Mühendisler Su Koşullarını İzleyebilen Elektroniksiz Robot Geliştirdiler

Duke Üniversitesi’ndeki mühendisler, gelecekte çevresel koşulları izlemek için büyük bir rol oynayabilecek yeni bir elektronik-free, yumuşak robot geliştirdiler. Robot, bir yusufçuk gibi şekillendirilmiş ve su üzerinde kayarken pH, sıcaklık ve yağ varlığı gibi çevresel koşullara tepki verebiliyor.

Yeni kanıt demonstrasyonu, 25 Mart’ta Advanced Intelligent Systems dergisinde ayrıntılı olarak açıklandı.

Yumuşak robotlar sürekli olarak ilerlemekte ve gelişmekte, ve esnekliklerinden dolayı önem kazanmaktadır. Biyolojik dokular gibi nazik nesneleri ele alabilme kabiliyetine sahipler ve diğer sert robotlara kıyasla daha dar alanlara sığabilirler.

Fikrin sorumlusu, Duke Üniversitesi’nde biyomedikal mühendislik, makine mühendisliği ve malzeme bilimi ve ortopedik cerrahi profesörü olan Shyni Varghee’dir.

Vardham Kumas, Varghese’nin laboratuvarında doktora öğrencisi ve makalenin ilk yazarı.

“Shyni, havaalanından bana bir e-posta gönderdi ve grubunun daha önce icat ettiği self-healing hidrojeli kullanarak otomatik olarak tepki verebilen ve hareket edebilen bir yumuşak robot fikri vardı” dedi Kumar. “Ama bu, e-postanın tamamıydı ve günlerce ondan haber almadım. Böylece fikir bir süre için beklemeye alındı, ta ki ben bunu takip etmek için yeterli boş zamanı bulana kadar ve Shyni bana devam etmemi söyledi.”

Self-Healing Hidrojen

2012 yılında, Varghese’nin laboratuvarı pH’daki değişikliklere sadece saniyeler içinde tepki verebilen self-healing bir hidrojen geliştirdi. Asitlikteki bir değişiklik, hidrojen üzerinde yeni bağların oluşmasına neden olur ve bu, pH seviyesi normale döndüğünde tersine dönebilir.

Varghese’nin yeni fikrinin bir kısmı, yumuşak bir robota hidrojeni kullanarak su üzerinde hareket ederken farklı yerlerde pH değişikliklerini tespit etmesini sağlamaktı. O, laboratuvarın bu tür bir robot geliştirmesini istedi, bu robot bir otonom çevresel sensör gibi davranacaktı.

Varghese’nin laboratuvarındaki postdoc araştırmacı Ung Hyun Ko ile birlikte, Kumar bir sinek temelinde bir yumuşak robot tasarladı. Çeşitli denemelerden sonra, ekip bir yusufçuk şekline karar verdi ve hava basıncı ile kontrol edilebilecek şekilde iç mikrokanallarla donatıldı.

Yumuşak robotun gövdesi yaklaşık 2.25 inç uzunluğunda ve kanat açıklığı 1.4 inç. Alüminyum bir kalıba silikon dökülerek ve pişirilerek yaratıldı. İç kanalların oluşturulması için yumuşak litografi kullanıldı ve bunlar silikon tüplerle bağlandı.

https://www.youtube.com/watch?v=bTjZQMvagJ8&t=2s

DraBot

Sonuçta elde edilen yumuşak robot, DraBot olarak adlandırıldı.

“DraBot’u sadece self-aktüatörler kullanarak ve elektronik olmadan hava basıncı kontrolleri ile uzun mesafelerde kontrol etmek zor oldu” dedi Ko. “Bu, kesinlikle en zor部分iydi.”

DraBot, kanatlarına giren hava basıncını kontrol eder ve mikrokanallar hava ön kanatlara taşır. Hava, arka kanatlara doğru açılan deliklerden kaçar. DraBot, arka kanatların her ikisi de aşağıda olduğunda hareket etmez. Ancak, her iki kanat da yukarıda olduğunda, ileriye doğru hareket eder.

Araştırmacılar, daha fazla kontrol için balon aktüatörleri de geliştirdiler ve bunlar robotun gövdesinin altında, arka kanatların yakınında bulunurlar. Bu aktüatörler şişirildiğinde, kanat yukarı doğru kıvrılır ve araştırmacılar, hangi kanatların yukarıda veya aşağıda olduğunu değiştirerek robotun nereye gideceğini kontrol edebilirler.

“DraBot’u kontrol edebildiğimiz için mutluyduk, ancak bu, canlılara dayanan bir şey” dedi Kumar. “Ve canlılar sadece kendi başlarına hareket etmezler, çevrelerine tepki verirler.”

Araştırmacılar, self-healing hidrojeni kullanarak bir set kanadı boyadılar, bu da DraBot’u suyun pH değişikliklerine duyarlı hale getirdi. Eğer su çok asidik ise, bir tarafın ön kanadı arka kanat ile birleşir ve robot bir daire içinde döner. pH seviyesi normale döndüğünde, hidrojen tersine döner ve kanatlar tekrar ayrılır, böylece DraBot komutlara tamamen duyarlı hale gelir.

Araştırmacılar, sıcaklığa duyarlı malzemeler de eklediler, bu da DraBot’un su üzerinde kaymasını ve emici materyallerle yağ emmesini sağlar. Emici materyallerin rengi, yağın rengine bağlı olarak değişir ve su çok sıcak olduğunda, robotun kanatları da renk değiştirir.

Yeni gelişmeler, gelecekte çevresel sorunlarla mücadele etmeye yardımcı olabilir. Örneğin, böyle bir robot, çeşitli jeolojik olarak duyarlı bölgeleri etkileyen tatlı su asitlenmesini tespit edebilir. Ayrıca, erken yağ sızıntılarını veya kırmızı gelgit ve mercan beyazılaşma işaretlerini erken tespit edebilir.