Programlanabilir Yumuşak Aktüatörler, Yumuşak Robotik Sektöründe Büyük Bir Potansiyel Oluşturuyor

Fotoğraf: Araştırmacılar, robotlara yumuşak dokunuşlar sağlayacak yumuşak aktüatörler geliştiriyor.

Delft Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar, insan eline benzer şekilde, yumuşak ve sert malzemeleri karmaşık hareketler gerçekleştirmek üzere birleştiren,  programlanabilir aktüatörler geliştirdiler. Bu malzemeler, insanlar ve diğer hassas nesnelerle güvenli ve etkili bir şekilde etkileşime girebilen yumuşak robotlar için büyük potansiyele sahiptir. Bu bilim insanları yaptıkları çalışmayı, Materials Horizons dergisinin   8 Temmuz sayısında yayınladılar.

Yumuşak

Materials Horizons dergisinde sunulan araştırmayı yöneten prof. Amir Zadpoor, “Robotlar genellikle büyük ve ağırdır. Ama aynı zamanda bu robotların insan vücudundaki gibi yumuşak dokuları tutarken hassas davranabilmesini istiyorsunuz. Bu sorunu inceleyen yumuşak robotik sektörü şimdilerde adeta uçuşa geçti” diyor.

“Gerçekten bu robotlardan istenilen şey; yumuşak dokunuş, hızlı ancak kesin hareketler ve güç gibi insan elinin özelliklerini andıran bir şeydir. Yumuşak 3 boyutlu basılı programlanabilir malzemelerimizin başarmaya çalıştığı şey de budur.”

Ayarlanabilir

Yumuşak robotlar, yumuşak dokunuşları sayesinde insanlarla ve diğer hassas nesnelerle güvenli ve etkili bir şekilde etkileşime girebilir. Bu yeni nesil robotları çalıştırmak için yumuşak programlanabilir mekanizmalar gerekir. Mekanik dengesizlik temelinde çalışan esnek mekanik meta malzemeler, mimarlık dokusuna programlanmış ve eşi görülmemiş işlevler sunar. Bu da onları potansiyel olarak yumuşak mekanizmalar alanında umut verici kılıyor. Araştırmacı ve ilk yazar olan Şahram Janbaz, “Ancak, bugüne kadar önerilen mekanik malzemelerin ayarlanabilirliği çok sınırlı seviyede kaldı” diyor.

Programlanabilir

Janbaz, “Şimdi sadece aktivasyon kuvveti ve genliği değil, aynı zamanda aktivasyon modunun çok geniş bir aralıkta seçilip ayarlanabildiği bazı ultra-programlanabilir mekanik meta malzeme tasarımları sunuyoruz. Ayrıca, bu yumuşak aktüatörlerin robotlarda nasıl kullanılabileceğine dair güç anahtarı, kinematik kontrolörleri, şeçip yerleştiren uç efektörü gibi bazı örnekler de gösteriyoruz” diyor.

Burulabilir

Zadpoor, “ Burulma fonksiyonu malzemeye zaten dahil edilmiştir. Bu nedenle burulma olgusuna daha derinden bakmak zorunda kaldık. Bu bir zamanlar tasarımın başarısızlığının simgesi olarak kabul edildi, ancak son birkaç yıl içinde gelişmiş işlevselliklere sahip meta mekanik malzemeler geliştirmek için kullanıldı. Genel olarak yumuşak robotikler ve özellikle yumuşak aktüatörler bu tür tasarım malzemelerinden büyük ölçüde faydalanabilir. Bununla birlikte, burulma-tahrikli malzemelerin büyük potansiyellerinin kilidini açmak, bugüne kadar sunulan tasarımların ana sınırlamasının, yani programlanabilirliklerinin sınırlı aralığının çözülmesine bağlıdır. Biz daha yüksek burkulma modlarını hesaplayıp tahmin edebildik ve malzemeyi bu yüksek modlara daha yatkın hale getirdik” diye açıkladı.

Fotoğraf: Seçip – yerleştirme görevleri sırasında yumuşak bir dokunuş sağlamak için geliştirilen yumuşak aktüatörler kullanılarak geleneksel bir robot kol değişiklik yapılır.

3 Boyutlu Baskı Yapılabilir

Janbaz, “Bu yüzden, çok malzemeli burulma-tahrikli ve programlanabilirliği yüksek olan meta malzemeler sunuyoruz. Tahmini hesaplama modellerini temel alarak, 3-D baskı hücresel malzemeleri, birim hücrelerinin orta ve köşe kısımlarında yumuşak ve sert malzemelerin keyfi dağılımlarıyla basmak için gelişmiş çok malzemeli katkı üretim teknikleriyle rasyonel tasarım yaklaşımlarını birleştirdik. Malzeme özelliklerinin geometrisi ve mekansal dağılımını ana tasarım parametreleri olarak kullandık. Böylece harekete geçirme kuvveti ve harekete geçirme genliği ayarlanabilen mekanizmalar olarak davranan yumuşak mekanik malzemeler geliştirdik” diyor.

Kaynak: phys.org