Hayvanların biyolojik sistemleri onların büyümesini, etraflarındaki görsel/işitsel/dokunsal sinyallere tepki vermesini ve enerji elde edip depolayabilmelerini sağlar. Bu çok işlevliliğin en güzel örneği insandaki dolaşım sistemidir.
Oksijen ve değerli besinler vücuda aktarılırken sistemdeki atıklar kaldırılır, sıcaklık ayarlanır ve enfeksiyonlarla savaşılır. Robotlar ise hepsi tek başına çalışan, özelleşmiş sistemlerle çalışır. Güç üretimi ve aktarımı, algılayıcı sensörler ve kontrol sistemleri kendi görevlerini üstlenir.
Canlılar ve robotlar arasındaki bağımsız hareket edebilme, uyum gösterebilme ve verimlilik gibi farklılıklar biyolojik tabanlı akıllı tasarımlarla aşılmaya çalışılıyor.
Yaratıcı çözümlerden biri Cornell Üniversitesi’nden geldi ve çalışmaları Nature’da yayımlandı. Robotlarda enerji depolama ve onun verimli kullanımı için özel bir hidrolik sıvı öneriyorlar.
Bu sıvı güç aktarımında ve robotların belli bölgelerini isteğe göre aktive etmekte kullanılıyor. Redoks (yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri) akışlı piller bu uygulama için tercih edildi.
Redoks pilleri akışkan bir sıvıdan ve katı bileşenlerden oluşur. En önemli avantajları hızlı tepki verebilmeleri, güvenli ve esnek olmaları.
Bu piller enerji depolama ve aktarma özelliklerinden yararlanmak için hareketli bir robota entegre edildi.
Robotun tasarımı aslan balığından esinlenerek oluşturuldu. Sentetik dolaşım sistemi birbirine bağlı çinko iyodür pillerle oluşturuldu ve tasarımdaki pompalara ve elektroniklere redoks tepkimeleri ile güç aktarıldı.
Aynı zamanda sıvı pompalanan yüzgeçlerde kimyasal enerji mekanik enerjiye dönüştürüldü ve balığın yüzmesi sağlandı. Robot, göğüs yüzgeçlerini deaslan balıklarının iletişimde kullandığı gibi hareket ettirebildi.
Peki balığın hareketlerini taklit edebilmek ne anlama geliyor? Aslında konuya iki açıdan bakabiliriz. İlk olarak, mekanik robotların enerji ihtiyaçlarını bilmek ve gereken pilin uzun vadede stabil olarak kullanılabilmesi sorununu halletmek gerekiyor. Gereken enerji miktarı arttıkça pilin boyutu ve ağırlığı da büyüyor ve bunu karşılamak için tasarımda yeni düzenlemelere gitmek gerekiyor. Bunun için çokişlevlilik sağlayan malzemeler ve tasarımlar ön plana çıkıyor.
Örneğin haraketli kanatlar için esnek piller gerekirkenhem yük aktaran hem de enerji depolayan piller uydularda, insansız hava araçlarında ve dronelarda tercih ediliyor. Diğer bir yönden doğadaki canlıları robotlar ile taklit edebilmemiz denizlerde veya gökyüzünde detaylı araştırma yapabilmemizi sağlıyor. Örneğin MIT’de (Massachusetts Institute of Technology) üretilen robot-balık SoFi üç yönde manevra kabiliyetine sahip.
SoFi ayrıca okyanusun zorlu koşullarında uzaktan akustik dalgalarla kontrol edilebiliyor. Tabi bunu yaparken diğer balıkları ürkütmemesine de özen gösterildi. Bu sayede üzerindeki kamera ile daha önce gözlemlenememiş bölgelere girdi ve balıkları ve mercan resiflerini fotoğrafladı.
Robotların doğa ile entegre olması son derece heyecan verici. Bütün bu gelişmeler doğayı daha iyi anlamamız için yine doğadan faydalanmamızın bir örneği. Malzeme alanındaki ilerlemeler, yapay zeka ve uzaktan iletişim ile birleşince son derece yaratıcı tasarımlar karşımıza çıkıyor.
Diğer taraftan makine öğrenmesi ile robotların bir sonraki adımlarını kendilerinin belirlemesi sağlanıyor. Çok yakın gelecekte robotların farklı alanlarda kendilerine yer bulduğunu görebiliriz.
Kaynaklar:
1) ‘Robot blood’ powersmachinesforlengthytasks, https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-06/cu-bp062019.php
2) Aubin, C. A. et al. Electrolyticvascularsystemsforenergy-dense robots. Nature (2019). doi:10.1038/s41586-019-1313-1
3) Katzschmann, R. K., DelPreto, J., MacCurdy, R. & Rus, D. Exploration of underwater life with an acousticallycontrolledsoftroboticfish. ScienceRobotics 3, eaar3449 (2018).
4)Structuralbatterieslightendrones’ loads. https://cen.acs.org/materials/energy-storage/Structural-batteries-lighten-dronesloads/97/i2
5) Safe, low-cost, modular, self-programmingrobots.https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-06/tuom-slm062719.php
(Bilim ve Gelecek. 11 Temmuz 2019)
