Ini Robot Terbang Terkecil di Dunia, Beratnya Lebih Ringan dari Setetes Air Hujan

Robot terkecil dan teringan di dunia ini diciptakan insinyur UC Berkeley.

Para insinyur di UC Berkeley telah menciptakan sebuah terobosan revolusioner di bidang robotika dengan mengembangkan robot terbang terkecil dan teringan di dunia. Robot mungil ini, yang berdiameter kurang dari 1 sentimeter atau lebih kecil dari sebutir beras dan beratnya hanya 21 miligram – lebih ringan dari setetes air hujan – mampu melayang, berputar, dan bahkan pulih dari tabrakan di udara. Prestasi ini dicapai pada Maret 2025, menandai tonggak penting dalam perkembangan mikro-robotika.

Robot ini, yang ukurannya jauh lebih kecil daripada robot terbang terkecil sebelumnya, ditenagai dan dikendalikan oleh medan magnet eksternal. Kemampuannya untuk terbang tanpa kabel (untethered) merupakan sebuah kemajuan signifikan, membuka peluang aplikasi yang jauh lebih luas dibandingkan dengan pendahulunya yang masih membutuhkan kabel untuk sumber daya. Desainnya yang terinspirasi oleh lebah memungkinkan robot ini untuk melakukan manuver dengan presisi dan kelincahan yang luar biasa.

“Impiannya adalah membuat robot terbang yang dapat terbang ke mana saja dan kapan saja tanpa menggunakan kabel listrik sebagai sumber tenaganya,” jelas Liwei Lin, seorang profesor teknik mesin di UC Berkeley, kepada IEEE Spectrum, dikutip dari ZME Science, Kamis (10/4).

Robot ini dirancang dengan rotor cetak 3D: empat bilah kecil yang dikelilingi cincin penstabil. Di atasnya terdapat dua magnet permanen yang sangat kecil. Saat ditempatkan dalam medan magnet yang berubah, magnet tersebut menyebabkan rotor berputar — dan dengan putaran yang cukup, robot lepas landas.

Walaupun ukurannya kecil, robot ini tidak hanya bisa terbang. Dengan menyetel frekuensi medan magnet — 310 hertz untuk melayang, 340 hertz untuk memanjat — tim dapat mengendalikan gerakannya. Dengan memanipulasi orientasi medan magnet, mereka dapat mengarahkannya dari satu sisi ke sisi lain. Hebatnya, robot ini dapat pulih dari tabrakan ringan tanpa sensor atau pengontrol bawaan apa pun. Artinya, robot ini dapat terus terbang bahkan setelah menabrak dinding, selama benturannya tidak terlalu kuat.

Pada pengaturan optimal, robot ini mencapai rasio daya angkat terhadap gaya hambat sebesar 0,7 — cukup baik untuk pesawat sekecil itu — dan rasio daya angkat terhadap daya sebesar 0,072 newton per watt. Itu cukup untuk membuatnya tetap terbang, dan bahkan membawa muatan kecil, seperti sensor.

Lebih Efisien

Dalam satu pengujian, versi robot berukuran 20,5 milimeter dengan berat 162 miligram membawa sensor inframerah seberat 110 miligram. Itu hampir 70 persen dari beratnya sendiri.

Robot mini ini juga efisien — lebih efisien dari robot terbang lainnya dan bahkan lebih efisien daripada lalat buah atau burung kolibri, menurut pengukuran tim tentang pembangkitan daya angkat.

Namun untuk saat ini, robot ini hanya dapat terbang sekitar 10 sentimeter dari sumber daya magnetnya. Jarak ini jauh dari jangkauan yang dibutuhkan untuk penggunaan robot di dunia nyata. Para ilmuwan tengah berusaha menemukan cara bagaimana agar jangkauan terbang robot ini menjadi lebih luas.

Salah satu pendekatannya adalah meningkatkan kekuatan dan bentuk medan magnet dengan menggunakan lebih banyak kumparan atau menggunakan teknik "beamforming", yang mengarahkan energi magnet secara tepat. Dengan peningkatan tersebut, robot berpotensi terbang hingga satu meter dari kumparan.

Ada juga kemungkinan untuk semakin memperkecil ukurannya. Membuat robot lebih ringan akan mengurangi energi magnet yang dibutuhkan untuk mengangkatnya, sehingga membuka cara baru untuk memberi daya terbang tanpa kabel.

Pengembangan Robot Mikro

Meskipun robot UC Berkeley saat ini memegang rekor sebagai robot terbang terkecil dan teringan, pengembangan robot terbang mikro telah berlangsung selama bertahun-tahun. RoboBee dari Harvard University, yang ukurannya sebesar kuku jari, merupakan contoh awal yang signifikan, meskipun membutuhkan kabel untuk daya. Sementara itu, Microflier dari Northwestern University, yang berukuran sebesar butir pasir, juga menunjukkan kemajuan penting dalam miniaturisasi, meskipun detail spesifik mengenai berat dan kemampuannya kurang tersedia.

Perbedaan utama terletak pada ukuran, metode penggerak, dan kemampuannya. Robot UC Berkeley unggul dalam hal ukuran dan kemampuan terbang tanpa kabel. Namun, RoboBee dan Microflier telah membuka jalan bagi perkembangan robot terbang mikro yang lebih kecil dan canggih.

Kesamaan di antara ketiganya adalah inspirasi dari alam dan potensi penggunaannya dalam berbagai bidang. Ketiga robot ini menunjukkan bagaimana prinsip-prinsip dari alam dapat diadopsi untuk menciptakan teknologi yang inovatif.

Potensi aplikasi robot terbang mikro sangat luas. Ukurannya yang kecil dan kemampuan manuvernya yang tinggi memungkinkan penggunaan dalam berbagai bidang, termasuk pemantauan lingkungan, pencarian dan penyelamatan, dan bahkan penyerbukan tanaman. Bayangkan robot-robot ini digunakan untuk memantau kualitas udara di daerah yang sulit dijangkau, mencari korban bencana alam di reruntuhan bangunan, atau membantu penyerbukan tanaman dalam pertanian presisi.