Para ilmuwan telah melatih seekor laba-laba untuk melompat sesuai yang diperintahkan dengan harapan bahwa itu akan menginspirasi dalam pengembangan robot generasi terbaru dengan teknik yang meniru pada alam (biomimikri).
Ada banyak laba-laba yang memiliki kemampuan untuk melompat, dan laba-laba pelompat ulung ( Phidippus regius ), yang digunakan para peneliti dalam studi khusus ini, merupakan pilihan yang tepat.
Teknik yang digunakan oleh laba-laba ini dalam melompat boleh dikatakan sempurna. Menurut Dr Mostafa Nabawy, penulis utama studi ini, ketika mereka melompat untuk menangkap mangsanya, mereka bisa terbang sejauh enam kali dari panjang tubuh mereka. Ini berarti jika panjang tubuhnya sekitar 15 milimeter, mahluk imut ini dapat melompat setidaknya sejauh 60 milimeter. Sebagai perbandingan, manusia saja hampir tidak bisa melompat sejauh 1,5 kali panjang tubuhnya.
Dengan visi yang sangat baik dan gaya berburu yang mumpuni, seekor laba-laba pelompat ulung adalah rekrutan sempurna untuk proyek penelitian terbaru pada robot lompat mikro di Universitas Manchester.
Penelitian yang dilakukan oleh para peneliti adalah yang paling canggih dari jenisnya hingga saat ini dan pertama kali menggunakan CT scan 3D dan kamera berkecepatan dan resolusi tinggi untuk merekam, memantau dan menganalisis gerakan dan perilaku laba-laba.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menjawab pertanyaan mengapa lompatan anatomi dan perilaku laba-laba berevolusi seperti itu, dan kedua, untuk menggunakan pemahaman laba-laba yang dikembangkan ini untuk merencanakan robot mikro tangkas kelas terbaru yang saat ini menggunakan teknologi rekayasa yang tidak terpikirkan.
Studi ini diterbitkan dalam jurnal Nature Scientific Reports .
Para peneliti melatih seekor laba-laba, yang mereka beri nama Kim, untuk melompat ketinggian dan jarak yang berbeda pada platform buatan manusia pada kondisi lingkungan penelitian skala laboratorium.
Tim kemudian merekam lompatan menggunakan kamera ultra-kecepatan tinggi, dan menggunakan pemindaian mikro CT resolusi tinggi untuk membuat model 3D dari kaki dan struktur tubuh Kim dengan detail yang belum pernah ada sebelumnya.
Hasilnya menunjukkan bahwa spesies laba-laba khusus ini menggunakan strategi lompatan yang berbeda tergantung pada tantangan lompatan yang disajikan.
Misalnya, untuk melompat lebih pendek, Kim lebih menyukai penggunaan waktu yang lebih cepat untuk jarak yang mudah. Lintasan yang lebih pendek dan lebih cepat menggunakan lebih banyak energi, tetapi meminimalkan waktu penerbangan. Ini membuat lompatan lebih akurat dan lebih efektif untuk menangkap mangsanya.
Tapi, jika Kim melompat lebih jauh atau ke platform yang lebih tinggi, mungkin untuk melintasi medan yang lebih sulit, ia melompat dengan cara yang paling efisien untuk mengurangi jumlah energi yang digunakan.
Serangga dan laba-laba meloncat dalam sejumlah cara yang berbeda, baik menggunakan pegas seperti mekanisme, kekuatan otot langsung atau menggunakan tekanan cairan internal.
Para ilmuwan telah mengetahui selama lebih dari 50 tahun bahwa laba-laba menggunakan tekanan hidrolik internal untuk memperpanjang kaki mereka, tetapi yang tidak diketahui adalah apakah tekanan hidrolik ini aktif digunakan untuk meningkatkan atau mengganti kekuatan otot ketika laba-laba melompat.
Dr Bill Crowther, salah satu penulis studi ini, menjelaskan: “Hasil kami menunjukkan bahwa selain Kim dapat menggerakkan kakinya secara hidrolik, dia tidak membutuhkan kekuatan tambahan dari hidrolika untuk mencapai kinerja lompatannya yang luar biasa. Dengan demikian, peran gerakan hidrolik pada laba-laba tetap menjadi pertanyaan terbuka. ”
Namun, penelitian ini bukan hanya tentang pemahaman yang lebih dalam tentang anatomi laba-laba pelompat ulung. Ini juga memiliki implikasi penting untuk membangun robot mungil yang mampu melompat.
Jika peneliti dapat menggunakan sifat misterius yang dimiliki laba-laba dalam melompat, itu bisa membantu memecahkan beberapa kendala yang saat ini membuat banyak robot berakar kuat pada tanah.
Nabawy adalah insinyur penerbangan dan dia sangat tertarik untuk mendesain jenis robot terbaru yang dapat terbang dan melompat. Lompatan Kim menawarkan beberapa petunjuk tentang bagaimana mewujudkan impian itu menjadi kenyataan.
“Gaya pada kaki saat lepas landas bisa mencapai lima kali berat laba-laba – ini luar biasa dan jika kita dapat memahami biomekanik ini kita dapat menerapkannya pada bidang penelitian lain,” kata Nabawy .
