BAGIKAN

Dengan menggunakan seni kirigami Jepang, para ilmuwan telah merancang permukaan menyerupai kulit ular yang bisa memberi dorongan untuk bergerak.

Terinspirasi oleh kulit ular, yang dijelaskan dalam jurnal Science Robotics, dapat membantu ilmuwan membangun robot yang lebih efektif yang dapat terjun ke zona bencana, menjelajahi planet yang jauh dan bahkan bekerja di dalam tubuh.

“Strategi berbasis kirigami kami membuka jalan bagi perancangan kelas baru perayap lunak yang dapat melakukan perjalanan melintasi lingkungan yang kompleks untuk operasi pencarian dan penyelamatan, eksplorasi dan inspeksi, pemantauan lingkungan, dan prosedur medis,” tulis para penulis penelitian.

Sementara seni kirigami Jepang (variasi origami yang melibatkan pemotongan kertas, tidak hanya melipat) telah ada selama berabad-abad, para ilmuwan dalam dekade terakhir telah menjelajahinya untuk tujuan yang lebih praktis. Periset telah menemukan bahwa seni pemotongan kertas dapat menghasilkan struktur tiga dimensi yang elastis dan memiliki sifat fisik yang luar biasa.

Para ilmuwan telah bereksperimen dengan robot origami dan yang disebut metamaterials karena alasan yang sama, namun dalam makalah baru ini, para periset berpendapat bahwa teknik pemotongan kirigami mungkin menawarkan pilihan yang lebih baik.

 

“Kami percaya bahwa pendekatan kirigami yang diusulkan memberikan teknik yang lebih sederhana, cepat, dan lebih murah untuk menciptakannya,” tulis mereka.

Penulis senior Katia Bertoldi, seorang insinyur mekanik di Harvard University, telah menjadi salah satu peneliti yang bereksperimen dengan pola yang berbeda untuk melihat apakah mereka memiliki aplikasi khusus. (Para ilmuwan telah menggunakan kirigami untuk membuat baterai dan elektronik yang dapat diatur , dan bahkan memperbaiki sel surya ). Dia dan rekan-rekannya segera menyadari bahwa pola seperti berlian yang mereka buat terlihat sangat mirip dengan kulit ular.

“Jadi kami pikir, mengapa tidak mencoba menggunakannya sebagai kulit ular?” Kata Bertoldi.

Kulit, setidaknya pada manusia, adalah organ tubuh terbesar, dan terus-menerus multitasking. Merasakan panas, tekanan, membantu kita untuk mengukur kekuatan yang harus kita terapkan dan melindungi kita dari penyakit.
Kulit juga menyediakan permukaan lentur tapi kasar yang benar-benar membantu memberi Anda daya tarik yang cukup untuk bergerak – pikirkan telapak kaki Anda, misalnya. Tapi tidak seperti kita, ular tidak memiliki anggota badan, jadi dalam beberapa hal kulit mereka mungkin akan lebih penting lagi untuk membantu mereka bergerak.

Ular tampaknya memiliki tekstur tiga dimensi untuk itu yang memungkinkan ular untuk secara efektif mencengkeram permukaan saat mereka bergerak maju. Robot lunak dengan tubuh halus, bagaimanapun, tidak memiliki cengkeraman semacam itu. Tanpa semacam tekstur, robot tanpa kaki yang bergerak dengan cara menggembungkan dan mengempis tubuh mereka hanya akan meluncur tanpa daya.

Jadi untuk proyek ini, Bertoldi dan rekan-rekannya mengambil lembaran plastik dan laser memotongnya menjadi pola yang berbeda – melingkar, segitiga dan trapesium. Mereka membungkus lembaran kirigami ini di sekitar perayap berbentuk tabung yang didukung oleh gerakan udara. Saat tabung melonjak, lipatan dan potongan pembungkus kirigonya muncul, memberi tekstur tiga dimensi untuk mencengkeram permukaan. Saat tabung mengempis, lipatan diratakan, membiarkan robot bergerak dengan lancar.

Para ilmuwan kemudian mengukur pola mana yang membantu robot tabung mendapatkan kecepatan tercepat. Dari semua pola yang mereka coba, yang paling efektif tampaknya adalah trapezoidal – yang juga kebetulan sangat mirip dengan kulit ular yang sebenarnya.

 

“Itu karena mereka benar-benar bisa lebih diperluas,” kata Bertoldi tentang polanya. “Pada dasarnya untuk setiap deflasi inflasi, aktuator bisa lebih diperpanjang.”

Saat ini, robot tabung kecil mereka hanya bergerak maju; Bertoldi mengatakan langkah selanjutnya akan melibatkan mengadaptasi kulit ini untuk bot yang bisa bergerak ke arah yang berbeda.

Selain itu, pola kulit yang benar-benar menyerupai kulit ular lebih kompleks, dia menunjukkan.

“Saat ini kulitnya homogen di seluruh tubuh,” katanya tentang kulit kirigami mereka. “Tapi jika Anda melihat ular di bagian tubuh yang berbeda, bentuk skalanya berbeda juga.”

Teknik ini bisa diadaptasi untuk membuat struktur lipat yang sangat kecil yang bisa berguna untuk alat kesehatan, dan juga sangat besar untuk digunakan pada rover Mars dan robot besar lainnya.

“Karena sifat-sifat kulit kirigami yang dirancang terutama diatur oleh geometri struktur dan bukan sifat konstitutif material, prinsip yang diajukan dapat diterapkan pada sistem dengan rentang skala panjang dan terbuat dari bahan yang berbeda,” penulis menulis

Bertoldi mengatakan bahwa dia sudah bekerja dengan rekan-rekannya yang sedang membangun robot dengan harapan kulitnya akan membuat bots mereka lebih mobile dari sebelumnya.