Penelitian Terbaru: Model Kontrol Robot Terbaru Yang Terinspirasi dari Gurita

Lengan gurita dapat mengkoordinasikan hampir tak terhingga derajat kebebasan untuk melakukan gerakan kompleks seperti meraih, mengambil, merangkak, dan berenang. Bagaimana […]

Model Kontrol Robot seperti Gurita

Lengan gurita dapat mengkoordinasikan hampir tak terhingga derajat kebebasan untuk melakukan gerakan kompleks seperti meraih, mengambil, merangkak, dan berenang. Bagaimana hewan ini mencapai rentang aktivitas yang begitu luas tetap menjadi sumber misteri, kekaguman, dan inspirasi. Sebagian tantangannya datang dari organisasi yang rumit dan biomekanik otot-otot internalnya.

.

Pengembangan Model Otot Lengan Gurita

Research and Development (R&D) Expenses

Ilustrasi Para Pengembang

Masalah ini ditangani dalam sebuah proyek multidisiplin yang dipimpin oleh Prashant Mehta dan Mattia Gazzola, profesor ilmu mekanik dan teknik di University of Illinois Urbana-Champaign. Seperti dilaporkan dalam Proceedings of the Royal Society A, kedua peneliti dan kelompok mereka telah mengembangkan model otot lengan gurita yang akurat secara fisiologis. “Model kami, yang pertama di jenisnya, tidak hanya memberikan wawasan tentang masalah biologis, tetapi juga kerangka kerja untuk desain dan pengendalian robot lunak ke depan,” kata Mehta.

Kemampuan yang mengesankan dari lengan gurita telah lama menjadi sumber inspirasi bagi desain dan pengendalian robot lunak. Robot lunak tersebut memiliki potensi untuk melakukan tugas-tugas yang kompleks di lingkungan yang tidak terstruktur sambil beroperasi dengan aman di sekitar manusia, dengan aplikasi yang meliputi pertanian hingga operasi bedah.

Mahasiswa pascasarjana Heng-Sheng Chang, penulis utama penelitian ini, menjelaskan bahwa sistem yang lunak seperti lengan gurita merupakan tantangan besar dalam pemodelan dan pengendaliannya. “Mereka didorong oleh tiga kelompok otot internal utama – longitudinal, transversal, dan miring – yang menyebabkan lengan mengalami deformasi dalam beberapa mode – seperti geseran, perpanjangan, pembengkokan, dan pemutaran karakteristik ini memberikan kebebasan yang signifikan pada lengan otot yang lunak, berbeda dengan anggota tubuh yang kaku.”

.

Model Kontrol Ini Menghasilkan Gerakan Yang Sangat Mirip Dengan Sebuah Lengan Gurita

Langka, Ditemukan Gurita dengan 9 Lengan di Teluk Shizugawa - Kabar6.com

Lengan Gurita

Tujuan utama tim ini adalah untuk mengekspresikan sistem otot lengan menggunakan fungsi energi yang disimpan, sebuah konsep yang dipinjam dari teori mekanika kontinum. Penulis pasca doktoral dan koresponden, Udit Halder, menjelaskan bahwa “Lengan berada pada minimum dari sebuah lanskap energi. Aktuasi otot memodifikasi fungsi energi yang disimpan, sehingga menggeser posisi keseimbangan lengan dan memandu gerakannya.”

Interpretasi otot menggunakan energi tersimpan secara dramatis menyederhanakan desain kontrol lengan. Khususnya, studi ini menguraikan metodologi kontrol pembentukan energi untuk menghitung aktivasi otot yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas manipulasi seperti meraih dan memegang. Ketika pendekatan ini ditunjukkan secara numerik dalam lingkungan perangkat lunak Elastica, model ini menghasilkan gerakan yang sangat mirip dengan kehidupan saat sebuah lengan gurita disimulasikan dalam tiga dimensi. Selain itu, menurut Halder, “Karya kami menawarkan jaminan matematis performa yang seringkali tidak tersedia dalam pendekatan alternatif, termasuk pembelajaran mesin.”

“Karya kami merupakan bagian dari ekosistem kolaborasi yang sedang berlangsung di Universitas Illinois,” kata Mehta. “Di tahap awal, ada para ahli biologi yang melakukan eksperimen pada gurita. Di tahap selanjutnya, ada para ahli robotik yang menggunakan ide-ide matematika tersebut untuk merancang robot lunak yang sesungguhnya.”

Kelompok Mehta dan Gazzola bekerja sama dengan Rhanor Gillette, Emeritus Professor Fisiologi Molekuler dan Integratif di Universitas Illinois, untuk menggabungkan fisiologi gurita yang diamati ke dalam model matematika mereka untuk penelitian ini. Pekerjaan masa depan akan membahas implikasi biologis dari kontrol berbasis energi. Selain itu, para peneliti sedang berkolaborasi dengan Girish Krishnan, seorang profesor teknik industri dan sistem perusahaan di Illinois, untuk menggabungkan gagasan matematika mereka ke dalam desain dan kontrol robot lembut yang sebenarnya. Hal ini tidak hanya akan menciptakan cara sistematis untuk mengontrol robot lembut, tetapi juga memberikan pemahaman yang lebih dalam tentang mekanisme kerjanya.

Proyek ini merupakan bagian dari proyek CyberOctopus, sebuah inisiatif penelitian multidisiplin di Coordinated Science Laboratory Universitas Illinois yang didukung oleh Kantor Riset Angkatan Laut.

.

Referensi

ScienceDaily, https://www.sciencedaily.com/releases/2023/02/230224145223.htm Diakses pada 28 Februari, 2023.

TechXplore, https://techxplore.com/news/2023-02-octopus-biology-inspired-door-soft-robot.html Diakses pada 28 Februari, 2023.

Heng-Sheng Chang, Udit Halder, Chia-Hsien Shih, Noel Naughton, Mattia Gazzola, Prashant G. Mehta. Energy-shaping control of a muscular octopus arm moving in three dimensions. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2023; 479 (2270) DOI: 10.1098/rspa.2022.0593

.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Scroll to Top