Perkembangan robotika mulai memasuki wilayah yang semakin dekat dengan sistem biologis. Jika selama ini robot mengandalkan motor, aktuator pneumatik, atau komponen mekanis sebagai penggerak, para peneliti di China mencoba pendekatan yang berbeda: menggunakan otot hewan asli.
Sebuah tim peneliti mengembangkan robot biomimetik yang memanfaatkan jaringan otot katak sebagai sumber geraknya. Robot tersebut dirancang menyerupai ikan pari atau manta ray dan dapat bergerak di dalam air.
Yang membuat teknologi ini semakin menarik adalah cara robot tersebut dikendalikan.
Alih-alih menggunakan kabel yang terhubung langsung ke pengendali, peneliti menggunakan cahaya untuk mengaktifkan sistem penggeraknya.
Otot Katak Dijadikan “Mesin” Robot
Robot konvensional biasanya menggunakan motor listrik untuk menghasilkan gerakan. Namun, motor memiliki keterbatasan tertentu ketika digunakan untuk membuat robot berukuran sangat kecil dan fleksibel.
Para peneliti kemudian memanfaatkan jaringan otot alami dari bagian kaki katak bullfrog sebagai aktuator.
Otot tersebut memiliki struktur serat yang relatif teratur sehingga mampu menghasilkan gaya kontraksi yang cukup kuat dibandingkan jaringan otot hasil kultur laboratorium.
Ketika mendapatkan stimulasi listrik, otot akan berkontraksi. Kontraksi tersebut kemudian dimanfaatkan untuk menggerakkan bagian robot sehingga menghasilkan gerakan seperti berenang.
Pendekatan ini termasuk dalam bidang biohybrid robotics, yaitu robot yang menggabungkan komponen buatan dengan jaringan biologis.
Robot Menyerupai Ikan Pari
Tubuh robot dirancang dengan konsep biomimetik yang mengambil inspirasi dari gerakan ikan pari.
Alih-alih menggunakan baling-baling atau kaki mekanis, gerakan dihasilkan dari kontraksi otot yang kemudian menggerakkan struktur fleksibel robot.
Dengan sistem tersebut, robot dapat bergerak maju di dalam air.
Peneliti juga berhasil menunjukkan kemampuan robot untuk melakukan beberapa pola gerakan, termasuk berenang lurus, berbelok ke kiri dan kanan, bergerak membentuk lingkaran, hingga melakukan putaran berbentuk U.
Kemampuan tersebut menunjukkan bahwa jaringan biologis tidak hanya dapat digunakan sebagai sumber tenaga, tetapi juga dapat menjadi bagian dari sistem penggerak yang cukup responsif.
Dikendalikan Menggunakan Cahaya
Bagian paling unik dari penelitian ini adalah sistem kendalinya.
Robot tidak harus selalu terhubung dengan kabel ke sumber kendali. Para peneliti menggunakan cahaya laser inframerah-dekat atau near-infrared untuk mengaktifkan sistem tertentu pada robot.
Pada bagian atas robot terdapat modul sel surya yang berfungsi mengubah energi cahaya menjadi energi listrik.
Ketika cahaya diarahkan ke sisi tertentu, sistem dapat memberikan stimulasi pada bagian otot yang sesuai.
Dengan mengatur sisi mana yang mendapatkan stimulasi, kontraksi otot dapat dikendalikan sehingga robot dapat mengubah arah geraknya.
Dengan kata lain, cahaya berfungsi sebagai pemicu jarak jauh, sedangkan jaringan otot menjadi aktuator biologis robot.
Tidak Perlu Kabel Pengendali Langsung
Teknologi ini menjadi menarik karena mengurangi kebutuhan koneksi fisik antara robot dan sistem pengendali.
Pada robot kecil yang digunakan di lingkungan air, kabel dapat menjadi penghambat karena menambah beban dan membatasi pergerakan.
Sistem berbasis cahaya memberikan alternatif yang lebih fleksibel.
Peneliti dapat memberikan stimulus dari luar tanpa harus memasang kabel kendali yang terus terhubung dengan robot.
Konsep ini berpotensi menjadi dasar bagi pengembangan robot biohybrid berukuran kecil yang dapat bergerak secara lebih bebas di lingkungan tertentu.
Bisa Bergerak Cukup Cepat untuk Ukurannya
Meskipun ukurannya kecil, robot tersebut mampu menunjukkan kemampuan gerak yang cukup menarik.
Dalam pengujian, robot dapat berenang dengan kecepatan rata-rata sekitar 0,54 panjang tubuh per detik. Kecepatan maksimumnya mencapai sekitar dua kali panjang tubuh per detik.
Robot juga mampu melakukan manuver dalam ruang yang relatif kecil.
Dalam salah satu pengujian, robot dapat menyelesaikan satu putaran penuh dalam waktu sekitar 17 detik.
Selain bergerak di air, sistem tersebut juga dilaporkan mampu membawa beban kecil hingga sekitar 5 gram dan bergerak secara perlahan di permukaan darat.
Otot Tetap Bisa Berfungsi Selama Beberapa Hari
Salah satu tantangan terbesar dalam robot berbasis jaringan hidup adalah mempertahankan kondisi biologis jaringan tersebut.
Otot alami tidak dapat diperlakukan seperti komponen elektronik biasa. Jaringan harus tetap berada dalam kondisi yang memungkinkan sel mempertahankan fungsi biologisnya.
Dalam eksperimen kultur laboratorium, jaringan otot yang digunakan tetap responsif terhadap rangsangan listrik hingga sekitar 11 hari.
Sementara itu, robot dapat digerakkan secara andal selama sekitar satu minggu dalam pengujian yang dilakukan peneliti.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa jaringan biologis dapat digunakan sebagai aktuator robot dalam periode tertentu, meskipun masih jauh dari sistem robot yang dapat beroperasi secara permanen.
Tantangan Terbesarnya Justru Membuat Otot Tetap Hidup
Teknologi ini masih memiliki keterbatasan yang cukup besar.
Motor listrik dapat digunakan selama sumber energinya tersedia. Sebaliknya, otot biologis membutuhkan lingkungan yang sesuai agar tetap hidup dan dapat bekerja.
Karena itu, memperpanjang masa hidup jaringan otot menjadi salah satu tantangan utama.
Para peneliti juga masih perlu mengembangkan elektroda yang lebih lembut agar dapat berinteraksi dengan jaringan biologis tanpa menyebabkan kerusakan.
Selain itu, sistem juga membutuhkan sumber energi yang lebih baik jika nantinya robot ingin bekerja secara mandiri dalam waktu yang lebih lama.
Berpotensi untuk Pemantauan Lingkungan
Meski masih berada pada tahap penelitian, robot biohybrid seperti ini memiliki potensi penggunaan yang menarik.
Salah satunya adalah pemantauan lingkungan perairan dangkal.
Robot berukuran kecil yang bergerak menyerupai organisme air dapat digunakan untuk mengamati lingkungan tanpa menghasilkan gangguan sebesar kendaraan robotik konvensional.
Misalnya, konsep tersebut dapat dikembangkan untuk membawa sensor mini yang digunakan dalam penelitian ekosistem atau pengamatan kehidupan air.
Namun, penggunaan praktis semacam itu masih membutuhkan pengembangan lebih lanjut, terutama terkait ketahanan jaringan biologis, sistem energi, kendali, dan kemampuan membawa sensor.
Teknologi yang Menggabungkan Mesin dan Makhluk Hidup
Penelitian ini menunjukkan arah baru dalam perkembangan robotika.
Selama bertahun-tahun, para insinyur berusaha membuat mesin yang semakin menyerupai kemampuan makhluk hidup. Kini, pendekatannya mulai berubah: sebagian komponen biologis justru dapat dimasukkan langsung ke dalam robot.
Otot memiliki karakteristik yang sulit ditiru sepenuhnya oleh komponen mekanis. Jaringan tersebut dapat menghasilkan kontraksi, bersifat fleksibel, dan memiliki kemampuan biologis yang sangat efisien dalam ukuran tertentu.
Karena itu, biohybrid robotics berpotensi menjadi salah satu bidang penting dalam pengembangan robot lunak dan robot mikro.
Bukan Berarti Robot Akan Sepenuhnya Menggunakan Organisme Hidup
Meski terdengar seperti teknologi dari film fiksi ilmiah, penelitian ini bukan berarti robot masa depan akan sepenuhnya dibuat dari tubuh hewan.
Konsep yang dikembangkan lebih tepat dipahami sebagai kombinasi antara sistem biologis dan teknologi elektronik.
Struktur robot, sensor, sistem energi, serta sistem kendali tetap merupakan hasil rekayasa manusia. Jaringan otot digunakan sebagai bagian tertentu yang menjalankan fungsi aktuasi.
Pendekatan semacam ini memungkinkan peneliti mengambil keunggulan sistem biologis tanpa harus mengubah seluruh robot menjadi organisme hidup.
Masa Depan Biohybrid Robotics
Para peneliti berharap teknologi tersebut dapat dikembangkan lebih jauh dengan meningkatkan daya tahan jaringan otot, membuat antarmuka dengan jaringan biologis menjadi lebih aman, serta menambahkan sistem penyimpanan energi.
Jika tantangan tersebut dapat diatasi, robot biohybrid berpotensi digunakan untuk berbagai kebutuhan yang membutuhkan ukuran kecil, fleksibilitas tinggi, dan gerakan yang menyerupai organisme alami.
Dalam jangka panjang, konsep serupa juga dapat membuka peluang penelitian di bidang medis. Teknologi yang memungkinkan jaringan biologis dikendalikan menggunakan rangsangan listrik dapat memberikan wawasan baru untuk penelitian jaringan otot dan sistem saraf.
Namun, penerapan medis masih membutuhkan penelitian yang jauh lebih panjang dan ketat.
Kesimpulan
Robot dari China ini memperlihatkan bahwa masa depan robotika tidak selalu harus bergantung pada motor dan komponen mekanis.
Dengan menggabungkan jaringan otot katak, elektronik, panel surya, dan kendali berbasis cahaya, peneliti berhasil menciptakan robot kecil yang dapat bergerak tanpa kabel kendali langsung.
Teknologi tersebut masih berada dalam tahap penelitian dan memiliki berbagai keterbatasan, terutama terkait masa hidup jaringan biologis dan sumber energi.
Meski demikian, konsep ini menunjukkan sebuah kemungkinan baru: robot masa depan mungkin tidak hanya terinspirasi oleh makhluk hidup, tetapi benar-benar menggunakan sebagian komponen biologis untuk bergerak.
Batas antara mesin dan organisme pun perlahan menjadi semakin tipis.
