Üç boyutlu (3B) baskı, makine mühendisliği ve mikroakışkanlar konusunda uzman Harvard Üniversitesi araştırmacılardan oluşan bir ekip tarafından üretilen dünyanın ilk otonom robotu, Nature dergisinde yayımlanan bir makale ile tanıtıldı.
Yumuşak Robotik Ne Anlama Geliyor?
Yumuşak robotik insan-makine etkileşiminde yeni bir paradigmaya işaret ediyor. Elektriksel güç ve kontrol sistemleri, örneğin piller ve devre kartlarının, sert, esnemez-bükülmez olması dolayısıyla şimdiye kadar yumuşak bedenli robot uygulamaları ya kart harici sistemlere bağlanıyor, ya da az sayıda da olsa sert bileşenlere sahip olmak zorunda kalıyordu. Tamamen "yumuşak" robotik ise, özerk ve bağlantısız şekilde hareket edebilen ve hiçbir sert bileşene sahip olmayan, dolayısıyla esneyip bükülebilen ve zor alanlara girebilen (ör: okyanus derinliklerinde kayalar arasında araştırmalar yapabilen) robotların oluşturacağı yeni bir jenerasyona işaret ediyor.

Harvard Üniversitesi'ndeki araştırmayı John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu (SEAS) profesörlerinden Robert Wook ve Jennifer A. Lewis yönetiyor.

Wood, uzun zamandır robotik alanının en önemli hedeflerinden birinin tamamen yumuşak robotların üretimi olageldiğini; fakat şimdiye dek en büyük zorluğun piller ve elektronik kontroller gibi sert bileşenleri yumuşak eşlenikleriyle değiştirmek ve bütün parçaları bir araya getirebilmek olduğunu ifade ediyor. Bu araştırma ile ekip, basit ve tamamen yumuşak bir robotun tüm anahtar bileşenlerinin kolayca imal edilebileceğini gösteriyor ve böylelikle daha karmaşık tasarımların önü açılmış oluyor.
Octobot'un Tasarımı
Harvard'ın Octobot'u pnömatik temelli, yani basınç altındaki gaz ile çalıştırılıyor. Octobot'un içindeki kimyasal reaksiyonda az miktardaki sıvı hidrojen (hidrojen peroksit) çok miktarda gaza dönüşüyor, bu gaz Octobot'un kollarına dolarak onları balon gibi şişiriyor. Buradaki en önemli yeniliklerden biri, geleneksel olarak katı bileşenlerin kullanıldığı yakıt mekanizmalarının, hidrojen peroksit kullanılması sayesinde (katalizör olarak kullanılan platinyum ve bu kimyasal arasındaki basit reaksiyon ile) katı bileşenlere gerek kalmayacak şekilde güncellenmesi.

Ekip, Octobot'un beslendiği kimyasal reaksiyonu  kontrol etmek için basit bir elektronik osilatörün yumuşak versiyonu olan mikroakışkan bir işlem kartı (İng. "logic board") kullanıyor. Bu kart, Woodford L. ve Ann A. Flowers Üniversite Profesörü ve Wyss Biyolojik Esinlenimli Mühendislik Fakültesi üyesi, kimyacı George Whitesides tarafından tasarlanmış ve hidrojen peroksitin ne zaman gaza dönüşeceğini kontrol ediyor.

Lewis, hibrit montaj yaklaşımı ile yumuşak robot gövdesi içindeki bütün işlevsel bileşenleri (yakıt deposu, güç ve tahrik birimi de dahil) hızlı bir şekilde 3B olarak basmayı başardıklarını ifade ediyor. Bu bağlamda Octobot, ekibin entegre tasarım ve eklemeli üretim stratejisini de sergileyen bir simge.

Bütün sistemin üretiminde 3 imal yöntemi kullanılmış: yumuşak litografi, kalıplama ve 3B baskı. Bunlarına aynı zamanda basit ve hızlı olması sayesinde, daha karmaşık tasarımların üretilmesi de mümkün. Harvard ekibi bir sonraki aşama olarak sürünebilen, yüzebilen ve çevresiyle etkileşime girebilen bir Octobot üretmeyi planlıyor.
Neden Ahtapot? 
Ahtapotlar uzun zamandır yumuşak robotik için bir ilham kaynağı. Bu canlılar bir iç omurgaya sahip olmamalarına rağmen inanılmaz derecede ustalık ve kuvvet gösterebiliyor: bedenlerini esnetebiliyor, sıkıştırabiliyor ve aynı anda 8 bacağı kontrol edebiliyorlar!  
Yumuşak robotik alanında çalışan ve tasarımlarında ahtapotlardan esinlenen araştırmacılar arasında Pisa, İtalya'daki Scuola Superiore Sant’Anna Biyo-Robotik Enstitüsü'nden Profesör cecilia Laschi de bulunuyor. Geçtiğimiz aylarda Laschi ve ekibi, sekiz kıvrımlı kola sahip robotik ahtapot projelerinin ilginç videolarını kamuoyuyla paylaştı. Bu ahtapot projesi bütünüyle "yumuşak" olmasa da sualtı araştırmaları yapabilecek kadar gelişmiş düzeyde ve bacakların her biri bütün yönlerde eğilebiliyor.
Ahtapot esinlenimli yumuşak robotik, malzeme bilimleri, üretim teknolojileri ve elektronik kontrol sistemleri alanlarıyla birlikte, insan hayatını kolaylaştırabilecek birçok yeniliklere gebe.

 

Kaynaklar:
[1] https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160824135032.htm
[2] http://spectrum.ieee.org/robotics/robotics-hardware/robot-octopus-points...