Perahu mini EPFL bergerak memanfaatkan rongga resonansi yang mengubah gelombang suara menjadi daya dorong
SulawesiPos.com – Para peneliti Laboratorium MicroBioRobotic Systems (MICROBS) di Institut Teknologi Federal Swiss Lausanne (EPFL), Swiss, mengembangkan mikrodrone dan perahu mini.
Alat ini dapat terbang serta bergerak di permukaan air tanpa motor, roda gigi, komponen magnetik, aktuator, maupun perangkat elektronik terpasang, dengan mengubah gelombang suara dari sumber eksternal menjadi daya dorong melalui rongga resonansi akustik yang dirancang khusus, sebagaimana laporan NDTV pada 16 Agustus 2026.
Terobosan tersebut dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Science Advances melalui artikel berjudul “Acoustic Resonators as Wireless Actuators in Air for Small-Scale Robots” yang ditulis Junsun Hwang dan tim peneliti EPFL.
Temuan tersebut merupakan langkah penting dalam robotika mikro karena daya penggeraknya berasal dari gelombang akustik yang dikirimkan secara nirkabel, sedangkan struktur kendaraan bertugas menangkap dan mengubah energi itu menjadi gerakan terarah.
Para peneliti membuat rongga berbentuk bulat atau menyerupai lonceng yang berfungsi sebagai resonator akustik, dengan setiap rongga dirancang agar merespons frekuensi suara tertentu.
Ketika gelombang pada frekuensi yang tepat memasuki rongga, udara yang terperangkap di dalamnya berosilasi kuat lalu terdorong keluar melalui lubang sebagai semburan terpusat, sementara udara pengganti masuk dalam aliran yang lebih menyebar.
Perbedaan pola aliran udara masuk dan keluar itulah yang menghasilkan gaya dorong sehingga robot dapat bergerak tanpa mesin penggerak konvensional.
Mekanisme tersebut tidak berarti suara semata-mata “mendorong” kendaraan dari luar, melainkan struktur resonator menerima energi akustik dan secara langsung mengubahnya menjadi propulsi.
Prinsip dasar teknologi itu disebut resonansi Helmholtz, yakni gejala fisika yang juga terjadi ketika seseorang meniup melintasi mulut botol kosong hingga udara di dalamnya bergetar dan menghasilkan bunyi.
Fenomena tersebut dinamai dari fisikawan dan fisiolog Jerman Hermann von Helmholtz, yang pada abad ke-19 mengembangkan perangkat resonator untuk menganalisis unsur-unsur penyusun bunyi.
Kekuatan dorong pada mikrodrone dapat diatur melalui pemilihan frekuensi karena setiap rongga memiliki frekuensi resonansi yang ditentukan oleh bentuk, volume, ukuran lubang, dan sifat materialnya.
Resonator itu dapat dibuat dari berbagai bahan, termasuk plastik pencetakan tiga dimensi, polimer lentur menyerupai karet, dan kaca, sehingga teknologi tersebut berpotensi diterapkan pada beragam rancangan robot mikro.
Pada eksperimen di permukaan air, tim EPFL membuat perahu sepanjang sekitar satu sentimeter yang dilengkapi hingga tiga rongga dengan frekuensi dan arah dorong berbeda.
Dengan mengubah frekuensi suara dari pengeras suara, peneliti dapat mengaktifkan rongga tertentu secara selektif sehingga perahu bergerak maju, berbelok, menghindari rintangan, dan mengikuti rute navigasi otomatis.
Cara kerja itu dapat dianalogikan dengan penggunaan beberapa “kanal suara”, karena satu nada menghidupkan pendorong tertentu sementara nada lainnya mengaktifkan pendorong ke arah berbeda.
Melalui teknik pencetakan tiga dimensi berskala nano, para peneliti kemudian membuat kendaraan terbang ultraringan dengan tiga rongga mikroskopis yang menyatu langsung di dalam struktur polimernya.
Berbeda dari perahu mini yang dikendalikan melalui frekuensi terdengar, mikrodrone tersebut menggunakan gelombang ultrasonik yang frekuensinya berada di atas batas pendengaran manusia.
Salah satu prototipe hanya berbobot 150 mikrogram atau 0,00015 gram dan menghasilkan gaya dorong ke atas secara langsung sehingga dapat meluncur dari permukaan menyerupai roket mini.
Desain lainnya memadukan tiga resonator dengan bilah-bilah kecil yang berputar hingga 13.000 putaran per menit untuk menciptakan gaya angkat aerodinamis stabil seperti helikopter.
Keunggulan utama sistem itu terletak pada ketiadaan motor, baterai penggerak, transmisi mekanis, dan komponen magnetik di dalam kendaraan sehingga bobot serta ukurannya dapat diperkecil secara ekstrem.
Ketiadaan komponen bergerak konvensional juga berpotensi mengurangi kerumitan perakitan, meskipun penerapan praktisnya tetap memerlukan sumber suara eksternal, pengaturan frekuensi yang presisi, serta lingkungan akustik yang terkendali.
Direktur Laboratorium MICROBS EPFL, Selman Sakar, menjelaskan bahwa penelitian tersebut berbeda dari metode levitasi akustik terdahulu karena resonator pada perangkat secara aktif memanen suara pada frekuensi tertentu untuk menghasilkan daya dorong dan gerakan terkendali.
“Alih-alih sekadar mendorong perangkat menggunakan gelombang suara, kami menciptakan resonator akustik yang disetel untuk memanfaatkan suara pada frekuensi tertentu guna menghasilkan daya dorong terarah dan gerakan terkendali,” ujar Sakar.
Penulis pertama penelitian sekaligus mahasiswa doktoral MICROBS, Junsun Hwang, mengatakan konsep tersebut masih dapat diperkecil untuk menghasilkan rancangan baru yang memperluas batas teknologi robotika dan penerbangan mikro.
Sejumlah struktur peka suara kelak dapat disatukan dalam sebuah perangkat fleksibel, dengan setiap bagian merespons frekuensi berbeda untuk bergerak, menekuk, berputar, atau bergetar secara mandiri.
Konsep itu membuka peluang hadirnya robot aerodinamis yang dapat mengubah bentuk sebagai respons terhadap suara, tetapi manfaat medis, industri, atau lingkungan masih merupakan prospek penelitian dan belum menjadi aplikasi siap pakai.
Dalam jangka panjang, robot berskala sangat kecil semacam ini berpotensi diteliti untuk pemeriksaan ruang sempit, manipulasi objek ringan, pemantauan lingkungan, sistem mikrofluida, dan tugas presisi yang sulit dijangkau mesin konvensional.
Namun, prototipe tersebut masih berada pada tahap pembuktian konsep dengan kemampuan terbang dan mengangkut beban yang sangat terbatas sehingga belum dapat disamakan dengan drone berkamera atau wahana udara komersial.
Terobosan EPFL menegaskan bahwa suara bukan hanya sarana komunikasi yang dapat didengar manusia, melainkan juga bentuk energi mekanik yang bisa direkayasa untuk menghidupkan generasi baru robot tanpa motor berukuran nyaris tak kasatmata. (Ali)