Robot Kecil Ini Meniru Pukulan Perkasa Udang Mantis


udang mantis membanggakan salah satu pukulan paling kuat dan ultracepat di alam—ini setara dengan kekuatan yang dihasilkan oleh peluru kaliber .22. Hal ini membuat makhluk tersebut menjadi objek studi yang menarik bagi para ilmuwan yang ingin mempelajari lebih lanjut tentang biomekanik yang relevan. Di antara kegunaan lain, ini dapat menghasilkan robot kecil yang mampu melakukan gerakan yang sama cepat dan kuatnya. Sekarang, tim peneliti Universitas Harvard telah menemukan model biomekanik baru untuk embel-embel udang mantis yang perkasa, dan mereka membuat robot kecil untuk meniru gerakan itu, menurut sebuah makalah baru-baru ini yang diterbitkan di Prosiding National Academy of Sciences.

“Kami terpesona oleh begitu banyak perilaku luar biasa yang kami lihat di alam, khususnya ketika perilaku ini memenuhi atau melampaui apa yang dapat dicapai oleh perangkat buatan manusia,” kata penulis senior Robert Wood, seorang ahli robot di John A. Paulson School of Harvard University. Teknik dan Ilmu Terapan (LAUT). “Kecepatan dan kekuatan serangan udang mantis, misalnya, merupakan konsekuensi dari mekanisme dasar yang kompleks. Dengan membangun model robot dari embel-embel pemogokan udang mantis, kami dapat mempelajari mekanisme ini dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.”

Kelompok riset Wood menjadi berita utama beberapa tahun lalu ketika membangun RoboBee, robot kecil yang mampu terbang sebagian. Tujuan akhir dari inisiatif itu adalah untuk membangun segerombolan robot kecil yang saling berhubungan yang mampu melakukan penerbangan tanpa ikatan yang berkelanjutan — tantangan teknologi yang signifikan, mengingat skala ukuran serangga, yang mengubah berbagai kekuatan yang berperan. Pada tahun 2019, grup Wood mengumumkan pencapaiannya sebagai robot skala serangga teringan yang sejauh ini telah mencapai penerbangan berkelanjutan tanpa ikatan—versi yang disempurnakan yang disebut RoboBee X-Wing. (Kenny Breuer, menulis di Alam, menggambarkannya sebagai “tur de force desain sistem dan rekayasa.”)

Sekarang, kelompok Wood telah mengalihkan perhatiannya ke biomekanik pukulan knock-out udang mantis. Seperti yang telah kami laporkan sebelumnya, udang mantis memiliki banyak varietas; ada sekitar 450 spesies yang diketahui. Tapi mereka umumnya dapat dikelompokkan menjadi dua jenis: mereka yang menusuk mangsanya dengan pelengkap seperti tombak (“tombak”) dan mereka yang menghancurkan mangsanya (“penghancur”) dengan cakar besar, bulat, dan seperti palu (“pelengkap raptorial). “). Serangan tersebut sangat cepat (sebanyak 23 meter per detik, atau 51 mph) dan kuat, mereka sering menghasilkan gelembung kavitasi di dalam air, menciptakan gelombang kejut yang dapat berfungsi sebagai serangan lanjutan, memukau dan terkadang membunuh mangsanya. . Kadang-kadang pemogokan bahkan dapat menghasilkan sonoluminescence, dimana gelembung kavitasi menghasilkan kilatan cahaya singkat saat mereka runtuh.

Menurut sebuah studi tahun 2018, rahasia pukulan kuat itu tampaknya bukan berasal dari otot yang besar tetapi dari struktur anatomi pegas lengan udang, mirip dengan busur dan anak panah atau perangkap tikus. Otot udang menarik struktur berbentuk pelana di lengan, menyebabkannya menekuk dan menyimpan energi potensial, yang dilepaskan dengan mengayunkan cakar seperti gada. Ini pada dasarnya adalah mekanisme seperti kait (secara teknis, aktuasi pegas yang dimediasi Latch, atau LaMSA), dengan struktur kecil di tendon otot yang disebut sklerit yang berfungsi sebagai kait.

Itu banyak dipahami dengan baik, dan ada beberapa organisme kecil lainnya yang mampu menghasilkan gerakan ultra-cepat melalui mekanisme penguncian yang serupa: kaki katak dan lidah bunglon, misalnya, serta rahang semut perangkap dan benih tanaman yang meledak. . Tetapi para ahli biologi yang telah mempelajari mekanisme ini selama bertahun-tahun telah memperhatikan sesuatu yang tidak biasa pada udang mantis—penundaan 1 milidetik antara saat pelepasan dan tindakan gertakan terjadi.

“Ketika Anda melihat proses pemogokan pada kamera ultra-kecepatan tinggi, ada jeda waktu antara saat pelepasan sklerit dan embel-embel menyala,” kata rekan penulis Nak-seung (Patrick) Hyun, seorang rekan postdoctoral di LAUT. “Seolah-olah tikus memicu jebakan tikus, tetapi alih-alih langsung meledak, ada penundaan yang nyata sebelum ia tersentak. Jelas ada mekanisme lain yang menahan embel-embel di tempatnya, tetapi tidak ada yang bisa secara analitis memahami bagaimana mekanisme lain bekerja. ”

Diposting oleh : joker123