Robot terbang berukuran serangga dapat membantu tugas yang memakan waktu seperti survei pertumbuhan tanaman di pertanian besar atau mengendus kebocoran gas. Robot-robot ini terbang dengan sayap kecil yang mengepak karena mereka terlalu kecil untuk menggunakan baling-baling, seperti yang terlihat pada sepupu drone mereka yang lebih besar. Ukuran kecil menguntungkan: Robot ini murah untuk dibuat dan dapat dengan mudah masuk ke tempat-tempat sempit yang tidak dapat diakses oleh drone besar.
Tapi serangga-serangga terbang saat ini masih tertambat pada daratan. Elektronik yang mereka butuhkan untuk mengendalikan sayap mereka terlalu berat untuk dibawa robot miniatur ini.
Sekarang, para insinyur di Universitas Washington untuk pertama kalinya memotong tali pusat dan menambahkan otak, memungkinkan RoboFly melakukan kepakan sayap pertamanya secara independen. Ini mungkin salah satu kepakan sayap terkecil untuk robot, tapi merupakan lompatan terbesar untuk robot sejenis. Tim akan mempresentasikan temuannya 23 Mei di Konferensi Internasional Robotika dan Otomasi di Brisbane, Australia.
RoboFly sedikit lebih berat daripada tusuk gigi dan didukung oleh sinar laser. Ia juga menggunakan sirkuit onboard kecil yang mengubah energi laser menjadi listrik yang cukup untuk mengoperasikan sayapnya.
“Sebelumnya, konsep robot terbang berukuran serangga nirkabel adalah fiksi ilmiah. Akankah kita dapat membuat mereka bekerja tanpa perlu kabel?” Kata rekan penulis Sawyer Fuller , asisten profesor di UW Department of Mechanical Engineering. “RoboFly nirkabel kami yang baru menunjukkan bahwa mereka jauh lebih dekat dengan kehidupan nyata.”
Tantangan tekniknya adalah cara mengepakkan sayap. Pengepakan sayap adalah proses yang sangat membutuhkan tenaga, baik sumber tenaga maupun pengontrol yang mengarahkan sayap yang kebesaran dan lebar untuk menerbangkan robot kecil. Jadi, serangga Robo sebelumnya, RoboBee , memiliki tali – ia menerima tenaga dan kontrol melalui kabel dari daratan.
Tetapi robot terbang harus bisa beroperasi sendiri. Fuller dan tim memutuskan untuk menggunakan sinar laser tak terlihat yang kecil untuk menyalakan robot mereka. Mereka mengarahkan sinar laser ke sel fotovoltaik, yang dipasang di atas RoboFly dan mengubah sinar laser menjadi listrik.
“Itu adalah cara yang paling efisien untuk dengan cepat mengirimkan tenaga dengan jumlah banyak menuju RoboFly tanpa menambah banyak beban,” kata rekan penulis Shyam Gollakota , seorang profesor di UW Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering.
RoboFly sedikit lebih besar dari lalat sungguhan. [Mark Stone / University of Washington]
Namun, laser saja tidak memberikan tegangan yang cukup untuk menggerakkan sayap. Itulah sebabnya tim merancang sirkuit yang menaikkan tujuh volt yang dihasilkan dari sel fotovoltaik menjadi 240 volt yang diperlukan untuk penerbangan.
Untuk memberikan RoboFly kendali atas sayapnya sendiri, para insinyur menyediakan otak: Mereka menambahkan mikrokontroler ke sirkuit yang sama.
“Mikrokontroler bertindak sebagaimana otak lalat sesungguhnya yang memberitahukan otot-otot sayap ketika menyala,” kata rekan penulis Vikram Iyer , seorang mahasiswa doktoral di UW Department of Electrical Engineering. “Pada RoboFly, mikrokontroler menyerukan kepada sayap hal-hal seperti ‘kepak sayap lebih keras’ atau ‘jangan mengepak.'”
Secara khusus, pengontrol mengirimkan tegangan dalam gelombang untuk meniru sebagaimana sayap sayap serangga yang sebenarnya bekerja.
“Robot ini menggunakan arus untuk membentuk lambaian,” kata Johannes James , penulis utama dan mahasiswa doktor teknik mesin. “Untuk membuat sayap mengepak ke depan dengan cepat, ia mengirimkan serangkaian arus secara berurutan dan kemudian memperlambat arusnya menurun saat Anda mendekati puncak lambaian. Dan kemudian melakukan hal ini secara terbalik untuk membuat sayap mengepak dengan mulus ke arah lain. ”
Untuk membuat RoboFly nirkabel, para insinyur merancang sirkuit fleksibel (kuning) dengan konverter untuk meningkatkan tegangan (koil tembaga dan kotak hitam di sebelah kiri) yang meningkatkan tujuh volt yang berasal dari sel fotovoltaik menjadi 240 volt yang diperlukan untuk penerbangan. Sirkuit ini juga memiliki otak mikrokontroler (kotak hitam di kanan atas) yang memungkinkan RoboFly mengendalikan sayapnya. [credit : Mark Stone / University of Washington]
Untuk saat ini, RoboFly hanya bisa lepas landas dan mendarat. Setelah sel fotovoltaiknya keluar dari garis pandang langsung laser, robot kehabisan listrik dan mendarat. Tetapi tim berharap untuk segera dapat mengarahkan laser sehingga RoboFly dapat melayang dan terbang di sekitar.
Sementara Robofly saat ini mendapatkan tenaganya melalui sinar laser, versi di masa depan bisa menggunakan baterai kecil atau pemanenan energi dari sinyal frekuensi radio, kata Gollakota. Dengan begitu, sumber tenaganaya dapat dimodifikasi untuk tugas-tugas tertentu.
RoboFlies masa depan juga dapat mengembangkan otak dan sistem sensor yang membantu robot menavigasi dan menyelesaikan tugas mereka sendiri, kata Fuller.
“Saya benar-benar ingin membuat sesuatu yang dapat menemukan kebocoran metana,” katanya. “Anda dapat membeli sebuah koper yang penuh dengan mereka, membukanya, dan mereka akan terbang di sekitar gedung Anda mencari kebocoran gas yang keluar dari pipa-pipa bocor. Jika robot-robot ini dapat mempermudah dalam menemukan kebocoran gas, mereka akan jauh lebih seperti untuk memperbaiki, di mana akan mengurangi emisi rumah kaca. Ini terinspirasi oleh lalat sungguhan, yang benar-benar mahir terbang mencari hal-hal yang berbau. Jadi kami pikir ini adalah aplikasi yang baik untuk RoboFly kami.”
