkuit terintegrasi, mereka “tidak baik untuk robot,” kata Rogers, karena datar. Untuk memindahkan mereka ke dimensi ketiga, mempelajari prinsip kirigami adalah titik awal. Seperti yang ditekankan Rogers, penelitian mereka saat ini murni eksplorasi, upaya untuk memperkenalkan beberapa ide tambahan ke dalam rekayasa mikrorobotik. “Kami dapat memindahkan robot-robot ini, membuat mereka berjalan ke arah yang berbeda, tetapi mereka tidak melakukan tugas tertentu,” katanya. Misalnya, meskipun bot kepiting memiliki cakar, ini hanya untuk tujuan visual, mereka tidak bergerak atau menggenggam benda. “Menciptakan kemampuan untuk pelaksanaan tugas akan menjadi langkah selanjutnya dalam penelitian di bidang ini,” katanya. Namun, untuk saat ini, membuat struktur 3D multi-materi dan menggunakan SMA untuk aktuasi dua arah adalah dua kontribusi kunci bagi komunitas yang lebih luas dari timnya. Untuk eksplorasi lebih lanjut, ia dan rekan-rekannya sedang memikirkan cara menambahkan kemampuan untuk menangkap atau memanipulasi objek pada skala ini, serta menambahkan sirkuit mikro, sensor digital, dan komunikasi nirkabel ke bot. Komunikasi antar robot dapat memungkinkan mereka untuk beroperasi sebagai

kawanan, misalnya. Area lain yang harus dikerjakan adalah menambahkan semacam catu daya lokal, yang ditenagai oleh fotovoltaik, misalnya, dengan mikrokontroler untuk menyediakan pemanasan lokal dalam urutan waktu untuk mengontrol gerakan. Dalam hal aplikasi potensial, Rogers membayangkan robot kecil berguna untuk bekerja di ruang terbatas, terutama untuk operasi invasif minimal, diikuti oleh kendaraan untuk membangun mesin kecil lainnya. Tetapi dia juga menganjurkan kehati-hatian: “Saya tidak ingin menjual terlalu banyak apa yang telah kami lakukan. Sangat mudah untuk masuk ke dalam visi fantastis robot-robot ini masuk ke dalam tubuh dan melakukan sesuatu yang kuat dalam hal perawatan medis. [Tapi] ke sanalah kami ingin pergi, dan itulah yang memotivasi banyak pekerjaan kami.”