Doğadan İlham Alan Robotlar

Doğadaki her canlının kendine özgü yetenekleri vardır. Canlılar bu yeteneklerini kullanarak bulundukları ortamdaki yaşam koşullarına uyum sağlar. Örneğin çiçeklerin bal özüyle beslenen sinek kuşları, kanatlarındaki geniş kas yapısı saniyede 80 kez kanatlarını çırpabilir. Bu şekilde çiçeklerden bal toplarken havada asılı kalabilir, ileri-geri veya aşağı-yukarı uçabilirler. Yılanlar ise herhangi bir uzva sahip olmamaları, vücutlarında 15.000’e yakın kas bulunması ve esnek, ince yapıları sayesinde dar kanallardan, borulardan geçebilir, suda yüzebilir ve ağaçlara tırmanabilirler.

Son zamanlarda doğadaki canlıların farklı yeteneklerinden ilham alan robotlar üretiliyor. Bu robotların dış görünümleri, algılayıcıları, mekanik ve otonom yapıları yani bağımsız hareket edebilmelerini sağlayan sistemleri doğadaki canlıların fiziksel özellikleri ve hareket yetenekleri taklit edilerek tasarlanıyor. Böylece insanlar tarafından yapılması zor ya da tehlikeli olan görevleri robotlar etkili bir şekilde yerine getirebiliyor.

Sinek kuşu

Robot tasarımına ilham olan canlılardan biri de sinek kuşları. Yakın zamanlarda Purdue Üniversitesi araştırmacıları tarafından sinek kuşlarının hem dış görünüşleri hem de hızlı ve çevik olmasını sağlayan kas yapıları taklit edilerek bir robot tasarlandı.

Kaynak: Purdue

Sinek kuşlarının kanat hareketlerinden esinlenilerek tasarlanan robotun her iki kanadında da ayrı güç ünitesi bulunuyor. Güç üniteleri kanatların bağımsız hareket edebilmesine imkân veriyor. Bu da robotun yönünü saniyede 30 kez değiştirebilmesini ve hızlı manevra yapabilmesini sağlıyor.

Sinek kuşu robotu saniyede 40 kez kanat çırpabiliyor. Güç ve kontrol ünitesine kablo ile bağlı olan robota nasıl hareket edeceği önceden simülasyon yöntemiyle öğretiliyor. Böylece robot engelleri kolaylıkla aşabiliyor.

Hareketli kanatlara sahip olan robotun boyutunun küçük olması, hızlı uçması ve manevra yapması arama-kurtarma, çevre gözetleme ve doğa araştırma gibi alanlarda kullanılması planlanıyor.

Doğadaki canlılardan ilham alınarak tasarlanan robotlardan biri de Harvard Üniversitesi araştırmacıları tarafından geliştirilen Octobot. Üç boyutlu yazıcı tekniği kullanılarak üretilen robotun en önemli özelliklerinden biri ahtapot gibi yumuşak bir dokuya sahip olması. Gövdesi silikondan üretilen robot aynı zamanda ahtapot gibi sekiz kola sahip. Sadece bir el büyüklüğünde olan Octobot’un hareketi kimyasal tepkime sonucu açığa çıkan gazın oluşturduğu itme kuvvetiyle sağlanıyor. Robota yerleştirilen platin kanalın içinden geçen hidrojen peroksit platinle tepkimeye giriyor. Sonuçta açığa çıkan oksijen gazı da Octobot’un kollarının esneyerek hareket etmesini sağlıyor. Esnek bir yapıya sahip olan Octobot’un deniz arama ve kurtarma çalışmalarında ve okyanus araştırmalarında kullanılması planlanıyor.

Ahtapotun fiziksel özelliklerinden yararlanılan Octobot’ta herhangi bir katı elektronik parça bulunmuyor. Kaynak: https://wyss.harvard.edu/

Robotlara ilham olan bir başka canlı da yılanlar. Snakebot olarak adlandırılan robot, yılanların sürünerek hareket etmeleri ve herhangi bir uzva sahip olmamaları gibi fiziksel özelliklerinden yararlanılarak üretildi. İki ayaklı canlılardaki gibi tek bir ağırlık merkezine ve uzva sahip olmamaları, esnek derileri, pulları ve omurgalarına bağlı kasların bağımsız çalışabilmesi yılanların kıvrak ve hızlı bir şekilde hareket edebilmesini sağlar. Farklı çevre koşullarında yaşayan yılanlar farklı hareket eder. Bu hareketlerden biri de sinüs dalgası adı verilen “S” şekline benzer bir harekettir. Yılanların bu hareketinden esinlenilerek tasarlanan Snakebot bulunduğu ortamda kolayca ilerleyip engelleri aşabiliyor.

Farklı amaçlar için üretilen Snakebot hasarlı binaların keşfinde, yangın söndürmede, boru hatlarının, havalandırma borularının veya kimyasal kanalların incelenmesinde kullanılıyor. Nano boyutta olanlarının ise kapalı ameliyatlarda, vücut içinde görüntüleme yapılmasını sağlayan kameralara benzer şekilde kullanılması planlanıyor.

Bilim insanları canlıların özellikle uçma, sürünme, yüzme, yürüme, koşma gibi hareket yeteneklerinden esinlenerek farklı robotlar tasarlamaya devam ediyor. Tasarlanan robotlar arama-kurtarma, çevre gözetimi, tıp, deniz ve kara araştırmaları gibi alanların yanı sıra savunma, nükleer ve endüstriyel denetleme, arkeoloji gibi pek çok alanda kullanılıyor.

Peki siz doğadan esinlenerek bir robot tasarlamak isteseydiniz hangi hayvanın hangi özelliğini hangi amaçla tasarlamak isterdiniz?

Kaynaklar:

• Khatib, O., Springer Handbook of Robotics, Springer Nature, 2016.
• https://www.nature.com/articles/nature19100
• https://wyss.harvard.edu/news/the-first-autonomous-entirely-soft-robot/
• https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/drones/robot-hummingbird-is-almost-as-agile-as-the-real-thing
• https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2019/Q2/hummingbird-robot-uses-ai-to-soon-go-where-drones-cant.html