Masalah navigasi menjadi tantangan serius bagi robot-robot otonom di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Tanpa gravitasi, sensor presisi yang biasa diandalkan di Bumi rentan mengalami akumulasi kesalahan yang membuat robot kehilangan arah dan melayang tanpa kendali. Kondisi ini mengganggu operasi harian, sehingga astronot terpaksa menghentikan pekerjaan penting mereka untuk membantu mengkalibrasi ulang robot.
Untuk mengatasi masalah ini, NASA bekerja sama dengan Profesor Pyojin Kim dan timnya dari Gwangju Institute of Science and Technology (GIST). Mereka mengembangkan algoritma canggih yang mampu menekan kesalahan rotasi absolut robot hingga hanya sekitar 1–2 derajat. Teknologi ini memungkinkan robot melaksanakan misi jangka panjang tanpa perlu campur tangan manusia.
Penggunaan Digital Twin dalam Navigasi Robot
ISS terdiri dari modul-modul yang dirancang oleh berbagai negara dan memiliki interior yang penuh dengan kabel, peralatan eksperimen, serta barang-barang pribadi yang melayang bebas. Dalam modul Jepang "Kibo", robot NASA bernama Astrobee mengemban tugas rutin agar astronot lebih fokus pada penelitian. Namun, robot ini kerap kehilangan orientasi sehingga perlu kalibrasi manual.
Masalah utama berasal dari absennya gravitasi yang biasa menjadi acuan orientasi. Robot di Bumi mengandalkan Inertial Measurement Unit (IMU) untuk merasakan kemiringan dan posisi relatif terhadap gravitasi. Profesor Kim menegaskan bahwa algoritma navigasi di Bumi sulit diterapkan langsung di ruang angkasa yang tidak memiliki titik referensi seperti gravitasi.
Sebagai solusi, tim mengembangkan sistem Visual-Based Navigation (VBN) yang memungkinkan robot mengenali posisi dengan memindai lingkungan menggunakan kamera. Mereka memanfaatkan konsep ‘digital twin’, yaitu model 3D virtual ISS yang bersih dari barang-barang sementara dan kekacauan visual. Sistem membandingkan gambar real-time dari kamera robot dengan model digital ini sebagai "data kebenaran" untuk menghilangkan gangguan visual dan mengkalibrasi posisi robot secara akurat.
Prinsip Geometri untuk Penentuan Posisi
Robot menginterpretasikan lingkungan sebagai kumpulan garis dan bidang yang membentuk kompas visual. Metode ini menggunakan prinsip ‘Manhattan World Assumption’, yang mengasumsikan sebagian besar struktur buatan manusia terdiri dari permukaan ortogonal seperti dinding dan lantai yang bertemu pada sudut siku-siku. Struktur geometris ini memudahkan triangulasi posisi dengan kesalahan minimal.
Hasilnya sangat menggembirakan: kesalahan rotasi rata-rata berkurang menjadi hanya 1,43 derajat dan tidak membesar sewaktu waktu berlalu. Robot Astrobee kini mampu beroperasi tanpa pengawasan manusia untuk periode yang lama.
Manfaat Teknologi bagi Aplikasi di Bumi
Profesor Kim melihat peluang aplikasi teknologi ini di lingkungan indoor di Bumi. Pada area di mana sinyal GPS tidak dapat menjangkau, seperti gedung bertingkat dan pabrik, robot dan drone dapat menggunakan metode ini untuk navigasi yakin dan akurat. Sistem mengandalkan data visual dan pola struktural garis serta bidang yang umum ditemui di bangunan perkotaan.
Penggunaan teknologi digital twin untuk navigasi ini membuka kemungkinan agar robot dan drone dapat bekerja secara lebih otonom dan efisien di banyak bidang, dari manufaktur hingga layanan dalam ruangan yang kompleks.
Kolaborasi NASA dan Inovasi Berkelanjutan
Profesor Kim memulai keterlibatannya dengan NASA melalui magang di NASA Ames Research Center, saat mereka menguji kemampuan Astrobee dengan simulasi gravitasi mikro menggunakan meja udara dan CO2. Pengalaman itu memberikan wawasan bahwa teori navigasi universal bisa diaplikasikan di lingkungan yang sangat berbeda, dari Bumi hingga luar angkasa.
NASA dikenal memiliki kultur kerja yang berani mencoba dan menerima kegagalan sebagai bagian dari proses inovasi. Dana besar dan talenta hebat mendukung banyak percobaan ambisius yang akhirnya menelurkan kemajuan besar. Pendekatan ini juga menilai pentingnya kontribusi riil penelitian terhadap aplikasi praktis, bukan semata kelulusan akademis.
Investasi berkelanjutan NASA telah membangun ekosistem perusahaan rintisan luar angkasa dan manufaktur komponen kelas dunia di Amerika Serikat. Hal ini menciptakan siklus positif antara riset pemerintah dan kemajuan sektor privat yang semakin menggairahkan industri ruang angkasa global.
Saran bagi Para Peneliti dan Generasi Muda
Profesor Kim menggarisbawahi bahwa untuk bisa bergabung dengan lembaga seperti NASA, seseorang harus memiliki kemampuan luar biasa, khususnya di bidang matematika dan sains. Kompetensi yang tinggi menjadi kunci membuka peluang di panggung internasional. Meskipun impian besar sangat penting, realisasi mimpi itu membutuhkan usaha keras dan keahlian yang kompeten.
Teknologi digital twin yang dikembangkan bersama NASA tidak hanya menyelamatkan operasi robot di luar angkasa. Inovasi ini juga menandai terobosan penting yang dapat mendorong perkembangan robotika dan navigasi otonom di masa depan, baik di luar angkasa maupun di sekitar kita.
-
-
-
-
