Bilim İnsanları Örümcek Eklem İlhamlı Hafif Robotlar Geliştirdi

Almanya’daki Max Planck Institute for Intelligent Systems ve ABD’deki Colorado Boulder Üniversitesi’ndeki bilim insanları, örümcek eklemlerinin prensiplerini kullanarak yeni hafif robotlar geliştirdiler.

“Örümcek İlhamlı Elektrohidrolik Aktüatörler için Hızlı, Yumuşak Aktüasyonlu Eklemler” adlı araştırma Advanced Science’da yayımlandı.

Örümcekler, özellikle avlanırken bacaklarını hidrolik aktüasyon mekanizmaları aracılığıyla hareket ettirdikleri için, robotik alanında sıkça ilham kaynağı oluşturur.

Bilim insanları, bu prensipleri kullanarak, hiçbir hantallaşmayan ve bağlantısız bileşenlere sahip olan ve bu nedenle daha hafif, daha hızlı ve daha taşınabilir robotlar geliştirdiler.

Kullanılan basit ve hafif yapılar sayesinde, robot yüksekliği 10 katına kadar zıplayabiliyor.

https://www.youtube.com/watch?v=XtZSv7ZcoxY

SES Eklem

Bilim insanları, yüksek performanslı robotlar geliştirmek için Örümcek İlhamlı Elektrohidrolik Yumuşak Aktüasyonlu Eklem (SES) eklemlerine güveniyorlar. Bu eklemler, çeşitli şekillerde yapılandırılabilir ve örümcek robotları dışında da kullanılabilir.

Araştırma makalesi, çift yönlü bir eklem, çok segmentli bir yapay uzuv ve üç parmaklı bir tutucu hakkında bilgi veriyor. Bu yapılar, nesneleri kavramak ve kaldırmak için kullanılabilir. Tüm bu yaratımlar benzer özelliklere sahiptir: hafif, basit ve yüksek performanslılar, bu nedenle hızlı hareket gerektiren ve farklı ortamlarla etkileşim gerektiren robotik sistemler için kullanışlılar.

SES eklemleri, daha önce aynı ekip tarafından yapay kas inşa etmek için geliştirilen HASEL teknolojisine dayanmaktadır. SES eklemleri, hem sert hem de daha yumuşak elemanlara sahip bir dış iskelet mekanizmasını taklit etmektedir, tıpkı bir örümceğin bacaklarını hidrolik kuvvetler aracılığıyla uzatması gibi.

Örümcek İlhamlı Robotları Geliştirme

Bilim insanları, ilk olarak ince plastik filmlerden oluşan esnek bir torba yarattılar ve bu torbayı bir sıvı dielektrikle doldurdu. Her bir torba tarafına elektrotlar yerleştirildi ve cepler aktüatörler olarak görev yaptı, hidrolik güç elektrostatik kuvvetler aracılığıyla üretildi.

Torba, bir rotary eklemle bağlantılıdır ve elektrotlar arasında yüksek bir voltaj uygulandığında, sıvı dielektrik torba içinde hareket eder ve eklem bükülür. SES eklemleri 70 dereceye kadar dönebilir, bu da yüksek torklara yol açar ve kolayca başlangıç konumuna geri dönebilir.

Christoph Keplinger, Max Planck Institute for Intelligence Systems’in Robotic Materials Departmanı Direktörü.

“SES eklemleri çok basit ve hafiftir, çünkü robotu ağırlaştıran hiçbir periferik bileşen yoktur” diyor Keplinger. “Yumuşak robotlar için çeşitli aktüatörler gereklidir. Bu örümcek ilhamlı eklemler, yüksek işlevsellik sağlar ve sadece az miktarda güç tüketirler, kolay ve ucuz bir şekilde üretilebilirler – kullandığımız plastikler gıda ambalajı için kullanılır ve üretimi kolayca ölçeklenebilir. Bunlar, birçok farklı şekilde hareket edebilen ve çeşitli nesneleri kırmeden manipüle edebilen robotların tasarımı için kritik öneme sahip özelliklerdir.”

Bilim insanları, üç parmaklı bir tutucu uygulayarak SES eklemlerinin çok yönlülüğünü gösterdiler. Tutucu, kas benzeri bir yapıya güvenseydi, bir nesneyi kavramaya çalışırken engellenirdi. Ancak SES eklemleri menteşe olarak kullanıldığında, çok daha az alan gereklidir.

Nicholas Kellaris, makalenin ilk yazarı.

“Araştırma, çeşitli malzemeleri kullanabilmemiz nedeniyle öne çıkıyor, hatta cips poşetleri yapmak için kullanılan plastikleri torbaları oluşturmak için kullanabiliriz” diyor Kellaris. “Bu sayede, ES’yi özel olarak ayarlanmış aktüasyon özelliklerine sahip çeşitli geometrilere uygulayabiliriz.”

Phillip Rothemund, yayının ikinci yazarı.

“Araştırmanın nihai amacı, örümcek robotu yapmak değildi” diye ekliyor Rothemund. “Bir örümcek robotu yapmak değil, herhangi bir robota yerleştirilebilecek son teknoloji aktif bir eklem geliştirmek istedik.”