Yumuşak Robot Terlemeye Başladı ve Sıcaklığını Düzenledi

Cornell Üniversitesi’nden araştırmacılar, sıcaklığını terleyerek düzenleyebilen bir yumuşak robotik kas geliştirdiler. Yeni gelişme, yumuşak robotik alanını dönüştüren birçok gelişmeden sadece bir tanesidir.

Isı yönetimi tekniği, uzun süreler boyunca aşırı ısınmadan çalışabilen bağlantısız, yüksek güce sahip robotlar oluşturmanın temel bir parçasıdır.

Proje, Cornell Üniversitesi’nde mekanik ve havacılık mühendisliği alanında yardımcı doçent olan Rob Shepherd tarafından yönetildi.

Ekibin “3D Yazıcı Hydrogel Aktüatörlerde Otomatik Terleme” başlıklı makalesi Science Robotics dergisinde yayımlandı.

Dayanıklı, uyumlu ve çevik robotlar geliştirmenin en zor yönlerinden biri, robotların iç sıcaklığını yönetmektir. Shepherd’a göre, yüksek tork yoğunluğu motorları ve robotu çalıştırmakla sorumlu olan egzotermik motorlar aşırı ısındığında, robot arızalanır veya tamamen durur.

Bu sorun, özellikle yumuşak robotlarda belirgindir, çünkü bunlar sentetik malzemeden yapılmıştır. Yumuşak robotlar daha esnek olmakla birlikte, bu artan esneklik nedeniyle ısıyı tutar. Metalde durum böyle değildir, çünkü metal ısıyı çok daha hızlı bir şekilde dağıtabilir. İç soğutma teknolojisi gibi bir fan kullanmanın sorunu, fanın robota fazla yer kaplayacağı ve ağırlığını artıracaktır.

Bu zorlukları göz önünde bulundurarak, Shepherd’ın ekibi soğutma sistemi için ilham olarak memelilerin doğal terleme yeteneğine baktı.

“Terleme yeteneği, insanların en dikkat çekici özelliklerinden biridir” dedi Facebook (META ) Reality Labs’tan araştırma bilimcisi ve ortak lider yazar T.J. Wallin. “Terleme, buharlaşan su kaybını kullanarak ısıyı hızla dağıtmaya yarar ve ortam sıcaklığının altına düşebilir. … Bu nedenle, biyoloji bize mühendisler olarak her zaman mükemmel bir rehberlik sunmuştur.”

Shepherd’ın ekibi, Cornell mühendislik profesörü Emmanual Giannelis’in laboratuvarıyla işbirliği yaptı. Birlikte, terleme için gerekli nanopolimer malzemeleri geliştirdiler. Bunlar, önceden tasarlanmış şekillerde reçineyi ışıkla kürleme yöntemi olan çoklu malzeme stereolitografi kullanarak oluşturdular.

Araştırmacılar, su tutabilen ve sıcaklığa tepki verebilen iki hidrojen malzemesinden oluşan parmak benzeri aktüatörler ürettiler. Başka bir şekilde bakıldığında, bunlar “akıllı” süngerlerdi. Taban katmanı, 30°C (86°F) üzerindeki sıcaklıklara tepki vererek büzüşen poli-N-izopropilakrilamidden oluşuyordu. Bu tepki, suyun bir üst katmana, mikron büyüklüğünde gözeneklerle delinmiş poliakrilamidine sıkışmasını sağlıyordu. Gözenekler aynı sıcaklık aralığında tepki veriyor ve sıcaklık 30°C’nin altına düştüğünde kapanmadan önce “ter” salgılayarak otomatik olarak genişliyordu.

Su buharlaştığında, aktüatörün yüzey sıcaklığı 30 saniye içinde 21°C azaltıldı. Bu soğutma süreci, araştırmacılara göre, insanlardakine göre üç kat daha verimlidir. Bir fanın üflediği rüzgarla karşılaştırıldığında, aktüatörler yaklaşık altı kat daha hızlı soğuyabiliyor.

Teknolojinin bir sorunu, robotun hareketliliğini etkileyebilmesi. Robotların ayrıca su kaynaklarını yenilemeleri gerekiyor. Bununla birlikte, Shepherd, sonunda hem terleyecek hem de memeliler gibi içecek olan yumuşak robotları hayal ediyor.

Bu teknolojinin yeni gelişmesi, robotik endüstrisi içinde oldukça açık bir modele uyuyor. Teknoloji, giderek artan şekilde doğal ortamımıza dayanarak geliştiriliyor. Ya memelilerdeki terleme soğutma süreci, ay balığına dayanan sinir ağları ya da yapay deri, robotik, doğada zaten bulunan şeylere dayanan bir alandır.