Banyak sistem robotika yang ada mengambil inspirasi dari alam, yang secara artifisial mereproduksi proses biologis, struktur alami, atau perilaku hewan untuk mencapai tujuan tertentu. Hal ini karena hewan dan tumbuhan secara bawaan dilengkapi dengan kemampuan yang membantu mereka bertahan hidup di lingkungannya masing-masing, dan dengan demikian juga dapat meningkatkan kinerja robot di luar lingkungan laboratorium.
“Lengan robot lunak adalah generasi baru manipulator robot yang mengambil inspirasi dari kemampuan manipulasi canggih yang ditunjukkan oleh organisme 'tanpa tulang', seperti tentakel gurita, belalai gajah, tumbuhan, dan lain-lain,” Enrico Donato, salah satu peneliti yang melakukan penelitian tersebut. studi tersebut, kepada Tech Xplore. “Menerjemahkan prinsip-prinsip ini ke dalam solusi teknik menghasilkan sistem yang terbuat dari bahan ringan fleksibel yang dapat mengalami deformasi elastis halus untuk menghasilkan gerakan yang patuh dan cekatan. Karena karakteristik yang diinginkan ini, sistem ini menyesuaikan diri dengan permukaan dan menunjukkan ketahanan fisik serta pengoperasian yang aman bagi manusia dengan biaya yang berpotensi rendah.”
Meskipun lengan robot lunak dapat diterapkan pada berbagai permasalahan di dunia nyata, lengan tersebut dapat sangat berguna untuk mengotomatisasi tugas-tugas yang melibatkan pencapaian lokasi yang diinginkan yang mungkin tidak dapat diakses oleh robot kaku. Banyak tim peneliti baru-baru ini mencoba mengembangkan pengontrol yang memungkinkan senjata fleksibel ini menangani tugas-tugas ini secara efektif.
“Umumnya fungsi pengontrol tersebut bergantung pada formulasi komputasi yang dapat membuat pemetaan valid antara dua ruang operasional robot, yaitu ruang tugas dan ruang aktuator,” jelas Donato. “Namun, berfungsinya pengontrol ini umumnya bergantung pada umpan balik visi yang membatasi validitasnya dalam lingkungan laboratorium, sehingga membatasi kemampuan penerapan sistem ini di lingkungan alami dan dinamis. Artikel ini adalah upaya pertama untuk mengatasi keterbatasan yang belum terselesaikan ini dan memperluas jangkauan sistem ini ke lingkungan yang tidak terstruktur.”
“Bertentangan dengan kesalahpahaman umum bahwa tumbuhan tidak bergerak, tumbuhan secara aktif dan sengaja berpindah dari satu titik ke titik lain menggunakan strategi pergerakan berdasarkan pertumbuhan,” kata Donato. “Strategi ini sangat efektif sehingga tanaman dapat menjajah hampir semua habitat di planet ini, suatu kemampuan yang tidak dimiliki oleh dunia hewan. Menariknya, tidak seperti hewan, strategi pergerakan tumbuhan tidak berasal dari sistem saraf pusat, melainkan muncul karena bentuk mekanisme komputasi terdesentralisasi yang canggih.”
Strategi pengendalian yang mendasari berfungsinya pengontrol para peneliti mencoba meniru mekanisme desentralisasi canggih yang mendasari pergerakan tanaman. Tim tersebut secara khusus menggunakan alat kecerdasan buatan berbasis perilaku, yang terdiri dari agen komputasi terdesentralisasi yang digabungkan dalam struktur bottom-up.
“Hal baru dari pengontrol kami yang terinspirasi oleh bio terletak pada kesederhanaannya, di mana kami memanfaatkan fungsi mekanis mendasar dari lengan robot lunak untuk menghasilkan perilaku jangkauan secara keseluruhan,” kata Donato. “Secara khusus, lengan robot lunak terdiri dari susunan modul lunak yang berlebihan, yang masing-masing diaktifkan melalui tiga serangkai aktuator yang disusun secara radial. Diketahui bahwa untuk konfigurasi seperti itu, sistem dapat menghasilkan enam prinsip arah tekukan.”
Agen komputasi yang mendasari fungsi pengontrol tim memanfaatkan amplitudo dan pengaturan waktu konfigurasi aktuator untuk mereproduksi dua jenis pergerakan tumbuhan yang berbeda, yang dikenal sebagai sirkumnutasi dan fototropisme. Sirkumnutasi adalah osilasi yang biasa diamati pada tumbuhan, sedangkan fototropisme adalah gerakan terarah yang mendekatkan cabang atau daun tumbuhan ke cahaya.
Pengontrol yang dibuat oleh Donato dan rekan-rekannya dapat beralih di antara dua perilaku ini, mencapai kontrol berurutan dari lengan robotik yang mencakup dua tahap. Tahap pertama adalah fase eksplorasi, dimana lengan menjelajahi lingkungan sekitarnya, sedangkan tahap kedua adalah fase pencapaian, yaitu gerakan lengan untuk mencapai lokasi atau objek yang diinginkan.
“Mungkin hal yang paling penting yang dapat diambil dari pekerjaan khusus ini adalah bahwa ini adalah pertama kalinya lengan robot lunak yang berlebihan diaktifkan untuk mencapai kemampuan di luar lingkungan laboratorium, dengan kerangka kontrol yang sangat sederhana,” kata Donato. “Selanjutnya, pengontrolnya dapat diterapkan pada perangkat lunak apa punrobotlengan memberikan pengaturan aktuasi serupa. Ini adalah langkah menuju penggunaan penginderaan tertanam dan strategi kontrol terdistribusi dalam robot kontinum dan lunak.”
Sejauh ini, para peneliti menguji pengontrol mereka dalam serangkaian pengujian, menggunakan lengan robot modular yang digerakkan oleh kabel, ringan dan lembut dengan 9 derajat kebebasan (9-DoF). Hasilnya sangat menjanjikan, karena pengontrol memungkinkan lengan untuk menjelajahi lingkungan sekitar dan mencapai lokasi target dengan lebih efektif dibandingkan strategi pengendalian lain yang diusulkan di masa lalu.
Di masa depan, pengontrol baru ini dapat diterapkan pada lengan robot lunak lainnya dan diuji di laboratorium dan di dunia nyata, untuk menilai lebih lanjut kemampuannya dalam menghadapi perubahan lingkungan yang dinamis. Sementara itu, Donato dan rekan-rekannya berencana mengembangkan strategi pengendaliannya lebih lanjut, sehingga dapat menghasilkan tambahan gerakan dan perilaku lengan robotik.
“Kami saat ini berupaya meningkatkan kemampuan pengontrol untuk memungkinkan perilaku yang lebih kompleks seperti pelacakan target, pelilitan seluruh lengan, dll., agar sistem tersebut dapat berfungsi di lingkungan alami untuk jangka waktu yang lama,” tambah Donato.
Waktu posting: 06 Juni 2023