Sains & Teknologi Top 1

RoboBee, Microrobot yang Terinspirasi oleh Serangga

RoboBee adalah microrobot yang terinspirasi oleh serangga yang dikembangkan oleh para peneliti di Universitas Harvard. Microrobot ini telah menjadi kendaraan teringan yang pernah dicapai untuk penerbangan berkelanjutan tanpa bantuan kabel listrik. Setelah berpuluh-puluh tahun bekerja, para peneliti mencapai penerbangan tanpa ikatan dengan membuat beberapa perubahan penting pada RoboBee, termasuk penambahan sepasang sayap kedua. Perubahan itu, bersama dengan perubahan yang kurang terlihat pada aktuator dan rasio transmisi, memberikan RoboBee daya angkat yang cukup bagi para peneliti untuk memasang sel surya dan panel elektronik.

Mahasiswa pascasarjana Elizabeth Farrell Helbling, Ph.D. ’19, dan rekan pascadoktoral Noah T. Jafferis dari Fakultas Teknik dan Sains Terapan Harvard John A. Paulson (SEAS), Sekolah Pascasarjana Seni dan Sains dan Institut Wyss untuk Rekayasa Biologi Terinspirasi merekam momen dengan kamera berkecepatan tinggi saat RoboBee melakukan penerbangan solonya.

Halogen cerah menyala dan Robobee bertenaga surya diluncurkan ke udara. 

Perubahan pada Robobee – termasuk sepasang sayap tambahan dan peningkatan pada aktuator dan rasio transmisi – membuat kendaraan lebih efisien dan memungkinkan penambahan sel surya dan panel elektronik. Robobee ini adalah yang pertama terbang tanpa kabel listrik dan merupakan kendaraan yang paling ringan dan tidak ditambatkan untuk mencapai penerbangan berkelanjutan. Kredit: Harvard Microrobotics Lab / Harvard SEAS

Dan dengan itu, Robobee dari Universitas Harvard mencapai tonggak utama terbaru — menjadi kendaraan paling ringan yang pernah mencapai penerbangan berkelanjutan.

“Ini adalah hasil beberapa dekade dalam pembuatan,” kata Robert Wood, Profesor Teknik Sungai dan Sains Terapan Charles River di SEAS, anggota Fakultas Inti dari Institut Wyss dan peneliti utama proyek Robobee. ” Kami memiliki mengembangkan strategi dengan meningkatkan efisiensi kendaraan, menciptakan sirkuit daya yang sangat ringan, dan mengintegrasikan sel surya efisiensi tinggi . “

Publikasi karya ini dilaporkan dalam jurnal ilmiah Nature .

Untuk mencapai penerbangan yang bebas tambatan (untethered) kabel listrik, iterasi terbaru Robobee ini mengalami beberapa perubahan penting, termasuk penambahan sepasang sayap kedua.

“Perubahan dari dua menjadi empat sayap, bersama dengan perubahan yang kurang terlihat pada aktuator dan rasio transmisi, membuat kendaraan lebih efisien, memberikan lebih banyak daya angkat, dan memungkinkan kami untuk meletakkan semua yang kami butuhkan di papan tanpa menggunakan lebih banyak daya,” kata Jafferis.

(Penambahan sayap juga mendapatkan Robobee ini julukan X-Wing.)

RoboBee terbang sendiri
Perubahan pada Robobee – termasuk sepasang sayap tambahan dan peningkatan pada aktuator dan rasio transmisi – membuat kendaraan lebih efisien dan memungkinkan penambahan sel surya dan panel elektronik. Robobee ini adalah yang pertama terbang tanpa kabel listrik dan merupakan kendaraan yang paling ringan dan tidak ditambatkan untuk mencapai penerbangan berkelanjutan. Kredit: Harvard Microrobotics Lab / Harvard SEAS

Daya angkat ekstra ini memungkinkan para peneliti dapat memotong kabel listrik (untethered) dan menempelkan sel surya serta panel elektronik ke kendaraan.

Sel surya, yang terkecil yang tersedia secara komersial, masing-masing memiliki berat 10 miligram dan mendapatkan 0,76 miliwatt per miligram daya ketika matahari berada pada intensitas penuh. Para peneliti mensimulasikan tingkat sinar matahari di laboratorium dengan lampu halogen.

Changes to the Robobee — including an additional pair of wings and improvements to the actuators and transmission ratio — made the vehicle more efficient and allowed the addition of solar cells and an electronics panel. This Robobee is the first to fly without a power cord and is the lightest, untethered vehicle to achieve sustained flight. Credit: Harvard Microrobotics Lab/Harvard SEAS

Sel surya terhubung ke panel elektronik di bawah RoboBee, yang mengubah sinyal tegangan rendah dari array surya menjadi sinyal drive tegangan tinggi yang diperlukan untuk mengontrol aktuator. Sel surya duduk sekitar tiga sentimeter di atas sayap, untuk menghindari gangguan.

Secara keseluruhan, kendaraan terakhir, dengan sel surya dan elektronik, beratnya 259 miligram (sekitar seperempat klip kertas) dan menggunakan sekitar 120 miliwatt daya, yang lebih sedikit daya dari yang dibutuhkan untuk menyalakan satu bola lampu pada sebuah lampu LED.