Tim konstruksi robot, terinspirasi oleh rayap

Siapa sangka rayap yang menggerogoti rumah kita bisa menjadi inspirasi robot yang bisa membuat robot baru?

Tim robot dapat membangun struktur baru di Bumi atau bahkan Mars — dan tanpa pengawasan manusia, menurut tim peneliti Harvard yang telah mengembangkan sistem yang disebut TERMES yang hanya terdiri dari robot yang bekerja sama dan berinteraksi satu sama lain. Mereka tidak membutuhkan mandor.

Para peneliti mengatakan robot-robot tersebut mampu menyelesaikan proyek konstruksi secara mandiri dan secara teoritis mampu membangun apa pun. Mereka dapat dikerahkan ke Mars untuk melakukan tugas konstruksi. Atau dalam kasus bencana alam seperti Badai Katrina, mereka dapat memasang penghalang karung pasir sebelum badai datang dan membantu membangun kembali bangunan ketika badai tersebut hilang.

Sebuah tim ilmuwan dan insinyur komputer dari Harvard School of Engineering and Applied Sciences dan Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering telah menciptakan tim konstruksi robot otonom yang mampu melakukan semua ini dan lebih banyak lagi. Para peneliti mempublikasikan hasil proyek empat tahun mereka di edisi terbaru Sains.

Inspirasinya? Rayap sungguhan
Dirancang untuk meniru perilaku rayap, robot ini tangguh dan menggunakan kecerdasan kolektif.

Di Afrika, jutaan serangga kecil bekerja sama membangun gundukan tanah yang sangat besar untuk sarang bawah tanah mereka, yang menghadapi tantangan besar selama sekitar satu tahun pembangunannya. Kondisi cuaca akan mengikis proyek mereka dan banyak rayap yang akan mati, sehingga diperlukan rayap baru agar proyek mereka dapat terus berjalan.

Sistem robotik TERMES Harvard mencapai pendekatan tim yang serupa. Seperti rayap, robot dapat membangun struktur tiga dimensi yang kompleks tanpa komando pusat atau peran yang ditentukan.

Ketika orang membangun suatu bangunan, mereka cenderung memiliki cetak biru, rencana, dan mandor untuk mengarahkan dan mengawasi di lokasi.

Sebaliknya, dalam koloni serangga, tidak ada pemimpin yang memberi instruksi kepada yang lain. Rayap mengandalkan “stigmergi”, di mana mereka secara intuitif memahami bagaimana serangga lain mengubah lingkungannya dan bereaksi tanpa berkomunikasi secara langsung.

Berkat algoritma tim Harvard, robot TERMES juga menggunakan semacam stigmergi, yang memungkinkan kelompok robot yang sangat besar bertindak sebagai sebuah koloni. Penelitian mereka menunjukkan kecerdasan buatan terdistribusi yang layak.

Bagaimana cara kerjanya?
Pada tingkat praktis, ini berarti apakah itu beberapa atau ribuan robot, TERMES dapat bekerja sebagai sebuah tim, semuanya dengan instruksi yang sama.

Dengan menggunakan batu bata busa, robot sudah dapat membangun struktur kompleks seperti menara, kastil, dan piramida. Mereka membawa batu bata dan memanjatnya untuk menambah batu bata baru. Mereka membangun tangga untuk mencapai tingkat yang lebih tinggi, menambahkan batu bata jika diperlukan. Mereka bahkan tahu cara menambahkan batu bata tanpa menghalangi jalan-jalan penting.

Mereka dapat bergerak maju dan mundur serta berputar di tempatnya. TERMES dapat mengambil, membawa dan meletakkan batu bata tepat di depannya. Ia juga bisa menaiki atau menuruni anak tangga setinggi satu batu bata. Hanya dengan menggunakan empat sensor dasar dan tiga aktuator, mereka dapat melakukan semua ini.

Selain melacak lokasi mereka relatif terhadap batu bata pertama, atau batu bata “benih”, TERMES dapat melacak batu bata dan robot lain di sekitar mereka.

Mereka mematuhi peraturan lalu lintas yang telah ditentukan dan mengorientasikan diri dengan mengelilingi bangunan yang sedang tumbuh untuk menemukan benih batu bata.

Sekalipun terjadi perubahan struktur yang tidak terduga di tengah konstruksi, tim TERMES pulih dan melanjutkan.

Lakukan sendiri
Banyak sistem tim robot alternatif bergantung pada pengontrol pusat yang dapat melihat dan mengarahkan keseluruhan proses. Beberapa sistem mengandalkan semua robot untuk dapat berkomunikasi satu sama lain secara terus menerus.

Namun dengan pendekatan ini, semakin banyak robot dan semakin besar ruang operasional, semakin sulit pula pengoperasian sistemnya. Di lingkungan terpencil atau berbahaya, masalah dengan pengontrol pusat dapat menghentikan seluruh proyek konstruksi.

Keuntungan dari pendekatan TERMES adalah jika dikerahkan untuk mendukung operasi kemanusiaan, seperti membantu Korps Insinyur Angkatan Darat membangun rumah pengganti, setiap robot dapat bertindak sendiri-sendiri.

Penari balet yang menjadi spesialis pertahanan Allison Barrie telah berkeliling dunia untuk meliput militer, terorisme, kemajuan senjata, dan kehidupan di garis depan. Anda dapat menghubunginya di [email protected] atau ikuti dia di Twitter @Allison_Barrie.