Kawanan robot mirip semut bekerja sama untuk mengangkat benda yang beratnya 2.000 kali lipat

Robot mikroskopis mengangkat suatu benda. (Kredit: Perangkat)

Temui 'robot mikro' magnetis yang dapat mengubah cara kita memberikan obat

SEOUL, Korea Selatan — Bagaimana jika dokter bisa mengerahkan ribuan robot kecil untuk membersihkan arteri yang tersumbat? Para ilmuwan di Universitas Hanyang telah mengambil langkah signifikan menuju masa depan ini dengan mengembangkan robot mikro yang dapat mengatur dirinya sendiri menjadi kelompok, mengatasi rintangan, dan mengangkut muatan berat.

Penelitian dipublikasikan di jurnal Perangkat melaporkan bahwa robot mikroskopis ini bekerja sama seperti koloni semut untuk mencapai prestasi luar biasa. Masing-masing berukuran lebih kecil dari sebutir garam dan menunjukkan kemampuan beradaptasi yang luar biasa terhadap lingkungannya sambil bekerja secara kolektif untuk memecahkan tantangan yang kompleks.

Bayangkan setiap robot sebagai batu bata magnetis kecil. Dengan menggunakan proses yang mirip dengan pembuatan es batu, para peneliti dapat memproduksi ratusan robot ini secara bersamaan dengan cara yang hemat biaya. Mereka menggunakan cetakan replika dan magnetisasi untuk memastikan geometri seragam di setiap robot kecil.

Setiap robot memiliki tinggi 600 mikrometer (sekitar setengah milimeter) dan mengandung partikel magnet khusus yang disebut neodymium-besi-boron (NdFeB). Partikel-partikel ini memungkinkan robot merespons medan magnet dan berinteraksi dengan tetangganya. Saat terkena medan magnet yang diciptakan oleh magnet yang berputar, robot secara otomatis menyusun dirinya ke dalam formasi berbeda.

Mereka dapat mengatur diri mereka sendiri dalam tiga cara utama: ujung ke ujung seperti kereta api (head-to-tail), tumpang tindih seperti sirap atap (slip-co-facial), atau tatap muka seperti magnet pada lemari es. Penelitian robotika gerombolan sebelumnya berfokus pada robot berbentuk bola yang hanya dapat menghubungkan titik-ke-titik. Robot berbentuk kubus ini menciptakan koneksi yang lebih kuat karena seluruh permukaannya dapat bersentuhan, mirip dengan bagaimana magnet menempel lebih kuat ketika seluruh permukaannya bertemu.

Delapan robot yang dihubungkan bersama dapat memanjat tembok lima kali tingginya. Beberapa kawanan dapat meluncurkan robot individu melewati penghalang, sementara yang lain dapat mengangkut benda melintasi air yang beratnya 2.000 kali lebih berat dari robot itu sendiri.

Dalam satu demonstrasi yang mencolok, 1.000 robot membentuk rakit terapung di permukaan air. Kawanan tersebut kemudian membungkus dirinya di sekitar pil yang berbobot 2.000 kali lebih berat dari masing-masing robot, dan berhasil mengangkut muatan melintasi cairan. Perilaku ini mencerminkan bagaimana semut api membentuk rakit hidup untuk bertahan hidup dari banjir—sebuah contoh bagaimana para insinyur sering kali mengambil inspirasi dari alam.

Di darat, kawanan tersebut dapat mengangkut kargo 350 kali lebih berat daripada robot individu. Mereka bahkan membersihkan saluran yang tersumbat dengan bekerja sama untuk memecahkan penyumbatan tersebut, yang mensimulasikan bagaimana mereka suatu hari nanti dapat membersihkan arteri yang tersumbat.

Robot juga dapat berinteraksi secara aman dengan makhluk hidup. Dengan bergerak dalam pola yang terkoordinasi, kawanan robot dengan lembut memandu semut dan serangga ke arah tertentu tanpa melukai mereka. Mereka bahkan menciptakan sistem kontrol makan untuk makhluk yang lebih besar seperti cacing super dengan memblokir dan mengizinkan akses terhadap makanan secara strategis.

Mengontrol kawanan robot ini seperti memimpin orkestra tak kasat mata dengan magnet. Dengan memutar medan magnet di sekitar robot, peneliti dapat membuatnya berputar di tempat atau bergerak dalam pola melingkar. Mengubah kekuatan medan magnet memungkinkan mereka beralih di antara gaya gerakan yang berbeda.

“Kawanan mikrorobot magnetik memerlukan kontrol magnetik eksternal dan tidak memiliki kemampuan untuk secara mandiri menavigasi ruang yang kompleks atau terbatas seperti arteri sebenarnya,” kata penulis studi Jeong Jae Wie dari Departemen Teknik Organik dan Nano Universitas Hanyang, dalam sebuah pernyataan. “Penelitian di masa depan akan fokus pada peningkatan tingkat otonomi kawanan mikrorobot, seperti kontrol umpan balik secara real-time atas gerakan dan lintasan mereka.”

Ketika para peneliti berupaya memberikan otonomi yang lebih besar kepada kawanan mikrorobot ini, teknologi ini semakin mendekati penerapan praktis dalam bidang kedokteran, manufaktur, dan pembersihan lingkungan. Tantangan utamanya adalah mengembangkan sistem yang memungkinkan robot kecil ini bernavigasi dan mengambil keputusan secara mandiri.