Insinyur Harvard Menyumbangkan Metamaterial Kirigami Terprogram untuk Robotika Lunak Cerdas
- Kerangka baru dapat memprogram permukaan kirigami sehingga dapat diintegrasikan ke dalam robotika lunak.
- Teknik ini membuka pintu baru untuk merancang kulit lunak cerdas dengan fungsionalitas multimodal.
Kirigami adalah seni Jepang memotong kertas, yang melibatkan lipatan dan kemudian dengan keterampilan memotong kertas menjadi bentuk yang diinginkan. Hasil kirigami selesai dilihat dengan membuka kertas. Kirigami sederhana sebagian besar simetris, seperti pentagram atau bunga salju.
Dalam beberapa tahun terakhir, ilmuwan telah menggunakan seni ini untuk mengubah persegi menjadi lingkaran, mengubah bentuk 2D menjadi 3D, dan bahkan mengembangkan robot terinspirasi ular. Ini hanyalah awal: teknik ini dapat memiliki berbagai aplikasi di masa depan.
Baru-baru ini, peneliti di Harvard University mengembangkan kerangka untuk memprogram permukaan kirigami sehingga struktur ini dapat digunakan untuk perangkat wearable, elektronika lentur, robot yang berubah bentuk, dan lainnya.
Meningkatkan Fungsionalitas Bahan Kirigami
Metamaterial kirigami dapat dengan mudah dipotong dan diubah menjadi konfigurasi tiga dimensi yang kompleks saat diregangkan. Memperkenalkan hierarki ke dalam struktur kirigami lebih meningkatkan fungsionalitasnya karena memungkinkan lentur yang lebih besar dan ketenabilitas bandgap yang lebih luas.
Sejauh ini, studi pada metamaterial kirigami hierarkis berfokus pada deformasi in-plane lembar tebal. Dalam karya ini, peneliti telah menjelajahi lembar kirigami hierarkis tipis dan perilaku lenturan keluar dari bidangnya.
Referensi: Advanced Functional Materials | DOI:10.1002/adfm.201906711 | Harvard University
Mereka menggunakan pemotongan laser untuk membagi lembar menjadi serangkaian kotak berbentuk persegi. Kemudian mereka lebih lanjut membagi kotak-kotak ini menjadi persegi yang lebih kecil menggunakan tingkat potongan lain.
Kedua tingkat potongan pertama dan kedua merespons (tingkat kedua potongan menambahkan respons yang lebih kaya) saat metamaterial diregangkan.
Tim penelitian menemukan bahwa mungkin untuk memprogram metamaterial mekanis dengan memilih dengan hati-hati ketebalan lembar dan lebar potongan pada setiap tingkat.
Untuk mendemonstrasikan apa yang telah mereka capai, mereka meregangkan lembar kirigami hierarkis terprogram ini untuk menampilkan pesan yang tertulis “I Love HU”, dan mengungkap bentuk-bentuk tertentu seperti pohon Natal.
Secara ringkasan, ketika dua atau lebih pola hierarkis dicampur bersama untuk membentuk satu permukaan heterogen, peneliti dapat lebih lanjut mengonfigurasi respons mekanis dan mengenkripsi data ke dalam serta membacanya melalui deformasi mekanis yang diterapkan.
Apa Selanjutnya?
Teknik yang dikembangkan dalam studi ini berkontribusi pada bidang komputasi morfologis dan metamaterial terprogram. Ini juga membuka pintu baru untuk merancang kulit lunak cerdas dengan fungsionalitas multimodal.
Baca: 15 Jenis Berbagai Robot
Dengan kontrol yang meningkat terhadap properti mekanis material, mungkin untuk mengintegrasikan permukaan kirigami hierarkis ke dalam robotika lunak untuk membangun layar cerdas, sensor taktil, atau kulit yang mengubah tingkat gesekan berdasarkan lingkungan.
