Penginderaan Lembut, Bahan Penyembuhan Diri untuk Tangan dan Lengan Robot
Bahan seperti jeli murah, yang dikembangkan oleh para peneliti di University of Cambridge, dapat merasakan ketegangan, suhu, dan kelembapan. Dan tidak seperti robot penyembuhan diri sebelumnya, mereka juga dapat memperbaiki diri sebagian pada suhu kamar.
Teknologi penginderaan lunak dapat mengubah robotika, antarmuka taktil, dan perangkat yang dapat dikenakan, di antara aplikasi lainnya. Namun, sebagian besar teknologi penginderaan lunak tidak tahan lama dan menghabiskan banyak energi.
“Memasukkan sensor lunak ke dalam robotika memungkinkan kita untuk mendapatkan lebih banyak informasi dari mereka, seperti bagaimana ketegangan pada otot kita memungkinkan otak kita untuk mendapatkan informasi tentang keadaan tubuh kita,” kata David Hardman dari Departemen Teknik Cambridge, penulis pertama dari makalah yang dilaporkan dalam jurnal NPG Asia Materials.
Sebagai bagian dari proyek SHERO yang didanai Uni Eropa, Hardman dan rekan-rekannya telah bekerja untuk mengembangkan penginderaan lunak, bahan penyembuhan diri untuk tangan dan lengan robot. Bahan-bahan ini dapat mendeteksi saat rusak, mengambil langkah-langkah yang diperlukan untuk menyembuhkan diri sendiri untuk sementara, dan kemudian melanjutkan pekerjaan — semuanya tanpa perlu interaksi manusia.
“Kami telah bekerja dengan bahan penyembuhan diri selama beberapa tahun, tetapi sekarang kami mencari cara yang lebih cepat dan lebih murah untuk membuat robot penyembuhan diri,” kata rekan penulis Thomas George-Thuruthel, juga dari Departemen Teknik.
Versi sebelumnya dari robot penyembuhan diri perlu dipanaskan untuk menyembuhkan, tetapi para peneliti Cambridge sekarang mengembangkan bahan yang dapat menyembuhkan pada suhu kamar, yang akan membuatnya lebih berguna untuk aplikasi dunia nyata.
“Kami memulai dengan bahan elastis berbasis gelatin yang murah, dapat terurai secara hayati, dan biokompatibel, serta melakukan berbagai pengujian tentang cara memasukkan sensor ke dalam bahan dengan menambahkan banyak komponen konduktif,” kata Hardman.
Para peneliti menemukan bahwa sensor pencetakan yang mengandung natrium klorida - garam - alih-alih tinta karbon menghasilkan bahan dengan sifat yang mereka cari. Karena garam larut dalam hidrogel berisi air, garam menyediakan saluran yang seragam untuk konduksi ion — pergerakan ion.
Saat mengukur hambatan listrik bahan cetakan, para peneliti menemukan bahwa perubahan regangan menghasilkan respons yang sangat linier, yang dapat mereka gunakan untuk menghitung deformasi bahan. Menambahkan garam juga memungkinkan penginderaan bentangan lebih dari tiga kali panjang asli sensor, sehingga material dapat dimasukkan ke dalam perangkat robot yang fleksibel dan dapat diregangkan.
Bahan self-healing murah dan mudah dibuat, baik dengan pencetakan 3D atau casting. Mereka lebih disukai daripada banyak alternatif yang ada karena mereka menunjukkan kekuatan dan stabilitas jangka panjang tanpa mengering, dan mereka seluruhnya terbuat dari bahan yang aman untuk makanan yang tersedia secara luas.
“Ini adalah sensor yang sangat bagus mengingat betapa murah dan mudahnya membuatnya,” kata George-Thuruthel. “Kami dapat membuat seluruh robot dari gelatin dan mencetak sensor di mana pun kami membutuhkannya.”
Hidrogel yang dapat menyembuhkan diri sendiri terikat dengan baik dengan berbagai bahan yang berbeda, yang berarti mereka dapat dengan mudah digabungkan dengan jenis robotika lainnya. Misalnya, sebagian besar penelitian di Laboratorium Robotika Bio-Inspired, tempat para peneliti berada, difokuskan pada pengembangan tangan buatan. Meskipun bahan ini merupakan bukti konsep, jika dikembangkan lebih lanjut, bahan ini dapat dimasukkan ke dalam kulit buatan dan sensor yang dapat dipakai dan dapat terurai secara alami.
