Geckos'un Çarpışma İniş Yetenekleri Robotikte Kullanılabilir

Almanya, Stuttgart'taki California Üniversitesi, Berkeley ve Max Planck Akıllı Sistemler Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, gekoların havada manevra yapmak için kuyruklarını nasıl kullandıklarını gösterdiler. Bu yetenek, tutuşlarını kaybettikten sonra düştüklerinde kendilerini düzeltmelerine olanak tanır ve ayrıca bir göletin yüzeyinde ilerlemelerine yardımcı olabilir.

Bulgular bu hafta dergide yayınlanacak. Tabiat dergi Biyoloji İletişimi.

Bu teknikler robotikte oldukça faydalıdır ve geko benzeri robotlarda halihazırda uygulanmaktadır.

Geckolar Hakkında Şaşırtıcı Bulgular

Robert Full, UC Berkeley'de bütünleştirici biyoloji profesörüdür ve Adria Jusufi, Max Planck Akıllı Sistemler Araştırma Okulu'nda öğretim üyesi ve eski UC Berkeley doktora öğrencisidir. İkili, kertenkelelerin bir ağaca çarptığında toparlanmaya yardımcı olmak için kuyruklarını da kullandıklarına dair önemli ve şaşırtıcı yeni bir bulgu yaptı. 

Kafa kafaya çarpışmalar kertenkeleler arasında oldukça yaygındır ve Jusufi bunu yüksek hızlı video kameralarla belgelemiştir.

"Yağmur ormanı gölgesinde kertenkeleleri yüksekten gözlemlemek göz açıcıydı. Kalkıştan önce, sanki seyahat mesafesini tahmin ediyormuş gibi, atlamadan önce iniş hedefini görmek için başlarını yukarı-aşağı ve yan yana hareket ettirirlerdi" dedi.

Videolar, geko'nun, bu durumda yaygın Asya düz kuyruklu ev geko'sunun, ağaçla kafa kafaya çarpışırken pençeli ve dolgulu ayak parmaklarıyla gövdeyi tuttuğunu gösteriyor. Bu, başının ve omuzlarının geri sekmesine yardımcı olur ve kertenkelenin kuyruğunu gövdesine bastırmak için kaldıraç gücü vardır, bu da onun geriye doğru yuvarlanmasını engeller.

Jusufi, "Oyalanmak şöyle dursun, bu kertenkelelerden bazıları çarpışma anında hızlanmaya devam ediyor" dedi. "Baş üstü çarpıyorlar, dikeyden aşırı bir açıyla tepetaklak geri dönüyorlar - ağaçtan uzağa yapışan bir kitap standı gibi görünüyorlar - darbe enerjisini dağıtırken yalnızca arka bacakları ve kuyrukları tarafından sabitleniyorlar. Düşmeyi durdurma refleksi bu kadar hızlı gerçekleşirken, yalnızca ağır çekim video altta yatan mekanizmayı ortaya çıkarabilir."

Bilim adamlarına göre, kertenkele gibi diğer küçük ve hafif sıçrayan hayvanlar da bu teknikleri kullanabilir.

Full, "Daha fazla denge süzülüşü olan daha uzun süzülmelere sahip olabilirler ve farklı şekilde inerler, ancak, örneğin, kaçmaya çalışıyorlarsa, kısmen boyut önemli olduğu için bu tür davranışları yapmayı seçerler" dedi. “Bu kadar küçükken, büyük şeyler için çözüm olmayan seçenekleriniz oluyor. Yani bu, daha iriyseniz sahip olamayacağınız bir çeşit vücut aracılı çözüm.”

Geko kuyruklarına benzer yapılar, dronlar gibi uçan robotları dengelemek ve dikey yüzeylere inmelerine yardımcı olmak için kullanılabilir.

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

Full, "Exaptasyonlar, başlangıçta hangi yapı için evrimleşmiş olursa olsun, pek çok davranış için ortaklaşa seçilmiş yapılardır ve işte beklemeyeceğiniz bir tanesi," dedi. "Güçlü olmanın inanılmaz yeteneğinin bu genişlemelere nasıl izin verdiğini görebilirsiniz."

Jusufi, "Yakın zamana kadar kuyruklar, bacaklar veya kanatlar kadar ilgi görmemişti, ancak insanlar artık bu hayvanları beş ayaklı, bir bakıma beş ayaklı olarak düşünmemiz gerektiğini anlıyor" dedi.

Full'e göre, robot mühendisleri robotlara giderek daha fazla işlev ekliyor ve her yetenek için yeni bir parça sunabileceklerini öğreniyorlar. 

"Robotlarımızı ve fiziksel sistemlerimizi geliştirirken, mühendislerin hepsi daha fazla şey yapmak istiyor. Ve tahmin et ne oldu? Bir noktada, bir robotu her şey için optimize edemezsiniz” dedi. “Bu davranışları elde etmek için nesneleri başka davranışlar için kullanmalısınız.”

Robotu İnşa Etmek

Araştırmacılar, özellikle yumuşak yapılar için tasarlanmış son teknoloji ürünü bir 2D yazıcı olan Carbon M3 ile parçalarını oluşturduktan sonra kuyruklu bir robot yaptılar. Ayaklar, temas halinde yapışabilmesi için Velcro ile donatılmıştı ve kuyruk, ön bacaklar bir yüzeye çarpıp kaydığında aşağı doğru baskı yapacak bir mekanizmaya sahipti.

Kuyruklu robot, sert inişlerde de benzer bir başarı gösterdi. Doğada, kuyruklu kertenkeleler dikey yüzeylere iniş sürelerinin %87'sinde düşmeden başarılı bir şekilde inerler. Kuyruksuz robotlar, denemelerde zamanın %15'inde başarılı bir şekilde iniş yapma becerisi göstermiştir, ancak yeni kuyruklu robot, denemelerde zamanın %55'inde iniş yapabilmiştir.

Araştırmacılar ayrıca, baş ve gövde uzunluğunun yarısı kadar kuyrukları olan robotların, burun-delik uzunluğu olan daha uzun robotlar kadar başarılı olduğunu da buldular. Ayrıca kısa kuyruklu robotların ağaca bağlı kalmak için iki kat ayak kuvveti gerektirdiğini de buldular.

Ekip kertenkeleleri incelemeye devam edecek ve robotlara, özellikle de dikey yüzeylerdeki yumuşak robotlara uygulanacak yeni ilkeler arayacaktır.

“Evrim, optimallik ve mükemmellik ile ilgili değil, bunun yerine yeterlilikle ilgilidir. Yeterince iyi olan çözüm, zorlu ortamlarda çok daha güçlü olmanız için size çok çeşitli yetenekler sağlamada gerçekten rol oynuyor," dedi Full. "Evrim daha çok ne üreteceğini gerçekten bilemeyen ve uygulanabilir bir şey yapmak için elindeki her şeyi kullanan bir tamirciye benziyor."

"Uçmak için bariz morfolojik adaptasyonları olmayan küçük ağaçta yaşayan hayvanların, havada manevra yapmak için şaşırtıcı bir yetenek sergiledikleri giderek daha fazla görülüyor. Yumuşak robotik fiziksel modeller, inişe yönelik bu tür mekanik aracılı çözümlerin kontrolünü deşifre etmeye yardımcı olabilir,” dedi.