Insinyur MIT Mengembangkan Baterai Mikroskala Inovatif untuk Robotika Otonom
Administrator
Inovasi terbaru dari tim insinyur di Massachusetts Institute of Technology (MIT) telah menciptakan baterai berskala mikro yang sangat groundbreaking untuk robotika otonom. Teknologi ini menjanjikan untuk mengatasi tantangan yang selama ini dihadapi oleh robot-robot berskala mikro dalam mendapatkan pasokan daya yang memadai untuk dapat bergerak di dalam tubuh manusia atau saluran industri. Baterai tersebut sangat kecil, seukuran dengan sehelai rambut manusia, namun mampu memberikan daya yang cukup untuk menghidupkan robot-robot mikro otonom. Inovasi ini dapat mengubah berbagai bidang mulai dari kesehatan hingga pemeliharaan industri, menawarkan kemungkinan-kemungkinan baru dalam intervensi yang terarah dan inspeksi di lingkungan yang sebelumnya sulit diakses.
Baterai Berskala Mikro yang Revolusioner
Baterai baru yang dikembangkan oleh MIT mendorong batas-batas miniaturisasi ke tingkat yang luar biasa. Dengan panjang hanya 0,1 milimeter dan ketebalan 0,002 milimeter, sumber daya ini hampir tidak terlihat oleh mata telanjang. Meski begitu kecil, baterai ini mampu menghasilkan hingga 1 volt listrik—cukup untuk menghidupkan sirkuit, sensor, atau aktuator kecil.
Kunci dari fungsionalitas baterai ini terletak pada desain yang inovatif. Baterai ini memanfaatkan oksigen dari udara sekitarnya untuk mengoksidasi seng, menciptakan arus listrik. Pendekatan ini memungkinkan baterai ini dapat berfungsi di berbagai lingkungan tanpa memerlukan sumber bahan bakar eksternal, hal yang sangat penting untuk operasi otonom di berbagai setting.
Dibandingkan dengan solusi daya yang ada untuk robot-robot kecil, baterai MIT ini merupakan lonjakan besar ke depan. Upaya sebelumnya untuk memberdayakan perangkat berskala mikro sering mengandalkan sumber energi eksternal, seperti laser atau medan elektromagnetik. Meski efektif di lingkungan terkendali, metode-metode ini sangat membatasi jangkauan dan otonomi robot-robot tersebut. Baterai baru ini, sebaliknya, memberikan sumber daya internal, memperluas aplikasi potensial dan cakupan operasional robot-robot mikro.
Menghadirkan Robot Mikro Otonom
Pengembangan baterai berskala mikro ini menandai pergeseran penting dalam bidang robotika, khususnya dalam ranah perangkat berskala mikro otonom. Dengan mengintegrasikan sumber daya langsung ke dalam mesin-mesin kecil ini, para peneliti sekarang dapat membayangkan sistem robotik yang benar-benar independen, mampu beroperasi di lingkungan dunia nyata yang kompleks.
Otonomi yang ditingkatkan ini berbeda jauh dengan apa yang disebut para peneliti sebagai sistem “marionette”—robot-robot mikro yang bergantung pada sumber daya eksternal dan mekanisme kontrol. Meski sistem-sistem tersebut telah menunjukkan kemampuan yang mengesankan, ketergantungan mereka pada input eksternal membatasi aplikasi potensialnya, terutama di lingkungan yang sulit dijangkau atau sensitif.
Michael Strano, Profesor Teknik Kimia Carbon P. Dubbs di MIT dan penulis senior studi ini, menekankan potensi transformatif teknologi ini: “Kami yakin ini akan sangat memungkinkan bagi robotika. Kami sedang membangun fungsi-fungsi robotik ke baterai dan mulai menyatukan komponen-komponen ini ke dalam perangkat.”
Kemampuan untuk memberdayakan berbagai komponen, termasuk aktuator, memristor, sirkuit jam, dan sensor, membuka berbagai kemungkinan bagi robot-robot mikro ini. Mereka bisa berpotensi menavigasi melalui lingkungan yang kompleks, memproses informasi, melacak waktu, dan merespons stimulus kimia—semua dalam bentuk faktor yang cukup kecil untuk dimasukkan ke dalam tubuh manusia atau sistem industri.
Aplikasi Potensial
Dari kesehatan hingga pemeliharaan industri, aplikasi potensial teknologi ini sama beragamnya dengan revolusioner.
Tantangan Kesehatan
Teknologi baterai berskala mikro membuka kemungkinan menarik di bidang kedokteran, terutama dalam pengiriman obat yang ditargetkan. Para peneliti membayangkan penggunaan robot-robot kecil yang ditenagai oleh baterai ini di dalam tubuh manusia untuk mengangkut dan melepaskan obat di lokasi-lokasi tertentu. Pendekatan ini bisa merevolusi pengobatan berbagai kondisi, potensial meningkatkan efektivitas sambil mengurangi efek samping yang terkait dengan administrasi obat sistemik.
Selain pengiriman obat, robot-robot mikro ini bisa memungkinkan bentuk-bentuk baru diagnostik dan intervensi invasif minimal. Misalnya, mereka bisa digunakan untuk mengumpulkan sampel jaringan, membersihkan penyumbatan di pembuluh darah, atau memberikan pemantauan waktu nyata pada organ-organ internal. Kemampuan untuk memberdayakan sensor dan pemancar pada skala ini juga bisa mengarah pada pengembangan perangkat medis yang dapat diimplan untuk pemantauan kesehatan kontinu.
Inovasi Industri
Di sektor industri, aplikasi teknologi ini juga sangat menjanjikan. Salah satu penggunaan potensial yang langsung adalah dalam deteksi kebocoran pipa gas. Robot-robot miniatur yang ditenagai oleh baterai ini bisa bergerak melalui sistem pipa yang kompleks, mengidentifikasi dan menemukan kebocoran dengan presisi dan efisiensi yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Teknologi ini juga bisa diterapkan di berbagai pengaturan industri lain di mana akses terbatas atau berbahaya bagi manusia. Contohnya termasuk memeriksa integritas struktur di pembangkit listrik nuklir, memantau proses kimia di reaktor yang disegel, atau mengeksplorasi ruang sempit di peralatan manufaktur untuk tujuan pemeliharaan.
Di Dalam Baterai Berskala Mikro
Inti dari inovasi ini adalah desain baterai seng-udara. Ini terdiri dari elektroda seng yang terhubung ke elektroda platina, kedua-duanya tertanam dalam pita polimer yang terbuat dari SU-8, bahan yang umum digunakan dalam mikroelektronika. Saat terkena molekul oksigen di udara, seng teroksidasi, melepaskan elektron yang mengalir ke elektroda platina, sehingga menghasilkan arus listrik.
Desain canggih ini memungkinkan baterai ini untuk memberdayakan berbagai komponen yang penting untuk fungsionalitas robot-robot mikro. Dalam penelitiannya, tim MIT menunjukkan bahwa baterai ini dapat memberdayakan:
– Aktuator (lengan robotik yang mampu naik dan turun)
– Memristor (komponen listrik yang dapat menyimpan kenangan dengan mengubah resistansi listriknya)
– Sirkuit jam (memungkinkan robot melacak waktu)
– Dua jenis sensor kimia (satu terbuat dari molibdenum disulfida atomik tipis dan yang lainnya dari nanotube karbon)
Arah Masa Depan dan Tantangan
Meskipun kemampuan saat ini dari baterai berskala mikro ini mengesankan, penelitian yang sedang berlangsung bertujuan untuk meningkatkan output voltage-nya, yang dapat memungkinkan aplikasi tambahan dan fungsionalitas yang lebih kompleks. Tim juga sedang bekerja untuk mengintegrasikan baterai ini langsung ke dalam perangkat robotik, melampaui setup saat ini di mana baterai terhubung ke komponen eksternal melalui kabel.
Pertimbangan penting untuk aplikasi medis adalah biokompatibilitas dan keamanan. Para peneliti membayangkan mengembangkan versi perangkat ini menggunakan bahan yang akan terurai dengan aman di dalam tubuh setelah tugas mereka selesai. Pendekatan ini akan menghilangkan kebutuhan untuk pengambilan kembali dan mengurangi risiko komplikasi jangka panjang.
Arah lain yang menarik adalah integrasi potensial baterai berskala mikro ini ke dalam sistem robotik yang lebih kompleks. Hal ini bisa mengarah pada kelompok robot mikro yang terkoordinasi mampu menangani tugas-tugas dalam skala yang lebih besar atau memberikan kemampuan pemantauan dan intervensi yang lebih komprehensif.
Kesimpulan
Baterai berskala mikro dari MIT merupakan lonjakan besar ke depan dalam bidang robotika otonom. Dengan menyediakan sumber daya yang layak untuk robot-robot berukuran sel, teknologi ini membuka jalan bagi aplikasi-revolusioner di bidang kesehatan, industri, dan di luar itu. Saat penelitian terus menyempurnakan dan memperluas inovasi ini, kita berada di ambang era baru dalam nanoteknologi, yang menjanjikan untuk mengubah kemampuan kita dalam berinteraksi dan memanipulasi dunia pada skala mikro.
Tag: MIT, robotik, baterai berskala mikro
Tag 2: teknologi, inovasi, aplikasi potensial
Tag 3: kesehatan, industri, pengembangan baterai
Tag 4: miniaturisasi, otonom, medis
