Biçim Değiştiren Robotlar Akışkan Hale Gelebiliyor ve İnsan Ağırlığını Taşıyabiliyor

Robotik ve malzeme bilimi alanında önemli bir ilerleme kaydeden araştırmacılar, katı ve sıvı benzeri durumlar arasında geçiş yapabilen bir robot kolektifi geliştirdi. Robotlar, kendilerinden yüzlerce kat ağır yükleri taşıyabiliyor ve komutla eriyerek akışkan hale gelebiliyor. Yenilik, fiziksel özelliklerini isteğe bağlı olarak değiştirebilen programlanabilir maddelere bir adım daha yaklaşmamızı sağlıyor.

UC Santa Barbara ve Dresden Teknik Üniversitesi'nden bilim insanları, araştırmalarında beklenmedik bir ilham kaynağından yararlandı: gelişen embriyolar. 21 Şubat'ta Science dergisinde yayımlanan bulgular, basit robot birimlerinin birlikte çalışarak, daha önce yalnızca bilim kurgu eserlerinde görülen malzeme benzeri davranışlar sergileyebildiğini ortaya koyuyor.

Araştırmanın baş yazarı ve eski UC Santa Barbara doktora araştırmacısı konuyla ilgili Matthew Devlin, "Robotların bir malzeme gibi davranmasını sağlayacak bir yol keşfettik." dedi.

Robotlar Hem Katı Hem Akışkan Olabiliyor

Sistem, küçük hokey disklerine benzeyen disk şeklindeki robotlardan oluşuyor. Sertleşerek ağır yükleri taşıyabilen ve akışkan hale geçerek yeni şekiller oluşturabilen robotlar, robotikte uzun süredir çözülemeyen bir soruna yanıt veriyor: Güçlü ama aynı zamanda esnek yapılar oluşturmak.

UC Santa Barbara Mekanik Mühendisliği Profesörü Elliot Hawkes, "Robotik malzemeler bir şekil almalı ve onu koruyabilmeli, ancak aynı zamanda seçici bir şekilde akarak yeni bir forma dönüşebilmeli." dedi.

Doğadan İlham Alan Bir Keşif

atılımın temelinde, embriyonik gelişim sürecini incelemek yatıyor. Canlı embriyonik dokular, doğadaki en akıllı malzemelerdir diyen Dresden Teknik Üniversitesi Fizik Bölümü Direktörü Otger Campàs, "Kendi kendini şekillendirme, kendini onarma ve mekâna ve zamana bağlı olarak malzeme sertliğini kontrol etme yeteneğine sahiptirler." diye ekledi.

Araştırmacılar, hücrelerin hareket etmesini sağlayan kuvvetler, biyokimyasal sinyaller yoluyla koordinasyonları ve birbirlerine yapışabilme yetenekleri gibi üç temel biyolojik süreci inceledi. Ardından doğal mekanizmaları mühendislik çözümlerine dönüştürdüler.

Her bir robot, çevresinde sekiz motorlu dişli ve komşu robotlara yapışmasını sağlayan mıknatıslar içeriyor. Dişli sistemleri, canlı dokulardaki hücreler arasındaki kuvvetleri taklit ederken, mıknatıslar hücresel yapışkanlığı simüle ediyor. Ayrıca, ışık sensörleri ve polarize filtreler sayesinde robotlar birbirleriyle koordine çalışabiliyor, tıpkı embriyonik gelişim sırasında hücrelerin biyokimyasal sinyallere tepki vermesi gibi.

Teoriden Pratiğe Geçiş

Gerçekleştirilen testlerde robot kolektifi karmaşık yapılar oluşturabilme, şekil değiştirerek nesneleri sarabilme ve ardından sertleşerek onları manipüle edebilme yetenekleri sergiledi. Robotlar, kemer benzeri yapılar oluşturabildiği gibi, oluşan boşlukları da kendi kendine onarabiliyor. En dikkat çekici testlerden birinde, robot sürüsü yaklaşık 700 Newton’luk (bir insan ağırlığında) bir yükü taşıdı ve ardından sıvı hale geçerek şeklini değiştirdi.

Mevcut prototip yalnızca 20 büyük robot biriminden oluşuyo fakat bilgisayar simülasyonları, sistemin binlerce mini robot içerecek şekilde ölçeklenebileceğini gösteriyor. 

Araştırma sadece robotik değil, aynı zamanda fizik ve biyoloji alanlarında da önemli çıkarımlara sahip. Eski Campàs laboratuvarı doktora sonrası araştırmacısı ve şimdiki EPFL asistan profesörü Sangwoo Kim araştırmanın önemi hakkında "Bu robot kolektiflerinin makine öğrenme stratejileriyle birleştirilmesi, robotik malzemelerde olağanüstü yetenekler ortaya çıkarabilir ve bilim kurgu rüyasını gerçeğe dönüştürebilir." dedi.

Araştırma, ABD Ulusal Bilim Vakfı (National Science Foundation) ve Almanya Araştırma Vakfı (Deutsche Forschungsgemeinschaft) tarafından desteklendi.

Kendi fiziksel özelliklerini aktif olarak kontrol edebilen malzemelerin geliştirilmesine yönelik büyük bir adım olarak görülen çalışmayla gelecekte, mimariden tıbbi cihazlara kadar birçok alanda, ihtiyaca göre şeklini ve sertliğini değiştirebilen yapılar görmek mümkün olabilir.

‍

‍

‍


Kaynak: https://scienceblog.com/553924/shape-shifting-robot-swarms-can-flow-like-liquid-support-human-weight