Robot Seukuran Burung Ini Mampu Berenang, Menyelam, dan Terbang dengan Satu Pasang Sayap

Para peneliti dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) dan École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) berhasil mengembangkan robot unik yang mampu berenang di dalam air, menyelam, lalu kembali terbang ke udara hanya dengan menggunakan satu set sayap. Inovasi ini menjadi terobosan penting dalam bidang robotika biomimetik, yakni teknologi yang meniru kemampuan makhluk hidup di alam.

Robot berbobot sekitar 250 gram tersebut disebut sebagai robot pertama berukuran setara burung yang dapat menyelesaikan seluruh siklus bergerak antara air dan udara—berenang, menyelam, keluar dari air, dan terbang—hanya melalui gerakan mengepakkan sayap.

Meniru Kemampuan Burung Penyelam di Alam

Di alam, terdapat sekitar 100 spesies burung yang mampu berpindah secara mulus antara lingkungan udara dan air. Burung-burung ini dapat menyelam untuk mencari mangsa, kemudian kembali melesat ke udara tanpa kesulitan.

Meniru kemampuan tersebut bukanlah perkara mudah. Air memiliki kepadatan sekitar 800 kali lebih tinggi dibandingkan udara, sehingga robot yang dirancang untuk beroperasi di kedua medium biasanya memerlukan mekanisme berbeda, seperti baling-baling, kaki pendorong, atau sistem lipat khusus.

Namun robot hasil kolaborasi MIT dan EPFL ini tidak menggunakan komponen tambahan tersebut. Seluruh pergerakannya mengandalkan sayap yang sama, baik saat berada di udara maupun di dalam air.

Sayap Fleksibel Jadi Kunci Utama

Keberhasilan robot ini ditopang oleh dua elemen desain utama, yaitu sayap fleksibel dan pengaturan kecepatan kepakan yang presisi.

Saat berada di dalam air, sayap dapat melengkung secara pasif hingga sekitar 90 persen. Fleksibilitas ini membantu mengurangi beban kerja motor sekaligus memperpendek lintasan gerakan setiap kepakan.

Sebaliknya, ketika berada di udara, sayap yang sama mampu mengepak hingga 11 kali per detik. Di bawah air, frekuensi kepakan dapat disesuaikan antara 0,1 hingga 6 kali per detik sesuai kebutuhan.

Selain itu, robot dirancang memiliki kondisi netral terhadap gaya apung. Artinya, robot tidak secara alami mengapung ke permukaan maupun tenggelam ke dasar. Karakteristik ini sangat penting karena energi baterai tidak perlu banyak terbuang untuk melawan gaya apung selama operasi.

Tantangan Terbesar: Keluar dari Permukaan Air

Meski berenang dan terbang merupakan pencapaian tersendiri, tantangan terbesar justru terjadi pada momen transisi ketika robot harus keluar dari permukaan air dan langsung terbang.

Selama ini, fase tersebut menjadi hambatan utama yang membuat robot seukuran burung belum pernah berhasil melakukan seluruh siklus gerak secara lengkap.

Transisi Kurang dari Satu Detik

Robot ini mampu keluar dari air dalam waktu kurang dari satu detik dengan memanfaatkan sekitar delapan hingga sepuluh kepakan sayap.

Namun keberhasilan tersebut hanya dapat dicapai dalam kondisi tertentu. Sayap harus memiliki tingkat kekakuan yang seimbang—tidak terlalu kaku dan tidak terlalu lentur. Posisi ekor juga harus pendek dan dekat dengan tubuh robot.

Sudut saat keluar dari air menjadi faktor krusial lainnya. Tim peneliti menemukan bahwa sudut sekitar 70 derajat memberikan hasil terbaik. Jika terlalu landai, ekor akan menciptakan hambatan yang membuat robot gagal lepas landas. Sebaliknya, jika terlalu tegak, robot berisiko kehilangan keseimbangan dan jatuh kembali ke air.

Membantu Memahami Cara Kerja Burung Penyelam

Selain menjadi pencapaian teknologi, robot ini juga berfungsi sebagai model fisik untuk mempelajari perilaku burung penyelam di alam.

Tim peneliti mengemukakan bahwa kebiasaan beberapa burung memperkecil rentang sayap saat berada di bawah air kemungkinan bukan semata-mata untuk menghemat energi, melainkan untuk meningkatkan kecepatan gerak. Hipotesis seperti ini sulit diuji secara langsung pada hewan liar, tetapi dapat dianalisis lebih mudah melalui robot yang dapat dikontrol sepenuhnya.

Penelitian juga menunjukkan bahwa spesies burung penyelam yang berukuran lebih besar kemungkinan memanfaatkan kaki mereka untuk membantu proses lepas landas dari air. Robot ini tidak menggunakan kaki sama sekali, sehingga seluruh dorongan berasal dari sayap.

Baik robot maupun burung asli diketahui beroperasi dalam rentang efisiensi aerodinamika yang serupa, yang diukur menggunakan rasio yang dikenal sebagai angka Strouhal. Nilainya berada pada kisaran 0,2 hingga 0,4.

Potensi untuk Pemantauan Lingkungan

Berdasarkan data penelitian, terbang menjadi pilihan yang lebih hemat energi dibanding berenang ketika jarak tempuh melebihi sekitar 15,5 meter. Dengan kata lain, untuk perjalanan yang cukup jauh, robot akan lebih efisien keluar dari air, terbang menuju lokasi berikutnya, lalu menyelam kembali.

Saat ini sistem masih belum sepenuhnya otonom. Pengujian yang dilakukan masih mengandalkan peluncuran manual serta aktivasi berbasis pemicu sederhana atau pengatur waktu.

Ke depan, para peneliti berfokus pada pengembangan navigasi otomatis, peningkatan performa di lingkungan air laut, serta memperpanjang jangkauan dan daya tahan operasional.

Jika pengembangan tersebut berhasil, robot ini berpotensi digunakan untuk pemantauan lingkungan, termasuk pengambilan sampel di danau, sungai, wilayah pesisir, hingga ekosistem laut. Teknologi ini dapat menjadi alternatif yang lebih murah dibanding metode survei konvensional.

Dengan biaya material sekitar US$300 dan menggunakan komponen yang mudah diperoleh, robot ini relatif murah untuk direplikasi. Tim peneliti juga telah merilis berkas desain CAD secara terbuka sehingga siapa pun yang memiliki printer 3D dapat membuat versinya sendiri.

Menurut Raphael Zufferey, asisten profesor teknik mesin di MIT, visi jangka panjang proyek ini adalah memungkinkan ahli kelautan, biolog laut, maupun masyarakat pesisir mengoperasikan robot tersebut dari kapal atau dari daratan. Robot kemudian dapat terbang menuju area pengamatan, menyelam untuk mengambil data atau sampel, lalu kembali membawa hasil pengukuran dengan biaya yang jauh lebih rendah dibanding metode tradisional.

Pencapaian ini menunjukkan bagaimana inspirasi dari alam dapat menghasilkan teknologi baru yang tidak hanya memperluas kemampuan robotika, tetapi juga membuka peluang baru untuk penelitian dan pemantauan lingkungan di masa depan.

Fikri Maulana

Fikri Maulana adalah penulis di Balicitizen.com yang mengulas berbagai topik, termasuk berita, politik, bisnis, teknologi, olahraga, hiburan, dan gaya hidup. Ia berfokus pada penyajian informasi yang jelas, akurat, dan mudah dipahami, sehingga pembaca dapat mengikuti perkembangan isu terkini dengan lebih baik. Melalui pendekatan yang objektif dan informatif, Fikri menghadirkan laporan serta cerita yang relevan dengan kehidupan masyarakat dan kebutuhan pembaca sehari-hari.