Penyelidik UC Berkeley telah membangunkan robot yang diilhamkan oleh tupai yang boleh melompat dan mendarat dengan ketepatan yang tepat. Inovasi ini boleh membawa kepada robot yang lebih tangkas untuk pembinaan, pemantauan alam sekitar, dan juga penerokaan angkasa lepas.
Robot telah merangkak, berenang, terbang dan juga meluncur, tetapi tidak ada yang dapat menandingi prestasi akrobatik seekor tupai — sehingga kini. Pasukan ahli biologi dan jurutera di University of California, Berkeley, telah membangunkan robot satu kaki revolusioner yang diilhamkan oleh kehebatan sukan tupai, yang mampu melompat dari dahan ke dahan dan melakukan pendaratan yang tepat.
Kemajuan ini, dilaporkan dalam jurnal Science Robotics, menandakan lonjakan yang ketara ke hadapan dalam ketangkasan robot dan boleh mempunyai aplikasi dari pembinaan hingga penerokaan angkasa lepas.
"Robot yang kami ada sekarang adalah OK, tetapi bagaimana anda membawanya ke peringkat seterusnya? Bagaimana anda mendapatkan robot untuk menavigasi persekitaran yang mencabar dalam bencana di mana anda mempunyai paip dan rasuk dan wayar? Tupai boleh melakukannya, tiada masalah. Robot tidak boleh melakukannya, "kata pengarang kanan bersama Robert Full, seorang profesor biologi integratif di siaran berita UC Berkeley, berkata.
Dalam gabungan biologi dan kejuruteraan yang luar biasa, pasukan itu menyasarkan untuk meniru gerakan tupai yang menakjubkan, yang dianggap sebagai atlet terbaik alam semula jadi.
"Tupai adalah atlet terbaik alam semula jadi," tambah Full. "Cara mereka boleh bergerak dan melarikan diri adalah sukar dipercayai. Ideanya adalah untuk cuba menentukan strategi kawalan yang memberikan haiwan itu pelbagai pilihan tingkah laku untuk melakukan prestasi yang luar biasa dan menggunakan maklumat itu untuk membina robot yang lebih tangkas."
Robot inovatif itu, bernama Salto, pada mulanya dibangunkan pada 2016 dan sudah boleh melakukan aksi hop dan parkour, melekatkan pendaratan pada permukaan rata. Walau bagaimanapun, menterjemah kemahiran ini kepada tempat bertenggek yang tidak rata dan sempit menimbulkan cabaran baharu.
Pengarang bersama pertama Justin Yim, bekas pelajar siswazah UC Berkeley, mendapat inspirasi daripada strategi kawalan yang diperhatikan dalam tupai dan menyesuaikannya dengan Salto.
"Jika anda berfikir tentang cuba melompat ke satu titik - mungkin anda melakukan sesuatu seperti bermain hopscotch dan anda mahu mendarat di tempat tertentu - anda mahu mengekalkan pendaratan itu dan tidak mengambil langkah," Yim, kini penolong profesor sains mekanikal dan kejuruteraan di University of Illinois, Urbana Champaign (UIUC), berkata dalam siaran berita. "Sekiranya anda berasa seperti anda jatuh ke belakang dan anda mungkin perlu duduk kerana anda tidak akan dapat melakukannya, anda mungkin memusingkan tangan anda ke belakang, tetapi anda mungkin juga membongkok semasa anda melakukan ini."
Yim menggunakan cerapan ini, membolehkan Salto melaraskan postur badannya di udara untuk mencapai pendaratan yang lebih tepat. Pelarasan ini serupa dengan pembetulan tengah udara gimnas, menjadikan pencapaian Salto lebih mengagumkan.
“Hampir semua tenaga — 86% daripada tenaga kinetik — diserap oleh kaki hadapan,” tambah Yim, menyerlahkan persamaan antara mekanik baharu robot itu dan dirian tangan semula jadi tupai pada dahan. "Mereka benar-benar melakukan dirian tangan depan ke dahan, dan kemudian yang lain mengikutinya. Kemudian kaki mereka menjana tork tarik-naik, jika mereka berada di bawah; jika mereka akan melepasi bahagian atas - mereka melakukan overshooting, berpotensi - mereka menjana tork brek."
Mungkin yang paling menarik ialah potensi aplikasi teknologi robotik ini dalam persekitaran luar angkasa, seperti penerokaan bulan Saturnus Enceladus yang dibiayai NASA, di mana graviti rendah boleh membolehkan robot itu menempuh jarak yang ketara dengan setiap lompatan.
Pasukan ini terus memperhalusi Salto, bertujuan untuk meningkatkan kebolehannya dengan mekanisme cengkaman yang canggih.
"Dalam kerja akan datang, saya fikir ia akan menjadi menarik untuk meneroka pencengkam lain yang lebih berkebolehan yang boleh mengembangkan keupayaan robot secara drastik untuk mengawal tork yang digunakan pada dahan dan mengembangkan keupayaannya untuk mendarat. Mungkin bukan hanya pada dahan, tetapi di atas tanah rata yang kompleks, juga," tambah Yim.
Mekanik lompat termaju Salto menggariskan masa depan yang menjanjikan di mana robot boleh menavigasi rupa bumi yang kompleks dengan kehalusan dan ketangkasan tupai, membuka kemungkinan baharu dalam pembinaan, tindak balas bencana dan juga di luar planet kita.
"Jika anda seekor tupai yang dikejar oleh pemangsa, seperti elang atau tupai lain, anda mahu mempunyai genggaman yang cukup stabil, di mana anda boleh meletak dahan dengan cepat, tetapi tidak terlalu kuat memegangnya," tambah Full. "Mereka tidak perlu risau tentang melepaskan, mereka hanya bangkit."
Projek inovatif ini menunjukkan tahap tinggi usaha antara disiplin dan kolaboratif yang terlibat dalam merapatkan jurang antara biologi semula jadi dan robotik.
sumber: Universiti California, Berkeley