Robot otonom di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) menghadapi tantangan serius dalam navigasi. Tanpa gravitasi, sensor presisi yang menjadi andalan di Bumi rentan mengalami akumulasi kesalahan, menyebabkan robot kehilangan arah dan melayang tanpa kendali. Kondisi ini kerap mengganggu operasi harian, memaksa para astronot menghentikan pekerjaan vital mereka untuk mengkalibrasi ulang robot.
Untuk mengatasi persoalan krusial ini, Badan Penerbangan dan Antariksa Amerika Serikat (NASA) menjalin kerja sama dengan Profesor Pyojin Kim dan timnya dari Gwangju Institute of Science and Technology (GIST). Kolaborasi ini berhasil mengembangkan algoritma canggih yang secara signifikan menekan kesalahan rotasi absolut robot hingga hanya sekitar 1–2 derajat. Inovasi teknologi ini memungkinkan robot melaksanakan misi jangka panjang tanpa memerlukan intervensi manusia.
Pantau terus artikel terbaru dan terupdate hanya di mureks.co.id!
Penggunaan Digital Twin dalam Navigasi Robot
ISS, yang merupakan gabungan modul dari berbagai negara, memiliki interior yang padat dengan kabel, peralatan eksperimen, dan barang-barang pribadi yang melayang bebas. Di dalam modul Jepang “Kibo”, robot Astrobee milik NASA bertugas menjalankan misi rutin, memungkinkan astronot lebih fokus pada penelitian ilmiah. Namun, robot ini sering kehilangan orientasi, sehingga memerlukan kalibrasi manual.
Permasalahan utama muncul karena ketiadaan gravitasi, yang di Bumi menjadi acuan orientasi. Robot di Bumi mengandalkan Inertial Measurement Unit (IMU) untuk merasakan kemiringan dan posisi relatif terhadap gravitasi. Profesor Kim menegaskan, “algoritma navigasi di Bumi sulit diterapkan langsung di ruang angkasa yang tidak memiliki titik referensi seperti gravitasi.”
Sebagai respons, tim mengembangkan sistem Visual-Based Navigation (VBN) yang memungkinkan robot mengenali posisinya dengan memindai lingkungan menggunakan kamera. Mereka mengadopsi konsep ‘digital twin’, sebuah model 3D virtual ISS yang telah dibersihkan dari barang-barang sementara dan kekacauan visual. Sistem ini membandingkan gambar real-time dari kamera robot dengan model digital tersebut sebagai “data kebenaran”, efektif menghilangkan gangguan visual dan mengkalibrasi posisi robot secara akurat.
Prinsip Geometri untuk Penentuan Posisi
Robot menginterpretasikan lingkungannya sebagai kumpulan garis dan bidang, membentuk semacam kompas visual. Metode ini mengaplikasikan prinsip ‘Manhattan World Assumption’, yang berasumsi bahwa sebagian besar struktur buatan manusia terdiri dari permukaan ortogonal, seperti dinding dan lantai yang bertemu pada sudut siku-siku. Struktur geometris ini memfasilitasi triangulasi posisi dengan tingkat kesalahan yang minimal.
Hasil implementasi teknologi ini sangat memuaskan: kesalahan rotasi rata-rata berhasil ditekan menjadi hanya 1,43 derajat dan tidak mengalami pembesaran seiring waktu. Dengan demikian, robot Astrobee kini dapat beroperasi secara mandiri tanpa pengawasan manusia untuk jangka waktu yang lebih panjang.
Manfaat Teknologi untuk Aplikasi di Bumi
Profesor Kim juga melihat potensi besar aplikasi teknologi ini di lingkungan dalam ruangan di Bumi. Di area yang tidak terjangkau sinyal GPS, seperti gedung bertingkat tinggi dan pabrik, robot serta drone dapat memanfaatkan metode navigasi ini untuk beroperasi dengan keyakinan dan akurasi tinggi. Sistem ini mengandalkan data visual serta pola struktural garis dan bidang yang lazim ditemukan dalam arsitektur perkotaan.
Pemanfaatan teknologi digital twin untuk navigasi ini membuka peluang bagi robot dan drone untuk bekerja lebih otonom dan efisien di berbagai sektor, mulai dari manufaktur hingga layanan dalam ruangan yang kompleks.
Kolaborasi NASA dan Inovasi Berkelanjutan
Keterlibatan Profesor Kim dengan NASA bermula dari program magang di NASA Ames Research Center. Kala itu, ia turut menguji kemampuan Astrobee melalui simulasi gravitasi mikro menggunakan meja udara dan CO2. Pengalaman tersebut memberinya wawasan mendalam bahwa teori navigasi universal dapat diterapkan di lingkungan yang sangat beragam, dari Bumi hingga luar angkasa.
NASA dikenal dengan budaya kerjanya yang berani mencoba dan menerima kegagalan sebagai bagian integral dari proses inovasi. Dukungan dana yang besar dan talenta-talenta terbaik memungkinkan banyak percobaan ambisius yang pada akhirnya melahirkan kemajuan signifikan. Pendekatan ini juga menekankan pentingnya kontribusi nyata penelitian terhadap aplikasi praktis, bukan sekadar pencapaian akademis.
Investasi berkelanjutan dari NASA telah berhasil membangun ekosistem perusahaan rintisan luar angkasa dan manufaktur komponen kelas dunia di Amerika Serikat. Kondisi ini menciptakan siklus positif antara riset pemerintah dan kemajuan sektor swasta, yang semakin menggairahkan industri ruang angkasa global.
Saran bagi Peneliti dan Generasi Muda
Profesor Kim menggarisbawahi bahwa untuk dapat bergabung dengan institusi sekelas NASA, seseorang harus memiliki kemampuan luar biasa, terutama di bidang matematika dan sains. Kompetensi tinggi menjadi kunci utama untuk membuka peluang di panggung internasional. Meskipun memiliki impian besar sangat penting, realisasi mimpi tersebut menuntut usaha keras dan keahlian yang mumpuni.
Teknologi digital twin yang dikembangkan bersama NASA ini tidak hanya berhasil menyelamatkan operasi robot di luar angkasa. Inovasi ini juga menandai terobosan penting yang berpotensi mendorong perkembangan robotika dan navigasi otonom di masa depan, baik di lingkungan antariksa maupun di sekitar kita.
