Robot Seukuran Garam yang Dapat Berpikir dan Bergerak Sendiri

BAYANGKAN sebuah robot yang lebih kecil dari sebutir garam nyaris tak terlihat oleh mata telanjang namun mampu merasakan lingkungan, mengambil keputusan, dan bergerak sepenuhnya sendiri. Tanpa kabel, tanpa magnet, bahkan tanpa bagian yang bergerak.

Inilah terobosan terbaru para peneliti dari Universitas Pennsylvania dan Universitas Michigan: robot otonom mikroskopis pertama yang benar-benar dapat diprogram dan bekerja mandiri pada skala ekstrem kecil.

Robot-robot itu berenang di dalam cairan, merespons perubahan suhu, mengikuti jalur tertentu, bahkan bekerja sama dalam kelompok semuanya ditenagai hanya oleh cahaya. Temuan ini membuka bab baru dalam dunia robotika mikro, dengan potensi besar untuk bidang medis, manufaktur presisi, hingga pemantauan sel hidup.

Setiap robot berukuran sekitar 200 × 300 × 50 mikrometer lebih kecil dari sebutir garam dan sebanding dengan ukuran banyak mikroorganisme hidup. Meski demikian, di dalam tubuh mikroskopis itu tertanam sebuah komputer mini lengkap dengan prosesor, memori, dan sensor.

Robot-robot ini dapat beroperasi selama berbulan-bulan, berenang di dalam cairan, dan diproduksi dengan biaya sekitar satu sen per unit. Para peneliti membayangkan, suatu hari nanti robot ini dapat membantu dokter memantau sel individual di dalam tubuh atau membantu insinyur merakit komponen superkecil dalam industri manufaktur canggih.

“Ini adalah skala yang sepenuhnya baru bagi robot yang dapat diprogram,” ujar Marc Miskin, Asisten Profesor Teknik Elektro dan Sistem di Penn Engineering, sekaligus penulis senior riset ini. “Kami telah membuat robot otonom yang 10.000 kali lebih kecil dari sebelumnya,” tambahnya dikutip dari Science Daily.

Mengapa Robot Kecil Sulit Dibuat?

Selama puluhan tahun, dunia elektronik terus mengecil. Namun robotika tertinggal jauh. Alasannya fisika berubah drastis di dunia mikroskopis.

Pada ukuran sehari-hari, gerakan didominasi oleh gravitasi dan inersia. Namun pada skala mikro, gaya permukaan seperti hambatan dan viskositas justru mendominasi. Air yang bagi manusia terasa ringan, bagi objek mikroskopis terasa seperti tar kental. “Jika Anda cukup kecil, mendorong air seperti mendorong melalui lem,” kata Miskin.

Karena itu, desain robot konvensional dengan kaki atau lengan tidak lagi bekerja. Komponen kecil mudah patah dan hampir mustahil diproduksi secara massal. Selama 40 tahun, tantangan ini membuat robot otonom sub-milimeter menjadi impian yang belum terwujud.

Berenang Tanpa Sirip

Alih-alih melawan hukum fisika mikro, para peneliti memilih berdamai dengannya. Robot-robot ini tidak berenang dengan mengayuh atau melenturkan tubuh. Mereka menciptakan medan listrik kecil yang mendorong ion bermuatan di dalam cairan. Pergerakan ion tersebut menyeret molekul air di sekitarnya, menciptakan arus mikro yang menggerakkan robot.

“Seolah-olah robot berada di sungai yang mengalir,” jelas Miskin, “tetapi robot itu sendiri yang menciptakan sungainya,” imbuh Miskin.

Dengan mengatur medan listrik ini, robot dapat berbelok, mengikuti jalur rumit, hingga bergerak berkelompok menyerupai kawanan ikan. Kecepatannya mencapai satu panjang tubuh per detik cukup cepat untuk ukuran mikroskopis.