Penciptaan "Ornithopter" yang Penuh Tantangan

Mayoritas drone dikembangkan dengan sayap putar dengan empat baling-baling (quadrotor/quadcopter). Model tersebut digunakan karena alasan murah, mudah, skalanya naik dan turun dengan baik, dan mudah dikendalikan bahkan dalam lingkungan yang sangat menantang.
Sementara kelebihan ornithopter atau pesawat terbang dengan kepakan sayap juga tidak kalah. Selain mampu bermanuver lincah, pesawat yang dikembangkan dengan konsep ini tidak banyak mengeluarkan suara, sehingga bisa untuk tujuan mematai-matai.
Namun masalahnya membuat drone dengan sayap mengepak meski terlihat sederhana tapi dalam prakteknya sangat sulit. "Kita belum melihat peningkatan yang hampir sama seperti pada drone konvensional," kata Evan Ackerman editor senior di IEEE Spectrum, sebuah media yang mengulas tentang teknologi robotika.
Dalam edisi Science Robotics pekan lalu, sekelompok ahli robot universitas-universita di Singapura, Australia, Tiongkok, dan Taiwan menjelaskan desain baru untuk robot sayap yang mengepak. Model ini menawarkan daya dorong dan otoritas kontrol yang cukup untuk membuat transisi yang stabil antara mode penerbangan agresif seperti membalik dan menyelam.
Ornithopter mampu meluncur dengan efisien dan mendarat dengan lembut. Keunggulan-keunggulan tersebut yang membuat drone dengan saya mengepak sangat berharga. Tantangan pembuatannya sayap harus bergerak maju mundur dengan kecepatan tinggi.
Drone mengepakkan sayap yang efisien menangkap penerbangan berkecepatan tinggi menggunakan post-stall soaring," kata peneliti drone kepakkan sayap dari Nanyang Technological University di Singapura, Yao-Wei Chin.
Kepakan kecepatan tinggi membutuhkan sistem transmisi yang relatif kompleks, jika tidak dilakukan dengan hati-hati maka akan hilangnya efisiensi yang signifikan. Salah satu tantangan khusus adalah bahwa massa bolak-balik sayap cenderung menyebabkan seluruh robot melenturkan maju mundur, yang secara bergantian mengikat dan melepaskan elemen dalam sistem transmisi.
Desain ornithopter baru para peneliti mengurangi masalah pelenturan menggunakan engsel dan bantalan berpasangan. Penggunaan elemen elastis juga membantu meningkatkan efisiensi, dan ornithopter sebenarnya lebih efisien dengan sayapnya yang mengepak daripada dengan sistem propulsi berbasis baling-baling putar.
Daya dorongnya melebihi massa 26 gramnya sebesar 40 persen, dari situlah sebagian besar kemampuan aerobatik berasal. Salah satu temuan paling mengejutkan dari yang dilakukan para peneliti di universitas-universitas tersebut adalah robot kepakan sayap bisa lebih efisien daripada pesawat berbasis baling-baling.
Namun bukan hanya dorongan yang menjadi tantangan bagi ornithopter, sistem kontrol juga jauh lebih kompleks. Ornithopter yang dirancang dengan ekor, tetapi tidak seperti burung yang hampir sepenuhnya bergantung pada otoritas kontrol ekor.
Untuk memungkinkan tingkat kontrol akrobatik, permukaan kontrol ekor pada ornithopter ini sangat besar pada area bidang ekor adalah 35 persen dari luas sayap. Sayap juga dapat memberikan bantuan dalam keadaan tertentu, seperti dengan menggabungkan input kontrol ekor dengan penghentian yang disengaja untuk memungkinkan ornithopter melakukan lompatan cepat.
Dengan kemampuan untuk lepas landas, melayang, meluncur, mendarat dengan lembut, bermanuver secara akrobatik, terbang dengan tenang, dan berinteraksi dengan lingkungannya, drone sayap yang mengepak dengan mudah menawarkan keuntungan yang cukup untuk membuatnya tetap menarik.
"Sekarang ornithopter telah terbukti lebih efisien daripada rotorcraft, para peneliti berencana untuk fokus pada otonomi dengan tujuan menggerakkan robot mereka menuju kegunaan dunia nyata," kata Yao-Wei Chin. n hay/I-1