Gecko’ların Çarpma iniş Becerileri Robotikte Kullanılabilir

Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley ve Almanya, Stuttgart’taki Max Planck Enstitüsü için Akıllı Sistemler’den araştırmacılar, geko’ların kuyruklarını kullanarak nasıl havada manevra yaptıklarını gösterdiler. Bu yetenek, düşerken tutunmayı kaybettiklerinde kendilerini düzeltmelerine ve ayrıca bir gölet yüzeyinde ilerlemelerine yardımcı olur.

Bu bulgular bu hafta Nature dergisi Communications Biology‘de yayınlanacak.

Bu teknikler robotikte çok faydalı ve zaten geko benzeri robotlarda uygulanıyor.

Geckolarda Şaşırtıcı Bulgular

Robert Full, UC Berkeley entegratif biyoloji profesörü ve Adria Jusufi, Max Planck Araştırma Okulu için Akıllı Sistemler’in bir üyesi ve eski UC Berkeley doktora öğrencisi. İkisi, geko’ların ayrıca ağaçlara çarptıklarında kuyruklarını kullanarak iyileşmeye yardımcı olmak için önemli ve şaşırtıcı bir bulgu yaptılar.

Geckolarda baş-first çarpmalar oldukça yaygın ve Jusufi bunları yüksek hızlı video kameralarıyla belgeledi.

“Yağmur ormanının gökyüzünde geckolara bakmak göz açıcıydı. Havalanmadan önce, iniş hedefini görmek için yukarı-aşağı ve yana doğru kafa hareketleri yaptılar, sanki seyahat mesafesini tahmin ediyorlardı” dedi Jusufi.

Videolar, bu durumda ortak Asya düz kuyruklu ev geckosu, ağaçla çarpışırken tırnaklı ve yastıklı ayaklarıyla gövdeyi yakaladığını gösteriyor. Bu, başının ve omuzlarının geri tepmesine yardımcı oluyor ve gecko, kuyruğunu gövdeye bastırarak geriye doğru yuvarlanmasını önleyebiliyor.

“Uzakta durmak yerine, bu sürüngenlerin bazıları hala çarpma anında ivmeleniyorlar” dedi Jusufi. “Baş-first çarparlar, başı över heels aşırı bir açıyla dikeyden – bir kitaplık gibi ağacın dışına doğru dururlar – sadece arka bacakları ve kuyrukları ile sabitlenerek çarpma enerjisini dağıtırlar. Düşme-durdurma refleksi o kadar hızlı gerçekleşir ki, sadece yavaş motion video temel mekanizmayı ortaya çıkarabilir.”

Bilime göre, diğer küçük ve hafif zıplayan hayvanlar gibi kertenkeleler de bu teknikleri kullanabilir.

“Onlar daha uzun süzülme hareketleri yapabilirler, daha dengeli inişler yapabilirler, ancak örneğin kaçmaya çalıştıklarında, bu tür davranışları seçerler, kısmen çünkü boyut önemlidir” dedi Full. “O kadar küçük olduğunuzda, büyük şeylerin çözümleri olmayan seçenekleriniz vardır. Bu, bir beden aracılı çözümdür, büyük olduğunuzda sahip olmadığınız bir şey.”

Gecko kuyruğuna benzer yapılar, dikey yüzeylerde iniş yapabilen insansız hava araçlarını stabilize etmeye yardımcı olabilir.

Araştırmacılar, bu davranışı ilk olarak belgeleyen, matematiksel olarak modelleyen ve bir yumuşak robotta yeniden üretenlerdir.

“Exaptations, orijinal olarak ne için evrimleşmiş olursa olsun, birçok davranış için kullanılan yapılar ve burada beklenmedik bir tane var” dedi Full. “Bu tür mekanik olarak aracılık edilen iniş çözümlerinin kontrolünü nasıl gerçekleştirdiklerini görebilirsiniz.”

“Kuyruklar, bacaklar veya kanatlar kadar fazla dikkat çekmedi, ancak insanlar artık bu hayvanların beş bacaklı olarak düşünülmesi gerektiğini fark etmeye başlıyorlar – pentapedal” dedi Jusufi.

Full’e göre, robot mühendisleri robotlara giderek daha fazla fonksiyon ekliyorlar ve her yetenek için yeni bir parça eklemeyi öğreniyorlar.

“Robotlarımızı ve fiziksel sistemlerimizi geliştirdikçe, mühendisler daha fazla şey yapmak istiyorlar. Ve tahmin edin? Bir noktada, bir robota her şeyi optimize edemezsiniz” dedi. “Farklı davranışlar için diğer davranışları kullanmanız gerekir.”

https://www.youtube.com/watch?v=LXRAWypJBPI&t=3s

Robotu İnşa Etme

Araştırmacılar, yumuşak yapılar için özel olarak tasarlanmış bir 3D yazıcı olan Carbon M2 ile parçalarını oluşturduktan sonra kuyruklu bir robot inşa ettiler. Ayaklar, temas ettiğinde yapışabilmek için Velcro ile donatılmıştı ve kuyruk, ön bacaklar bir yüzeye çarptığında ve kaydıktığında aşağı doğru bastıran bir mekanizmaya sahipti.

Kuyruklu robot, sert inişlerde benzer bir başarı gösterdi. Doğada, kuyrukları olan geko’lar dikey yüzeylere iniş yaparken %87 oranında düşmeden başarıya ulaşıyorlar. Kuyruksuz robotlar, denemelerde %15’lik bir başarı oranı gösterirken, yeni kuyruklu robot denemelerin %55’inde başarılı oldu.

Araştırmacılar ayrıca, kuyruğu baş ve vücut uzunluğunun yarısı kadar olan robotların, daha uzun olanlarla neredeyse aynı düzeyde başarılı olduğunu buldular. Ayrıca, kısa kuyruklu robotların ağaca tutunmak için iki kat daha fazla ayak kuvveti gerektiğini buldular.

Ekibin gelecekte geko’ları ve dikey yüzeylerdeki yumuşak robotlar için yeni prensipler uygulamak amacıyla çalışmaya devam edeceği öngörülüyor.

“Evrim, optimallik ve mükemmellik hakkında değil, yeterli olmak hakkında” dedi Full. “İyi enough bir çözüm, size zorlu ortamlarda çok daha güçlü olmanızı sağlayan bir dizi yetenek sağlar. Evrim, ne üreteceğini asla bilmeyen bir tamirci gibi görünüyor ve her şeyi kullanıyor.”

“Küçük ağaçlık hayvanlar, uçuş için açık morfolojik adaptasyonlara sahip olmasalar da, havada manevra kabiliyeti için şaşırtıcı bir yetenek sergiliyorlar. Yumuşak robotik fiziksel modeller, bu mekanik olarak aracılık edilen iniş çözümlerinin kontrolünü çözmeye yardımcı olabilir” dedi Jusufi.