Mühendisler Yumuşak Robotlara Kalp Veriyor

Cornell ve ABD Ordusu Araştırma Laboratuvarı’ndan araştırmacılardan oluşan ortak bir ekip, hidrodinamik ve manyetik kuvvetleri kullanarak, kauçuksu ve deforme edilebilir bir pompayı çalıştırdı ve bu sayede yumuşak robotlara dolaşım sistemi sağladı. Bu sistem, doğadaki hayvanların biyolojisini taklit ediyor.

“Yüksek Performanslı Esnek Pompalar için Manyetohidrodinamik Levitasyon” başlıklı makale Ulusal Bilim Akademisi Bildirileri dergisinde yayımlandı.

Canlılara Daha Çok Benzeyen Makineler

Rob Shepherd, Mühendislik Fakültesinde makine ve havacılık-uzay mühendisliği alanında doçenttir. Cornell’deki araştırma ekibini başyazar Yoav Matia ile birlikte yönetti.

“Bu dağıtılmış yumuşak pompalar, insan kalbine ve kanın taşındığı atardamarlara çok daha benzer biçimde çalışır” dedi Shepherd. “Grubumuz daha önce robot kanı üzerine bir çalışma yayımlamıştı ve şimdi de robot kalplerimiz var. İkisinin kombinasyonu daha gerçekçi makineler yaratacak.”

Shepherd liderliğindeki Organik Robotik Laboratuvarı daha önce yumuşak malzeme kompozitlerini kullanarak çeşitli teknolojiler tasarladı, örneğin esneyebilen sensörlü bir ”deri” ve yanmayla çalışan braille ekranlar ve atletik performansı izleyen giysiler. Ayrıca yürüyen, emekleyen, yüzen ve terleyen yumuşak robotlar geliştirdiler. Ekibe göre, bu yaratımların çoğu hasta bakımında ve rehabilitasyonda uygulanabilir.

Dolaşım Sistemini Oluşturma

Yumuşak robotlar, enerji depolamak ve ekstremite ve hareketlerini güçlendirmek için dolaşım sistemine ihtiyaç duyar, bu da kompleks görevleri tamamlamalarına olanak tanır.

Yeni geliştirilen elastomerik pompa, yumuşak bir silikon tüpten ve tüpün dış kısmına aralıklı yerleştirilmiş, solenoid adı verilen tel bobinlerden oluşur. Solenoidler arasındaki boşluklar, tüpün bükülmesine ve gerilmesine izin verir. Tüpün içinde, manyetik alana maruz kaldığında sertleşen manyetoreolojik sıvıyla çevrili katı bir çekirdek mıknatısı bulunur. Bu sıvı, çekirdeği merkezde tutar ve aynı zamanda sızdırmazlık sağlar. Manyetik alanın farklı şekillerde uygulanması, çekirdek mıknatısının ileri ve geri hareket etmesini sağlar ve su ve düşük viskoziteli yağlar gibi sıvıları sürekli bir kuvvetle itebilir.

Shepherd, ABD Ordusu Araştırma Laboratuvarından Nathan Lazarus ile birlikte araştırmanın ortak kıdemli yazarı olarak görev yaptı.

“Diğer yumuşak pompaların 100 katı basınç ve akış hızlarında çalışıyoruz” dedi Shepherd. “Sert pompalara kıyasla hala 10 kat daha düşük performansımız var. Bu nedenle, çok viskoz yağları yüksek akış hızlarında itemeyiz.”

Araştırmacılar, pompalama sisteminin büyük deformasyonlar altında sürekli performansını göstermek için bir deney gerçekleştirdiler. Ayrıca, gelecekteki iterasyonların robotlara göre özelleştirilebilmesi için performans parametrelerini izlediler.

“Pompanın farklı parametreleri için ölçekleme ilişkileri olmasının önemli olduğunu düşündük, böylece yeni bir şey tasarladığımızda, farklı tüp çapı ve uzunluğu ile, istediğimiz performansı elde etmek için pompayı nasıl ayarlayacağımızı bileceğiz” dedi Shepherd.