Robot Gripper Fleksibel: Inovasi Angkat Objek Rapuh dan Berat

Dunia teknologi robotik terus berinovasi, kali ini dengan inspirasi yang datang dari alam—tepatnya dari sulur atau akar tanaman merambat. Para insinyur dari MIT dan Stanford University telah mengembangkan sebuah robot gripper baru yang didesain untuk mengangkat objek yang berat sekaligus rapuh dengan kelembutan yang luar biasa. Inovasi ini menawarkan pendekatan yang jauh lebih lunak dibandingkan desain gripper konvensional, membuka jalan bagi aplikasi yang revolusioner, termasuk dalam konteks perawatan lansia di Indonesia.

Inspirasi dari Ketangguhan Alam

Dalam ekosistem alam, kita sering melihat bagaimana sulur tanaman memiliki kekuatan yang mengejutkan. Mereka dapat melilit objek di sekitarnya dengan cukup kuat, bahkan mampu menarik pagar atau pohon. Fenomena inilah yang menjadi dasar inspirasi bagi para peneliti dalam menciptakan gripper robotik mereka. Berbeda dengan lengan robot kaku yang cenderung 'mencengkeram', robot ini dirancang untuk 'melilit' dan 'menopang' objek, meniru cara sulur tanaman bekerja.

Gripper robotik yang baru ini terdiri dari sebuah kotak bertekanan. Dari kotak ini, tabung panjang menyerupai sulur akan mengembang dan memanjang, mirip dengan kaus kaki yang dibalikkan. Saat memanjang, 'sulur' robot ini akan melilit dan melingkari objek target, lalu kembali ke kotak asal. Di sana, sulur akan otomatis dijepit dan ditarik kembali secara mekanis, sehingga objek dapat terangkat dengan lembut dalam genggaman yang menyerupai gendongan atau sling yang fleksibel. Bayangkan betapa bermanfaatnya ini untuk memindahkan barang-barang antik yang mahal atau hasil panen yang mudah rusak di berbagai daerah di Indonesia.

Kemampuan Multi-Fungsi Robot Sulur

Demonstrasi yang dilakukan oleh para peneliti menunjukkan bahwa robot sulur ini mampu mengangkat berbagai objek berat dan rapuh dengan aman dan stabil. Kemampuannya tidak berhenti di situ; robot ini juga dapat menyelinap melalui ruang sempit dan mendorong benda-benda lain untuk mencapai objek yang diinginkan. Fleksibilitas ini sangat krusial untuk lingkungan yang kompleks dan tidak terstruktur, seperti gudang atau bahkan rumah sakit. Dalam konteks Indonesia, di mana seringkali ada keterbatasan ruang atau kondisi lingkungan yang bervariasi, kemampuan ini menjadi sangat relevan.

Tim peneliti membayangkan bahwa jenis gripper robot ini dapat digunakan dalam berbagai skenario. Mulai dari pemanenan hasil pertanian yang presisi—seperti buah-buahan atau sayuran yang mudah memar—hingga kegiatan bongkar muat kargo yang berat. Namun, salah satu aplikasi yang paling menjanjikan dalam waktu dekat adalah di lingkungan perawatan lansia. Robot sulur tiup yang lembut ini dapat membantu mengangkat seseorang dari tempat tidur dengan sangat hati-hati dan nyaman.

Menurut Kentaro Barhydt, seorang kandidat PhD di Departemen Teknik Mesin MIT, "Memindahkan seseorang dari tempat tidur adalah salah satu tugas yang paling berat secara fisik bagi seorang perawat atau pengasuh. Robot semacam ini dapat membantu meringankan beban pengasuh, dan yang terpenting, bisa lebih lembut dan nyaman bagi pasien." Di Indonesia, dengan meningkatnya jumlah lansia dan keterbatasan jumlah tenaga perawat terlatih, solusi teknologi seperti ini dapat memberikan dampak sosial yang signifikan.

Inovasi Mekanisme "Open-Loop" dan "Closed-Loop"

Kolaborator tim dari Stanford, yang dipimpin oleh Profesor Allison Okamura, sebelumnya telah memelopori pengembangan robot lembut yang terinspirasi dari sulur, yang tumbuh keluar dari ujungnya. Desain-desain ini sebagian besar dibuat dari tabung pneumatik tipis namun kokoh yang mengembang dengan tekanan udara terkontrol. Saat tumbuh, tabung-tabung ini dapat berbelok dan menyelinap melalui lingkungan yang padat.

Sebelumnya, robot sulur lebih banyak dieksplorasi untuk inspeksi keamanan atau operasi pencarian dan penyelamatan. Namun, di MIT, Barhydt dan Asada, yang kelompoknya mengembangkan alat bantu robotik untuk lansia, mempertimbangkan apakah robot yang terinspirasi sulur ini dapat mengatasi tantangan dalam perawatan lansia—khususnya, tantangan mengangkat seseorang dengan aman dari tempat tidur. Proses pemindahan pasien di fasilitas perawatan seringkali melibatkan pemindahan fisik pasien ke sisi tubuh mereka, kemudian ke atas lembaran seperti tempat tidur gantung. Perawat mengikat lembaran di sekitar pasien dan mengaitkannya ke alat angkat mekanis, yang kemudian dapat dengan lembut mengangkat pasien dari tempat tidur, mirip dengan cara menggantung tempat tidur gantung atau sling.

Tim MIT dan Stanford membayangkan bahwa sebagai alternatif, robot berbentuk sulur dapat dengan lembut menyelinap di bawah dan di sekitar pasien untuk membuat semacam sling-nya sendiri, tanpa perawat harus secara fisik memanipulasi pasien. Namun, untuk mengangkat sling tersebut, para peneliti menyadari bahwa mereka harus menambahkan elemen yang tidak ada dalam desain robot sulur yang sudah ada: mereka harus 'menutup lingkaran' atau close the loop.

Transformasi untuk Fungsi Optimal

Sebagian besar robot yang terinspirasi sulur dirancang sebagai sistem "open-loop", yang berarti mereka bertindak sebagai tali terbuka yang dapat memanjang dan menekuk dalam berbagai konfigurasi, tetapi tidak dirancang untuk mengamankan diri pada sesuatu untuk membentuk lingkaran tertutup. Jika robot sulur dapat diubah dari lingkaran terbuka menjadi lingkaran tertutup, Barhydt berpendapat bahwa robot tersebut dapat membuat dirinya menjadi sling di sekitar objek dan menarik dirinya sendiri ke atas, bersama dengan apa pun yang dipegangnya.

Dalam studi baru mereka, Barhydt, Osele, dan rekan-rekannya menguraikan desain untuk gripper robotik terinspirasi sulur baru yang menggabungkan tindakan "open-loop" dan "closed-loop". Dalam konfigurasi "open-loop", sulur robot dapat tumbuh dan melilit objek untuk menciptakan genggaman yang kuat. Bahkan dapat merangkak di bawah manusia yang terbaring di tempat tidur. Setelah genggaman terbentuk, sulur dapat terus tumbuh kembali dan menempel pada sumbernya, menciptakan lingkaran tertutup yang kemudian dapat ditarik untuk mengambil objek tersebut.

"Orang mungkin berasumsi bahwa untuk mengambil sesuatu, Anda hanya perlu menjangkau dan mengambilnya," kata Barhydt. "Tetapi ada berbagai tahapan, seperti penempatan dan penahanan. Dengan bertransformasi antara open dan closed loops, kami dapat mencapai tingkat kinerja baru dengan memanfaatkan keuntungan dari kedua bentuk untuk tahapan masing-masing."

Implikasi dan Masa Depan Robot Gripper

Sebagai demonstrasi konsep "open-loop" dan "closed-loop" baru mereka, tim membangun sistem robotik skala besar yang dirancang untuk mengangkat seseorang dengan aman dari tempat tidur. Sistem ini terdiri dari serangkaian kotak bertekanan yang terpasang di kedua ujung palang di atas. Sebuah pompa udara di dalam kotak perlahan-lahan mengembang dan membuka tabung tipis seperti sulur yang memanjang ke arah kepala dan kaki tempat tidur. Tekanan udara dapat dikontrol untuk dengan lembut menggerakkan tabung di bawah dan di sekitar seseorang, sebelum meregang kembali ke kotak masing-masing. Sulur-sulur kemudian melewati mekanisme penjepit yang mengamankan sulur ke setiap kotak. Sebuah derek menarik sulur-sulur kembali ke kotak, dengan lembut mengangkat orang tersebut dalam prosesnya.

"Objek berat namun rapuh, seperti tubuh manusia, sulit digenggam dengan tangan robotik yang tersedia saat ini," kata Asada. "Kami telah mengembangkan gripper robotik yang tumbuh seperti sulur yang dapat melilit objek dan menangguhnya dengan lembut dan aman."

Inovasi ini membuka peluang besar untuk pengembangan lebih lanjut. Profesor Okamura menambahkan, "Saya sangat antusias dengan pekerjaan di masa depan untuk menggunakan robot seperti ini untuk membantu orang-orang dengan tantangan mobilitas secara fisik. Robot lembut dapat relatif aman, berbiaya rendah, dan dirancang secara optimal untuk kebutuhan manusia tertentu, berbeda dengan pendekatan lain seperti robot humanoid."

Meskipun desain tim dimotivasi oleh tantangan dalam perawatan lansia, para peneliti menyadari bahwa desain baru ini juga dapat diadaptasi untuk melakukan tugas-tugas penggenggaman lainnya. Selain sistem skala besar mereka, mereka telah membangun versi yang lebih kecil yang dapat dipasang pada lengan robot komersial. Dengan versi ini, tim telah menunjukkan bahwa robot sulur dapat menggenggam dan mengangkat berbagai objek berat dan rapuh, termasuk semangka, vas kaca, kettle bell, tumpukan batang logam, dan bola playground. Sulur-sulur juga dapat menyelinap melalui wadah yang berantakan untuk mengeluarkan objek yang diinginkan.

"Kami pikir jenis desain robot ini dapat disesuaikan untuk banyak aplikasi," kata Barhydt. "Kami juga memikirkan untuk menerapkannya pada industri berat, dan hal-hal seperti mengotomatiskan operasi derek di pelabuhan dan gudang." Di Indonesia, dengan pertumbuhan sektor logistik dan manufaktur, teknologi ini berpotensi besar untuk meningkatkan efisiensi dan keamanan kerja, serta mengurangi risiko cedera pada pekerja. Ini adalah langkah maju yang signifikan dalam otomatisasi yang peduli terhadap manusia dan lingkungan sekitarnya.