Bilkent’li öğretim üyeleri göçüğe ulaşabilen esnek robot geliştirdi

Bilkentli öğretim üyelerinden müthiş buluş, Ankara’daki Bilkent Üniversitesi araştırmacıları, fareler ve böceklerin vücut yapılarından esinlenerek, zorlu dar mekanlardan geçip engelleri rahatlıkla aşabilen yumuşak gövdeli minyatür robot üretti.

Yumuşak robot, deprem sonrası çökmüş binaların altında veya maden ocağı göçüğü gibi yerlerde arama kurtarma çalışmalarında kullanılabilecek.

Bilkent Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Doktor Öğretim Üyesi Onur Özcan sert  malzemelerden üretilen geleneksel mobil robot sistemlerinin geçen 10 yıl içinde akıllı tasarımlar ve kontrol denetim sistemlerindeki ilerlemeler sayesinde oldukça geliştiğini söyledi.

Düzensiz ortamlarda yolunu bulabilen, engebeli arazilerde hareket edebilen, hatta akrobatik hareketler gerçekleştirebilen tekerlekli veya bacaklı robotların yakında hayata girmesini öngördüklerini anlatan Özcan, şu bilgileri verdi:
“Bunun yanında bu mobil robot sistemleri gerek üretimlerinden kaynaklı nedenlerle gerekse de kullanılan eyleyicilerin güç gereksinimleri sebebiyle küçültülemiyorlar. Minyatürleştirmenin gerçekleşememesi de bu tarz robotların ancak insanların erişebildiği yerlere erişebilmelerine neden oluyor.

Minyatür robotların dezavantajları

Ancak minyatür robotlar uzak gelecekte değiller. Minyatür robotların az malzeme kullanımından ötürü ucuz olma ve boyutlarından ötürü insanların ulaşamayacağı küçük açıklıklara ve boşluklara ulaşabilme gibi avantajları var. Buna karşın, minyatür robotlar için en büyük dezavantajlardan bir tanesi robotların hareket kabiliyetlerinin çok sınırlı olması. Çoğu minyatür robot, boyutları oldukça küçük olduğundan engel tırmanmada ve aşmada başarısız, dolayısıyla engebeli yüzeylerde kullanım için uygun değiller.

Robotların yapılarını yumuşakma

Robotlar üzerine yapılan araştırmalar, daha çok boyutları küçültme ve yapılarını yumuşatma üzerine ilerliyor. Fareleri ve böcekleri incelediğimizde, bu hayvanların sahip olduğu çok eklemli ve esnek vücutlarının ve buna ilave olarak küçük olmalarının gerek engel tırmanmada ve geçmede gerekse küçük açıklıklardan geçerek ulaşılması zor alanlara erişebilmelerinde büyük katkısı olduğu sonucuna varabiliyoruz.

Liderliğini yaptığım ekip, engelleri benzerlerine göre çok daha kolay geçebilen yumuşak gövdeli minyatür robot üretti. Minyatür robotumuzu yumuşak malzemelerden üretmeyi başardık. Bu sayede robotun bu esneklikten aynı fareler ya da böcekler gibi engel geçerken yararlanabileceğini ortaya koyduk.

SQuad isimli minyatür esnek robotumuz, farelerin üstün hareket kabiliyetleri ve dar açıklıklardan geçebilmeleri düşünülerek, onlardan alınan bir ilhamla tasarlandı. Esnek polimerlerden üretilen bu robot, benzer boyuttaki sert robotlara kıyasla çok daha yüksek engellerden sorunsuzca geçebiliyor.

Bunu sağlamak için de vücudunun esnekliğini kullanıyor. Aynı fareler gibi dört bacaklı olan robot kendi boyunun yaklaşık bir buçuk katı yüksekliğinde bir engele kolayca tırmanabiliyor. Robotumuzun boyutları ve esnekliği, kendi kesit alanından daha küçük dar yerlerden sıkışıp geçebilmesini ve düzensiz yüzeylerde yürüyebilmesini sağlıyor. ‘C’ harfi şeklindeki bacakları, engel geçmedeki başarısına büyük katkı veriyor.

Fareleri örnek alarak tasarladık

Diğer robotlara göre geçebildiği engel yükseklikleri arasında büyük fark atıyor. Robotu aynı farelerin yaptığı gibi kendi kesit alanından daha küçük bir açıklıktan geçebilmesini sağlamak için tasarladık. Bir nevi, fareler için söylenen kafasının sığdığı delikten geçebilir sözünü robotlara uyarlamayı amaçladık. Robotun mekanik tasarım aşamalarında sona gelinmiş durumda.

SQuad adını verdiğimiz avuç içi boyutlarındaki minyatür, yumuşak dört bacaklı robotu polidimetilsiloksan isimli bir polimerden ürettik. Robot ‘C’ harfi şeklindeki yumuşak bacaklarını dört adet direk akım motoruyla çevirerek hareket ettiriyor.

Literatürde olmayan yeni bir çalışmaya daha imza attık. Minyatürleştirmeye izin veren direk akım motorlarını gövde esnekliğiyle kolay engel geçmeyi sağlayan yumuşak malzemelere entegre ederek hem yumuşak robotlar alanından hem de mobil robotlar alanından iki avantajlı tasarımı bir araya getirmeyi başardık.”