Terinspirasi Gurita, Tim Insinyur Kembangkan Teknologi Kendaraan Bawah Air

Caterina Lamuta, profesor madya di Department of Mechanical Engineering di University of Iowa, sedang mengembangkan teknologi yang meniru kulit, otot, dan jaringan gurita yang akan diaplikasikan pada kendaraan bawah air/Foto: Tim Schoon, University of Iowa

Sebuah tim insinyur di Universitas Iowa telah mengembangkan teknologi bawah air baru yang terinspirasi dari kemampuan luar biasa gurita.

Penemuan mereka dapat membuat kendaraan bawah air masa depan lebih lincah, hemat energi, dan mampu menavigasi bahkan lingkungan yang paling sulit sekalipun.

Penelitian ini berasal dari laboratorium Caterina Lamuta, seorang profesor madya teknik mesin yang telah mengeksplorasi cara untuk meniru otot, kulit, dan jaringan gurita.

Makhluk laut ini ahli dalam bergerak dan beradaptasi, mampu mengubah bentuk, menyelinap ke ruang sempit, dan mengendalikan aliran air di sekitar tubuh mereka.

Lamuta dan timnya ingin menghadirkan fleksibilitas tersebut ke dalam desain mesin bawah air.

Dalam studi terbaru mereka, para peneliti menciptakan apa yang mereka sebut otot buatan spiral yang dipilin. Kumparan sintetis ini meniru otot papila khusus yang ditemukan di kulit gurita.

Di alam, papila dapat langsung membuka gulungannya untuk membantu kamuflase atau menyesuaikan pergerakan hewan dalam berbagai kondisi air.

Tim menerapkan ide yang sama pada kendaraan bawah air dengan menambahkan gulungan pada sayap hidrofoil, struktur umum yang digunakan pada kapal laut untuk menghasilkan daya angkat di bawah air.

Hidrofoil yang dimodifikasi ini memiliki dua baris yang masing-masing terdiri dari empat otot buatan, yang masing-masing ditenagai oleh motor listrik kecil yang disebut aktuator.

Ketika motor diaktifkan, gulungan-gulungan tersebut membuka gulungannya seperti pegas kecil, mengubah aliran air di sekitar sayap.

Hal ini mengurangi hambatan—hambatan yang memperlambat kendaraan—dan meningkatkan daya angkat, yang membantunya bergerak lebih mulus dan efisien.

Dalam eksperimen dengan air yang mengalir pada kecepatan berbeda, hidrofoil berkinerja jauh lebih baik. Tim melaporkan peningkatan daya angkat hingga 30% dan pengurangan hambatan sebesar 10% selama manuver tertentu.

Artinya, hidrofoil dapat memindahkan air dengan lebih mudah dan mempertahankan kendali bahkan ketika miring tajam melawan arus, situasi yang biasanya menyulitkan manuver.

“Studi ini dapat membantu membuat kendaraan bawah air tanpa awak lebih efisien, menggunakan otot buatan berbiaya rendah yang terinspirasi secara biologis oleh gerakan otot papila gurita,” kata Rabiu Mamman, penulis utama studi ini dan mahasiswa doktoral di bidang teknik mesin.

“Studi ini dapat membantu menghemat energi dan meningkatkan portabilitas serta kemampuan manuver kendaraan laut.”

Para peneliti mencatat bahwa ini adalah pertama kalinya perangkat pengontrol aliran bawah air ditenagai oleh otot buatan yang dipilin.

Terobosan ini dapat memiliki beragam kegunaan, mulai dari memeriksa jaringan pipa dan infrastruktur bawah air hingga mengumpulkan spesimen halus dari lingkungan laut dalam di mana kemampuan manuver adalah kuncinya.

Studi yang dipublikasikan di Robotics Reports ini menandai langkah awal yang menjanjikan menuju penciptaan generasi baru kendaraan bawah air.

Dengan mengambil inspirasi dari salah satu hewan laut yang paling adaptif, tim ini telah menunjukkan bahwa mesin dapat menjadi lebih efisien dan serbaguna ketika mereka mengadopsi desain yang disempurnakan oleh alam.