ABD’deki Kuzey Karolina Eyalet Üniversitesi (NCSU) araştırmacıları, bir deniz omurgasızı türü olan deniz lalesinden ilham alan yumuşak bir su altı robotu geliştirdi.
Robot; ileri-geri, yukarı-aşağı ve kendi ekseni etrafında dönme dahil olmak üzere üç boyutlu hareket edebiliyor.
Benzer üç boyutlu hareketler için genellikle altı aktüatör gerekirken, bu robot söz konusu hareket kabiliyetine sadece iki aktüatör kullanarak ulaşıyor.
Tasarım, gereken kontrol girdisi miktarını azaltmak için robotun yapısına ve suyla etkileşimine dayanan “mekanik zekadan” yararlanıyor.
Deniz Lalesi Robotu
Kuzey Karolina Eyalet Üniversitesi araştırmacıları, bu seviyedeki manevra kabiliyeti için normalde gereken mekanik karmaşıklığı azaltarak sadece iki aktüatör ile üç boyutlu hareket sağlayan yumuşak bir su altı robotu geliştirdi.
Üyelerini koordine ederek farklı yönlere hareket edebilen ve suda asılı kalabilen bir deniz omurgasızı olan deniz lalesinden ilham alan robot, merkezi bir diskin etrafına dizilmiş dört elastik kanat kullanıyor. Tek kararlı duruma sahip olan bu kanatlar, aktüatör çalıştığında bükülüyor ancak kuvvet ortadan kalktığında doğal olarak orijinal konumuna geri dönüyor. Bu mekanik tasarım, robotun her yön için ayrı bir aktüatöre ihtiyaç duymadan çeşitli hareket türleri üretmesine imkan tanıyor.
NCSU ekibine göre sistem, robotun fiziksel yapısının davranışını belirlemeye yardımcı olduğu ve bilgisayarlardan veya insan operatörlerden gereken kontrol girdisi miktarını azalttığı “mekanik zeka” ilkesine dayanıyor. Benzer üç boyutlu hareket kapasitesine sahip geleneksel sistemler genellikle en az altı aktüatöre ihtiyaç duyuyor.
Çalışmanın sorumlu yazarı ve NCSU’da makine ve havacılık-uzay mühendisliği profesörü olan Jie Yin yaptığı açıklamada, “Bu çalışmanın heyecan verici bir yönü, akıllı tasarım tekniklerinden yararlanarak minimum sayıda aktüatör ile inanılmaz bir hareket aralığına sahip robotik cihazları nasıl oluşturabileceğimizi göstermesidir.” dedi.
Hareket Modları Arasında Geçiş Yapıyor
Robotun iki aktüatörü merkezi diskte yer alıyor ve dört kanadın tamamını kontrol ediyor. Her iki aktüatör de aktifleştiğinde kanatlar aşağı doğru kapanıyor. Aktüatörler kapatıldığında ise elastik kanatlar tekrar yukarı dönüyor. Bu döngünün hızla tekrarlanması, robotun kanat çırpmasını ve su içinde yukarı doğru ilerlemesini sağlıyor. Kanatlar daha yavaş çırpıldığında robot konumunu koruyup suda asılı kalabiliyor; araştırmacılar söz konusu hareketi “denizanası modu” olarak adlandırıyor.
Aynı donanım, aktüatörlerin kontrol edilme biçimi değiştirilerek yatay hareket de üretebiliyor. Yalnızca tek bir aktüatörün aktifleştirilmesi, bir kanadın kuyruk yüzgeci gibi dalgalanmasına neden olarak robotu ileri veya geri itiyor. Araştırmacılar bunu “balık modu” olarak tanımlıyor.
Robot ayrıca kendi merkezi ekseni etrafında dönebiliyor. İki aktüatör arasında hızlıca geçiş yapan araştırmacılar, robotun kendi etrafında dönmesini sağlayan asimetrik kanat hareketleri üretiyor. Bu “rotor modu”, yön kontrolü sağlayarak robotun su altındayken dümen kırmasına olanak tanıyor.
Bu üç hareket modu birlikte, yumuşak robota dikey, yatay ve dönme hareketleri üzerinde tam kontrol sağlıyor. Araştırmacılar sistemin bir kamerayla su altı ortamlarını keşfettiğini ve nesneleri tek başına ya da diğer robotlarla koordineli şekilde kaldırdığını gösterdi.
Tasarım, ekibin su içinde hızla ilerleyebilen ancak benzer bir üç boyutlu manevra kabiliyetine sahip olmayan, vatozdan ilham alınmış önceki su altı robotu çalışmasına dayanıyor. Araştırmacılar, daha fazla motor ve karmaşık mekanizma eklemek yerine, ek hareket kabiliyetlerini robotun fiziksel yapısı üzerinden elde etmeyi hedefledi.
Ekip, bu kompakt tasarımın manevra kabiliyeti ile mekanik sadeliğin önemli olduğu su altı robotik uygulamaları için bir platform sunabileceğini belirtti. Gelecekteki çalışmalar tamamen kablosuz bir sürüm geliştirmeye ve diğer alanlardan araştırmacılarla iş birliği içinde potansiyel uygulamaları keşfetmeye odaklanacak.
Kaynak: https://interestingengineering.com/ai-robotics/feather-star-inspired-robot-swims-freely
