Drone Terbaik: Bagaimana Serangga Mengajarkan Ilmuwan Swiss untuk Membangun Drone yang Lebih Baik

Anda bisa dimaafkan jika berpikir bahwa robot terberat dan paling tahan lama akan menjadi semacam kerangka logam paduan ultra-keras seperti Terminator, tetapi kadang-kadang lunak dan fleksibel adalah cara untuk pergi.

Minggu ini, para insinyur di École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) di Swiss menerbitkan hasil upaya mereka untuk membuat drone quadcopter yang benar-benar rapi dan fleksibel dalam jurnal Robotika sains.

Seperti semakin banyak mikrorobot yang saat ini dalam pengembangan, drone ini juga meminjam beberapa elemen desain mereka dari arsitektur origami yang terlipat ringan. Tapi, para peneliti memberi tahu Terbalik, dengan satu perbedaan utama: Desainnya, komposit baru yang cukup fleksibel untuk menyerap kerusakan, tetapi cukup kaku untuk tetap aerodinamis, dan terinspirasi oleh sifat material sayap serangga.

“Sebagian besar struktur origami terbuat dari bahan laminasi kaku dan sambungan kaku (yaitu, sambungan yang tidak dapat dibuat dari bahan polyimide atau nilon), yang mengarah pada keterbatasan,” kata Stefano Mintchev, seorang peneliti postdoctoral di École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) di Swiss. "Origami yang kaku rapuh, mudah robek, dan mudah gagal saat kelebihan beban saat tabrakan."

Zhi Ern Teoh, seorang insinyur mekanik Harvard yang tidak terafiliasi yang telah mengembangkan microrobots-nya yang terinspirasi oleh origami sendiri, mengatakan Terbalik dia terkesan dengan pekerjaan tim Lausanne.

"Karena spar sayap utama benar-benar kaku, ketika menabrak rintangan, sayap bisa pecah," Teoh menjelaskan. “Apa yang telah mereka lakukan sehubungan dengan menyesuaikan 'gaya ambang' - ambang di mana peralihan dari kaku ke lunak terjadi - saya pikir itu adalah kunci yang cukup untuk struktur yang perlu menahan dampak."

Inti dari inovasi kelompok Swiss adalah lapisan elastis yang membentang, semacam karet gelang yang sangat ingin kembali ke bentuk semula. Lapisan ini kemudian dikelilingi dan dipegang dengan exoskeleton yang lebih kaku dan tersegmentasi. Agak mirip dengan salah satu boneka kayu push-up yang terkulai dan runtuh saat Anda mengendurkan tali di dalamnya. Saat tumbukan, drone membungkuk pada sambungannya yang tersegmentasi, dengan peregangan lapisan elastis. Kemudian, ia muncul kembali ke bentuk siap untuk terus terbang.

Tentu saja, konstruksinya juga tidak bisa terlalu fleksibel, dan menemukan keseimbangan yang halus adalah tempat keahlian teknik material tim EPFL masuk.

"Jika kekuatan ambang terlalu rendah," kata Teoh, "quadcopter tidak akan bisa lepas landas, kan? Karena saat Anda menghidupkan tusukan penuh, tusukan akan menghancurkan struktur."

Anda bisa membayangkan banyak hal terjadi: baling-baling bisa saling menabrak; mereka bisa menggambar sayap dalam arah yang terpisah, pada dasarnya menggambar dan memotong drone. Terus terang, akan berantakan. Menemukan kekuatan tarik yang tepat, yaitu ambang di mana lentur diinginkan, mengambil mempelajari fitur serupa di sayap serangga, menurut Mintchev.

“Tantangan untuk secara strategis menyesuaikan kekakuan dan kelembutan pada struktur yang dapat dilipat dikuasai oleh serangga,” kata Mintchev. "Sayap origami mereka berevolusi terdiri dari ubin kutikula kaku yang dihubungkan melalui sambungan lunak resilin."

Mintchev dan kelompok melihat aplikasi lain untuk desain ini juga, termasuk mekanisme mencengkeram lebih fleksibel, yang mereka telah membangun prototipe.

Beberapa manfaat dari desain ini termasuk pegangan yang kemungkinan kecil akan merusak sesuatu yang rapuh yang berusaha diambilnya, dan pegangan yang tidak mampu mengangkat sesuatu di luar kapasitasnya (hanya dengan risiko menjatuhkannya, nanti).

"Kecenderungan saat ini dalam robotika adalah untuk menciptakan robot yang lebih lembut," menurut Dario Floreano, direktur Laboratorium Sistem Cerdas EPFL dan penulis pendamping lainnya pada makalah baru, "yang dapat beradaptasi dengan fungsi yang diberikan dan beroperasi dengan aman bersama manusia."

Menjadi lembut, dengan caranya sendiri, adalah tanda kekuatan - sesuatu yang harus diperhatikan oleh robot Terminator.