News
Inilah Terobosan Utama Dalam Pengembangan Robotika Biohibrid Bertenaga Otot
Insinyur di Massachusetts Institute of Technology (MIT) telah membuat kemajuan signifikan dalam robotika biohibrid dengan menciptakan “kerangka” fleksibel yang ditenagai oleh jaringan otot.
Terobosan ini berpotensi merevolusi bidang robotika dan kedokteran biohibrid, mengantarkan era baru teknologi yang menggabungkan kekuatan komponen biologis dan buatan.
Scroll untuk membaca
Scroll untuk membaca
Kemajuan ini berpotensi mengubah lanskap industri-industri tersebut, dan menawarkan kemungkinan-kemungkinan baru yang menarik di masa depan.
Inti dari kemajuan terbaru ini adalah pengembangan perangkat unik berbentuk pegas, atau 'lentur', yang merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan struktur yang dapat ditekuk tanpa patah.
Dalam konteks ini, lentur dirancang untuk mengoptimalkan kekuatan kontraktil alami jaringan otot.
Seperti dilansir thedebrief.org, desain baru ini berpotensi membuka jalan bagi robotika biohibrid yang lebih bertenaga dan presisi dibandingkan sebelumnya.
“Lenturan ini seperti kerangka yang kini dapat digunakan manusia untuk mengubah aktuasi otot menjadi beberapa derajat kebebasan bergerak dengan cara yang sangat dapat diprediksi,” kata Dr. Ritu Raman, Profesor Desain Teknik di MIT dan rekan penulis studi, dalam sebuah pernyataan.
“Kami memberi para robotika seperangkat aturan baru untuk membuat robot bertenaga otot yang kuat dan tepat yang dapat melakukan hal-hal menarik.”
Dalam upaya memanfaatkan kekuatan alami jaringan otot untuk memajukan pengembangan robotika biohibrid, para insinyur telah lama menghadapi tantangan dalam menerjemahkan gerakan biologis menjadi tindakan mekanis.
Desain tradisional sering kali mengandalkan pemasangan pita jaringan otot di antara dua tiang kecil yang fleksibel.
Saat otot berkontraksi, ia seharusnya membengkokkan tiang-tiang ini, menariknya bersama-sama untuk menciptakan gerakan.
Idealnya, tindakan ini akan menggerakkan kerangka robot, mengubah kekuatan biologis menjadi keluaran mekanis yang berguna.
Namun kenyataannya masih kurang ideal. Hambatan utamanya adalah variabilitas dalam cara jaringan otot berinteraksi dengan tiang-tiang ini.
Misalnya, penempatan otot yang tepat pada tiang, serta luas permukaan yang melakukan kontak, sangat mempengaruhi efektivitas kontraksi.
Variabilitas ini mempersulit terciptanya gerakan yang konsisten dan andal dalam desain tradisional.
Dalam beberapa kasus, otot mungkin berhasil menyatukan tiang, namun pada kasus lain, otot mungkin menyebabkan tiang bergoyang tak terkendali, sehingga menyebabkan gerakan yang tidak konsisten dan tidak dapat diandalkan.
Untuk mengatasi tantangan ini, tim MIT menata ulang desain aktuator mekanis yang ditenagai oleh jaringan otot.
Tujuannya adalah untuk menciptakan sistem yang dapat memanfaatkan kontraksi alami otot secara lebih efisien, terlepas dari penempatan otot dan variabilitas kontak.
Proses ini pada akhirnya mengarah pada pengembangan aktuator modular baru yang mirip pegas atau “lentur”.
Dalam sebuah makalah yang baru-baru ini diterbitkan di Advanced Intelligent Systems, tim MIT menunjukkan bagaimana kelenturan dapat memaksimalkan kontraksi otot dan menawarkan tingkat kontrol dan presisi baru dalam robotika biohibrid.
Lenturan bekerja dengan menempel pada sekelompok jaringan otot dan secara efektif mengubah kontraksi menjadi gerakan mekanis.
Pendekatan ini memperkuat gerakan alami otot dan memungkinkan pengukuran kinerjanya secara tepat terhadap berbagai rangsangan.
Lenturan ini menawarkan tingkat kontrol dan presisi baru dengan menyediakan cara yang lebih efisien dan andal untuk menerjemahkan kontraksi otot menjadi gerakan mekanis, terlepas dari penempatan otot dan variabilitas kontak.
Dengan menggabungkan elemen kaku dan fleksibel dalam kelenturan elastis linier, para peneliti mengatakan bahwa mereka telah melampaui kemampuan metode tradisional untuk mengukur kontraksi otot, memungkinkan pemantauan kinerja yang akurat dan real-time bahkan pada frekuensi stimulasi tinggi.
Desain kelenturan juga memastikan kelenturan dapat mengakomodasi satu arah dan kaku pada arah lain, memfokuskan energi otot dan memaksimalkan outputnya.
Proses ini meningkatkan gerakan alami otot, seperti mengoptimalkan beban pada leg press untuk kinerja puncak.
Selama percobaan, para peneliti menemukan bahwa ketika jaringan otot melekat pada lentur, kemampuannya untuk meregangkan pegas meningkat secara signifikan, menandai peningkatan lima kali lipat dibandingkan desain aktuator otot sebelumnya.
“Lenturan adalah kerangka yang kami rancang agar sangat lunak dan fleksibel di satu arah dan sangat kaku di semua arah lainnya,” kata Dr. Raman.
“Saat otot berkontraksi, seluruh gaya diubah menjadi gerakan ke arah itu. Ini adalah pembesaran yang sangat besar.”
Selain itu, pengembangan perangkat yang secara tepat mengukur kinerja dan daya tahan otot berpotensi meningkatkan pemahaman kita tentang perilaku otot dan implikasinya terhadap kebugaran fisik.
Selama percobaan, para peneliti menemukan bahwa dengan mengubah frekuensi kontraksi otot, mereka dapat mengamati mekanisme yang mengatur daya tahan dan kekuatan otot.
Wawasan ini dapat mengarah pada program olahraga yang ditargetkan untuk meningkatkan ketahanan dan kinerja otot, yang secara signifikan berdampak pada pelatihan atletik dan rehabilitasi fisik.
“Melihat seberapa cepat otot kita lelah, dan bagaimana kita dapat melatihnya untuk mendapatkan respons dengan daya tahan tinggi — inilah yang dapat kami temukan dengan platform ini,” kata Raman.
Terobosan ini penting karena berpotensi mengubah secara mendasar cara pembuatan dan konstruksi robot.
Pengembangan kelenturan ini tidak hanya meningkatkan efisiensi robot bertenaga otot, namun juga membuka kemungkinan baru untuk desain dan fungsionalitasnya.
Robotika tradisional sangat bergantung pada motor listrik dan aktuator sintetis, komponen yang, meskipun efektif, tidak memiliki kemampuan beradaptasi dan ketahanan otot biologis.
Dengan memanfaatkan kekuatan yang melekat pada jaringan otot, kelenturan baru MIT menawarkan gambaran sekilas tentang masa depan di mana robot tidak hanya sekedar alat tetapi juga entitas yang dapat tumbuh, beradaptasi, dan memperbaiki diri.
Kemajuan dalam bidang lentur juga menjawab tantangan penting dalam mengembangkan desain robotik dan teknik manufaktur yang kuat, dapat direproduksi, dan dapat diprediksi.
Pada akhirnya, dengan menawarkan cara terstandar untuk mengukur dan mengoptimalkan kinerja aktuator otot, teknologi ini dapat menghasilkan produksi mesin robot biohibrid yang terukur.
Inovasi ini membuka jalan bagi pengembangan robot biohibrid canggih yang lebih dari sekadar demonstrasi sederhana hingga menciptakan mesin yang lebih kompleks dan andal.
Para peneliti mengatakan mereka sekarang mengadaptasi dan menggabungkan kelenturan untuk membangun “robot yang presisi, artikulasi, dan andal yang didukung oleh otot alami.”
“Contoh robot yang kami coba buat di masa depan adalah robot bedah yang dapat melakukan prosedur invasif minimal di dalam tubuh,” jelas Dr. Raman.
“Secara teknis, otot dapat menggerakkan robot dengan ukuran berapa pun, namun kami sangat bersemangat dalam membuat robot kecil, karena di sinilah aktuator biologis unggul dalam hal kekuatan, efisiensi, dan kemampuan beradaptasi.”
