Robot Otot Katak – Perkembangan teknologi robotika terus menghadirkan pendekatan baru dalam menciptakan mesin yang mampu bergerak secara efisien. Jika robot pada umumnya mengandalkan motor listrik dan baterai sebagai sumber tenaga, sekelompok ilmuwan di China mencoba memanfaatkan jaringan biologis sebagai penggerak.
Peneliti dari Shenyang Institute of Automation yang berada di bawah Chinese Academy of Sciences (SIACAS) mengembangkan robot kecil dengan jaringan otot katak sebagai sumber gerak. Tim tersebut memanfaatkan kontraksi otot alami untuk membuat robot berenang tanpa mengandalkan sistem motor konvensional.
Hasil penelitian mengenai teknologi tersebut telah dipublikasikan melalui jurnal Advanced Functional Materials. Para peneliti menggunakan jaringan otot yang berasal dari kaki katak benteng atau bullfrog, kemudian mengintegrasikannya ke dalam struktur mekanis robot.
Saat jaringan otot berkontraksi, mekanisme pada tubuh robot meneruskan tenaga tersebut menuju bagian yang menyerupai sirip. Gerakan sirip inilah yang akhirnya mendorong robot untuk berenang di dalam air.
Desain Robot Terinspirasi dari Ikan Pari Manta
Para peneliti tidak memilih bentuk robot secara sembarangan. Mereka mengambil inspirasi dari karakteristik tubuh ikan pari manta yang memiliki bentuk pipih, lebar, serta sirip besar pada kedua sisinya.
Konsep tersebut memungkinkan robot bergerak dengan memanfaatkan kontraksi jaringan otot pada bagian tubuhnya. Sirip akan menghasilkan dorongan ketika otot bekerja sehingga robot dapat berpindah posisi di dalam air.
Penggunaan jaringan biologis sekaligus membedakan teknologi ini dari robot air konvensional. Alih-alih sepenuhnya mengandalkan komponen mekanis, tim peneliti menggabungkan jaringan hidup dengan sistem elektronik dan struktur robot.
Pendekatan semacam ini membuka kemungkinan baru dalam pengembangan robot biohibrida, terutama untuk menciptakan perangkat kecil yang dapat meniru gerakan organisme di alam.
Cahaya Inframerah Mengendalikan Gerakan Robot
Keunikan robot tersebut tidak berhenti pada penggunaan otot katak. Peneliti juga mengembangkan metode pengendalian nirkabel dengan memanfaatkan cahaya inframerah dekat atau near-infrared.
Pada bagian punggung robot terdapat panel surya berukuran kecil. Peneliti dapat menembakkan cahaya inframerah dekat ke panel tersebut untuk menghasilkan sinyal listrik berdaya rendah.
Selanjutnya, sistem meneruskan sinyal listrik menuju saraf di permukaan jaringan otot. Rangsangan tersebut memicu kontraksi yang kemudian menghasilkan gerakan pada robot.
Tim peneliti juga dapat mengarahkan cahaya ke panel pada sisi tertentu. Dengan mengatur kontraksi otot di bagian kiri atau kanan secara terpisah, mereka dapat menentukan arah pergerakan robot.
Sistem tersebut membuat robot mampu melakukan berbagai manuver. Dalam pengujian, robot dapat berenang lurus, berbelok ke kanan maupun kiri, bergerak melingkar, hingga melakukan putar balik menyerupai bentuk huruf U.
Ilustrasi robot berbentuk ikan pari manta yang menggunakan jaringan otot katak sebagai penggerak.
Otot Katak Tetap Responsif hingga 11 Hari
Ketahanan jaringan biologis menjadi salah satu aspek penting dalam pengembangan robot biohibrida. Berdasarkan pengujian dalam kondisi kultur laboratorium, jaringan otot katak masih menunjukkan respons hingga sekitar 11 hari.
Sementara itu, peneliti dapat mengoperasikan robot secara andal selama kurang lebih satu minggu. Kemampuan tersebut menunjukkan bahwa jaringan biologis masih dapat berfungsi sebagai penggerak meskipun telah terintegrasi dengan perangkat robotik.
Dalam pengujian internal, robot mampu berenang dengan kecepatan rata-rata sekitar 0,54 panjang tubuh setiap detik. Angka tersebut setara dengan kurang lebih 2,7 sentimeter per detik.
Pada kondisi tertentu, kecepatannya bahkan dapat mencapai dua kali panjang tubuh per detik. Robot juga mampu menyelesaikan satu putaran penuh dalam waktu sekitar 17 detik.
Kemampuannya tidak terbatas pada aktivitas berenang. Peneliti mencatat robot dapat membawa beban hingga sekitar 5 gram. Selain itu, perangkat tersebut masih mampu melakukan gerakan perlahan ketika berada di permukaan darat.
Berpotensi Membantu Pemantauan Lingkungan Perairan
Zhang Chuang, peneliti SIACAS sekaligus penulis korespondensi dalam riset tersebut, menjelaskan bahwa penelitian ini menghadirkan kombinasi jaringan otot alami dan stimulasi nirkabel berbasis cahaya.
Tim pengembang melihat teknologi robot biohibrida ini memiliki potensi untuk mendukung kegiatan pemantauan lingkungan, khususnya di kawasan perairan dangkal. Bentuknya yang kecil dan pola geraknya yang menyerupai ikan dapat memberikan keuntungan saat peneliti ingin mengamati kehidupan bawah air.
Robot berukuran kecil berpotensi mendekati organisme akuatik tanpa menimbulkan gangguan sebesar perangkat pengamatan konvensional. Karena itu, teknologi tersebut dapat membuka peluang baru untuk penelitian ekosistem dan pemantauan kondisi lingkungan perairan.
Meski demikian, pengembangan robot masih berada pada tahap penelitian. Salah satu tantangan terbesar yang perlu peneliti pecahkan adalah mempertahankan jaringan otot agar tetap hidup dan berfungsi dalam waktu yang lebih panjang.
Untuk pengembangan berikutnya, tim berencana menggunakan elektroda dengan karakteristik lebih lunak. Perubahan tersebut diharapkan dapat meningkatkan kemampuan sistem dalam mengendalikan kontraksi jaringan otot.
Selain itu, peneliti berencana menambahkan teknologi penyimpanan energi. Kehadiran sistem tersebut nantinya dapat mengurangi ketergantungan robot pada sumber energi eksternal dan membuka peluang agar perangkat mampu beroperasi secara lebih mandiri.
Riset ini menunjukkan bagaimana jaringan biologis dapat berpadu dengan teknologi elektronik untuk menciptakan generasi baru robot biohibrida. Jika berbagai keterbatasan teknis berhasil diatasi, robot berbasis jaringan otot alami berpotensi menjadi salah satu alternatif untuk melakukan pengamatan dan pemantauan lingkungan perairan pada masa mendatang.
