Terleyen Robotlar Sıcaklığı Yendi
Elektronik cihazlar ısı ile başa çıkamaz. Bilgisayarların fanlara, motorlu araçların radyatörlere ihtiyaç duymasının sebebi budur. Fakat bu soğutma aygıtları sert bir yapıya sahiptir, bu da onları metal yerine esnek plastikten yapılan yumuşak robotlar için kötü bir seçenek haline getirir. Bu yüzden Cornell Üniversitesi araştırmacıları terleme olayından ilham aldılar ve sıcaklık yükseldiğinde otomatik olarak terlemeye başlayan yumuşak robotik kavrayıcılar geliştirdiler.
Gözenekli yapıları sayesinde, yumuşak robotlar bazen daha uyumlu ve dayanıklı olabilmekte ve metalik benzerlerine göre daha az hasar görebilmektedir. Bununla birlikte bu makinelerin esnek malzemeleri aynı zamanda onları yüksek sıcaklıklara karşı dayanıksız da yapabilmektedir. Birçok yumuşak robotta kullanılan polimerler, sıcaklığı metallerden daha uzun süre tutar ve sıcaklık değiştiği zaman sertlikleri de değişir. Bu özellikler robotların bükülme şeklini, böylelikle nesneleri kavrama yeteneğini etkileyebilmektedir. Onlara eski-moda terleme özelliğini vermek yardımcı olabilir.
“Bence bu gerçekten iyi bir fikir,” demiştir İtalya’da bulunan Sant’Anna İleri Çalışmalar Okulu’ndaki Biyorobotikler Enstitüsü’nde yumuşak robotikler uzmanı Cecilia Laschi. “Bu alanın ana katkılarından biri bizi canlı gibi olan bu tür robotları hayal etmemizi sağlamaktır ki geleneksel robotik teknolojisinin olduğu zamanlar böyle bir şey mümkün değildi.”
Terlemek yalnızca canlı gibi olmak değil, aynı zamanda fazlasıyla etkili bir soğutma yöntemidir. Son zamanlarda yapılan bir pres konferansta “Elite maraton koşucularının doğru koşullarda saatte 4 L terlediği bilinmektedir,” demiştir çalışmanın baş yazarı ve çalışmanın yapıldığı sıralarda Cornell’de doktora adayı, şimdilerde ise Facebook Reality Lab’da materyal uzmanı olan Thomas Wallin. “Bu da kabaca 2,5 kW soğutma kapasitesine karşılık gelmektedir.” Karşılaştırma yapmak amacıyla bir ev buzdolabının saatte yaklaşık 1 kW enerji harcadığını eklemiştir.
Araştırmacılar bu tekniğin özellikle yumuşak robotlar için uygun olduğunu belirtmiştir. Bu aygıtların birçoğu hareket etmek ve yakınındakilerle etkileşime geçmek için balon şeklinde –genellikle hidrojel gibi su bakımından zengin bir polimer gibi malzemelerden yapılmış bir “parmağın” içine su pompalayan hidrolik sistemler kullanmaktadır. Kavrayıcı parmağa gözenekler eklemek, suyunun bir kısmını ter olarak salgılamasını sağlamaktadır. Ancak bu sıvının kontrollü bir şekilde dışarı sızması ya da kıskacın havasını çok çabuk bir şekilde boşaltması gerekmektedir.
Bu süreci kontrol etmek için Cornell ekibi, sıcaklık yükseldiğinde boyutça değişen “akıllı jellerden” üç çatallı kıskaç robotlar yapmışlardır. Araştırmacılar multimateryal stereolitografi adı verilen bir proseste 3 boyutlu olarak yazdırılabilenleri seçerek her bir oyuk parmağı yapmak için birden fazla malzeme kullanabilmiştir. Wallin ve çalışma arkadaşları, parmağın yapısı için sıcaklık 40 Celcius dereceyi bulduğunda büzülmeye başlayan PNIPA adı verilen bir polimer kullanmıştır. Dışa dönük taraf için de yüksek sıcaklıklarda yayılan akrilamid adı verilen bir kimyasala başvurmuşlardır. Buharlaşmayı teşvik etmek için de bu kısma parmak şeklini vermişler ve 0,2 mm genişliğinde küçük delikler açmışlardır. Parmaklar ısındığı gibi hacimleri küçülür ve porlar deliklerdeki sıvı içeriği dışarı sızdırararak genişlemektedir.
“Bu yapay stratejinin en iyi yanı, malzemenin kendisine bağlı olan termal düzenleyici performansıdır,” demiştir Wallin bir pres konferansta. “Terleme oranını kontrol etmek için sensörler ya da diğer bileşikler eklememize gerek kalmamıştır. Bölgesel sıcaklık geçişin üzerine çıktığı zaman delikler kendi kendine basitçe açılıp kapanmaktadır.”
O ve çalışma arkadaşları kavrayıcının bir kontrol aygıtı rolü oynayan terlemeyen bir versiyonunu da geliştirmişlerdir. Robotların ısıyı tutma yeteneklerini karşılaştırmak için, her iki makineyi de üzerlerinde hava üfleyen bir fan çalışırken sıcak nesneleri tutmak için kullanmışlar, terleyen kavrayıcı, kendisini 107 watt/kg oranında soğutarak kuru olana göre sıcaklığını 6 kat daha hızlı bir şekilde düşürmüştür.
Kaynak: scientificamerican.com
