Robot Bersayap Terbaru Bisa Mendarat Seperti Burung

Pelajari Penerbangan Burung

Orang-orang telah terpesona oleh penerbangan burung selama berabad-abad, tetapi bagaimana burung bisa begitu gesit di udara tetap misterius.

Sebuah studi baru, yang diterbitkan 5 September lalu di jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences, telah menggunakan pemodelan dan aerodinamika untuk menggambarkan bagaimana burung camar dapat mengubah bentuk sayapnya untuk mengontrol responsnya terhadap hembusan atau gangguan lainnya.

Dengan mempelajari semua ini diharapkan suatu hari nanti bisa diterapkan pada kendaraan udara tanpa awak atau mesin terbang lainnya.

"Burung dengan mudah melakukan manuver yang menantang dan mereka mudah beradaptasi, jadi manuver penerbangan ini mungkin akan sangat berguna untuk diterapkan di pesawat masa depan," kata Christina Harvey, asisten profesor di Departemen Teknik Mesin dan Dirgantara di University of California Davis, yang juga penulis utama makalah tersebut.

Harvey mulai mempelajari burung camar sebagai mahasiswa master zoologi di University of British Columbia, setelah mendapatkan gelar sarjana teknik mesin.

"Burung camar sangat umum dan mudah ditemukan, dan mereka adalah burung yang bisa melayang dengan amat mengesankan," kata Harvey.

Harvey melanjutkan penelitiannya pada burung camar sebagai mahasiswa doktoral di University of Michigan. Dia baru-baru ini bergabung dengan fakultas di UC Davis setelah menyelesaikan PhD-nya di bidang teknik kedirgantaraan.

Pada Maret tahun ini, Harvey dan rekannya di University of Michigan menerbitkan sebuah makalah di Nature yang menganalisis dinamika penerbangan dari 22 spesies burung. Sementara penelitian sebelumnya cenderung berfokus pada aerodinamika mengenai bagaimana udara bergerak di sekitar burung, Harvey kemudian mengembangkan persamaan untuk menggambarkan sifat inersia burung, seperti pusat gravitasi dan titik netral, di mana gaya aerodinamis dapat secara konsisten dimodelkan sebagai gaya titik.

Pesawat biasanya dirancang untuk menjadi stabil atau tidak stabil. Pesawat yang stabil akan cenderung kembali ke penerbangan stabil saat terganggu (misalnya, terdorong oleh hembusan angin). Ini diinginkan, misalnya, di pesawat terbang, tetapi tidak untuk jet tempur karena pesawat ini dirancang agar bisa bermanuver secara tidak stabil. Dalam makalah mereka di Nature, Harvey dan rekannya menunjukkan bahwa hampir semua spesies burung yang dipelajari mampu terbang stabil dan tidak stabil dan menggunakan gerakan sayap untuk berpindah di antara mode-mode ini.

Studi terbaru mereka dirancang untuk memahami semua ini dengan menyatukan studi aerodinamis menggunakan model cetak 3D burung camar dan sayap camar di terowongan angin, serta dengan pemodelan komputer dari gaya inersia untuk memahami bagaimana burung camar mencapai stabilitas di sepanjang sumbu panjangnya (jatuh atau naik).

Berdasarkan temuan mereka diketahui bahwa camar dapat menyesuaikan bagaimana mereka merespons gangguan pada sumbu itu dengan menyesuaikan sendi pergelangan tangan dan siku mereka, dan mengubah bentuk sayap. Tim pun mampu memprediksi kualitas terbang burung camar dan seberapa cepat mereka dapat pulih dari gangguan seperti hembusan angin. Waktu reaksi itu juga memberikan wawasan tentang "rentang yang dapat dikendalikan" untuk burung dan menerapkan dinamika penerbangan burung ke pesawat terbang.

"Analisis kualitas penerbangan bertanya: jika Anda membuat pesawat persis seperti burung camar, apakah manusia dapat menerbangkannya?" kata Harvey.

Karena kendaraan udara tanpa awak (drone) semakin banyak digunakan, mereka harus mampu menavigasi lingkungan perkotaan yang kompleks, sesuatu yang dilakukan burung dengan sangat baik. Pemahaman yang lebih dalam tentang penerbangan burung dapat membantu meningkatkan desain drone untuk berbagai kegunaan. ils/I-1