Terleyebilen robot daha çok şınav çekiyor

İnsansı robotlardaki motorları soğutmak için kullanılması düşünülen "terleme" sistemlerinin ağırlığı azaltıp performansı artırabileceği öngörülüyor.

bilimsol - Çise Mıdoğlu

Robotlarda Soğutma

Robotların soğutulması için kullanılan geleneksel yöntemler arasında havalandırma (ör: bir pervane yardımıyla), soğutucu bloklarının (İng. "heat sink") kullanımı, ve radyatörler bulunuyor. Fakat bütün bu yöntemler, soğutma mekanizmalarının yer kaplaması ve robotun ağırlığını artırması anlamına geliyor.

Geçtiğimiz hafta IEEE/RSJ Uluslararası Akıllı Robotlar ve sistemler Konferansı'na (IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems) sunulan bir makale ile, Japonya'dan araştırmacılar insansı robotları çok daha verimli bir şekilde soğutmak için yeni bir yöntem önerdi: robotları terletmek.

İnsansı Robot Kengoro

Tokyo Üniversitesi JSK Laboratuvarı'ndan Masayuki Inaba öncülüğündeki araştırmacılar, Kengoro isimli 1,7 metre uzunluğunda ve 56 kilogram ağırlığındaki kas-iskelet sistemi sahibi insansı robota bir soğutma sistemi yerleştirmenin yöntemlerini araştırıyor.

Kengoro birçok yapısal bileşenle (devre kartları, vitesler ve 109 motor!) tamamen dolu olduğu için, üzerinde tüpler, radyatörler ve pervaneler içeren aktif bir soğutma sistemine yer yok. İşte bu sebeple ekip robotu soğutmak için çok daha yenilikçi bir yöntem geliştirmiş: Kengoro'nun halihazırda sahip olduğu bileşenleri nasıl kullanabileceklerini incelerken robotun iskelet yapısını (ve metal çerçevesini) bir soğutma sistemi olarak kullanmaya karar vermişler.

Görsel: Tokyo Üniversitesi, JSK Laboratuvarı

Tokyo Üniversitesi'nden araştırmacılar tarafından tasarlanan kas-iskelet sistemli Kengoro, 100'den fazla motora sahip insansı bir robot.
 

Radyatörsüz Soğutma

Kengoro'nun metal iskeleti içinde su kanalları oluşturmak ve bir döngü yaratmak yeterli bir çözüm değil; çünkü bu yöntem ile bir radyatöre ihtiyaç duyuluyor. Araştırmacılar bunun yerine suyun iskeletten süzülmesini ve buharlaşırken motorları soğutmasını temel alan pasif bir yöntem kullanmış. Yani bir başka deyişle, Kengoro'nun "terlemesi" sağlanmış.

Bu yöntemin işlemesinde Kengoro'nun metal iskelet inşasının büyük önemi var. Aluminyum tozundan lazer ile katılaştırılmış olan bu çerçeve 3 boyutlu bir yazıcı ile üretilmiş. Bu şekilde, üretim sırasında lazerin enerji yoğunluğunu değiştirerek metalin geçirgenliğiyle oynamak mümkün. Düşük geçirgenlikteki bir metal katı bir alüminyum bloğu gibi iken, yüksek geçirgenlikteki bir metal aynen bir sünger gibi küçük boşluk ve tünellere sahip olabiliyor.

Lazerle katılaştırma yöntemi, hem düşük hem de yüksek geçirgenlikli alanlara sahip bir metali işlemeye elveriyor. Bu da içinden su geçebilen mikrokanalların gömülü olduğu metal bileşenler üretilebilmesini sağlıyor.

Araştırma ekibi, bu alüminyum "kemikler" sayesinde robotun terlemesini sağlamış.

"Verimli" Terleme

Bir diğer önemli nokta ise robotun yalnızca su sızdırmak yerine iskelet yüzeyinde suyu buharlaştırmasını sağlamak. Bu da karmaşık "ter bezleri"nin (farklı geçirgenlikteki delikli katmanların bir araya getirilmesi ile oluşturulan bileşenler) kullanılmasıyla mümkün oluyor.

Böylelikle Kengoro bir bardak iyonsuzlaştırılmış su ile yaklaşık yarım gün çalışabiliyor ya da motorlarını yakmadan 11 dakika boyunca kesintisiz olarak şınav çekebiliyor [video].

Yapılan testler, radyatör ile aktif soğutma kadar olmasa da, bu yeni yöntemin hava ile soğutmaya göre üç kat daha iyi işlediğini gösteriyor.

Fotoğraf: Tokyo Üniversitesi JSK Laboratuvarı

Kengoro'nun "ter bezleri", motorların hemen yanına yerleştiriliyor.

Makalenin baş yazarı Toyotaka Kozuki yaptığı açıklamada, robot iskeletlerinin geleneksel olarak yalnızca bir destek mekanizması olarak kullanıldığını; fakat kendi yaklaşımlarının bu iskelete daha çok işlev yüklemek olduğunu ve metal çerçeveyi su iletimi, ısı salınımı ve destek için aynı anda kullandıklarını ifade ediyor.

 

Kaynak: http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/humanoids/this-robot-can-do-...

İlgili makale: Toyotaka Kozuki, Hirose Toshinori, Takuma Shirai, Shinsuke Nakashima, Yuki Asano, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, ve Masayuki Inaba, "Skeletal Structure with Artificial Perspiration for Cooling by Latent Heat for Musculoskeletal Humanoid Kengoro", IROS 2016

Video: https://youtu.be/RA4u_9FLzso