Robotların Daha Hızlı Yürümesini Sağlayan Esnek Ayaklar
California San Diego Üniversitesi’ndeki robot bilimciler, robotların çakıl taşları ve talaş gibi engebeli zeminlerde %40’a kadar daha hızlı yürümesine yardımcı olabilecek esnek ayaklar geliştirdiler. Çalışma, arama ve kurtarma amaçları ve uzay araştırmaları için uygulamalara sahiptir.
“Robotların insanların gidebildikleri fakat belki de gitmemeleri gereken her yere gidebilmeleri için doğada, engebeli arazilerde daha hızlı ve verimli bir şekilde yürüyebilmeleri gerekir,” demiştir makalenin baş yazarı ve UC San Diego Üniversitesi, Jacobs Mühendislik Okulu’nda doktora öğrencisi olan Emily Lathrop.
“Genel olarak robotlar yalnızca özel eklem yerlerindeki hareketlerini kontrol edebilirler,” demiştir makalenin kıdemli yazarı ve UC San Diego Makine ve Kontrol Mühendisliği Bölümü’nden Prof. Dr. Michael T. Tolley. “Bu çalışmada, ayaklarının sertliğini ve dolayısıyla şeklini kontrol edebilen bir robotun geleneksel tasarımlardan daha iyi performans gösterdiğini ve çok çeşitli arazilere uyum sağlayabildiğini gösterdik.”
Ayaklar, kahve telvesi ile doldurulmuş bir lateks membrandan yapılmış esnek kürelerdir. Bitki kökleri gibi doğadan ve yamaçları sağlamlaştırmak için toprağa sürülen kazıklar gibi insan yapımı çözümlerden esinlenen yapılar kahve telvesi içine gömülüdür.
Ayaklar, robotların daha hızlı yürümesine ve granül/taneli medyanın -bu durumda kahve telvelerinin- sıvı ve katı gibi davranmak arasında gidip gelmesine izin veren granül sıkışıklık denen mekanizma sayesinde daha iyi kavramasına izin verir. Ayaklar yere vurduğu zaman altlarındaki zemine uyarak ve katı bir yapı göstererek sağlamlaşırlar. Daha sonra adımlar arasında geçiş yaptıkları zaman gevşeyip açılırlar. Destek yapılar, esnek ayakların sıkıştıkları zaman sağlam durmalarına yardım eder.
Bu tarz robot ayakları çakıl taşları ve talaş gibi engebeli zeminlerde ilk kez test edilmiştir.
Bu esnek ayaklar, ticari olarak satışta olan altı ayaklı robot üzerinde kurulmuştur. Araştırmacılar tasarlamış ve ayağın sıkışıklığını kontrol etmek için negatif, ayağın gevşemesini kontrol etmek için pozitif basınç üretebilen robot üzerine takılabilen bir sistem geliştirmişlerdir. Sonuç olarak ayak, kahve telveleri arasındaki havayı çeken ve ayağı sertleştirilebilen bir vakum pompası ile aktif bir şekilde sıkıştırılabilmektedir. Fakat ayak aynı zamanda robotun ağırlığı da havayı kahve telvelerinin içinden dışarı ittiği zaman da sıkışmalarına sebep olarak pasif bir şekilde sıkıştırılabilmektedir.
Araştırmacılar robotu düz arazide, talaş ve çakıl taşları üzerinde esnek ayaklı ve ayaksız olarak yürürken test etmişlerdir. Pasif sıkıştırılmış ayağın düz zeminde en iyi sonuç verirken, aktif sıkıştırılmış ayağın dağınık çakıl taşları üzerinde en iyi sonuç verdiğini bulmuşlardır. Ayaklar aynı zamanda robotun ayaklarının zemini daha iyi kavramasına yardım ederek hızını arttırmıştır.
“Doğal dünya, yürüyen robotlar için -kaygan, kayalık ve gözenekli yapılardan oluşan- zorlayıcı zeminler ile doludur,” demiştir UC San Diego Makine ve Kontrol Mühendisliği Bölümü’nden Prof. Dr. Nick Gravish. “Bu farklı türdeki zeminlere uyum sağlayabilen ayaklar, robotların hareketliliğinin gelişmesine yardımcı olur.”
Tolley ve Gravish’in baş yazar olarak doktora öğrencisi Shivan Chopra ile yazdıkları benzer bir makalede her bir ayağın ne kadar gelişme gösterdiğini tam olarak belirlemişlerdir. Örneğin ayak, tamamen sert bir robot ile karşılaştırıldığında kuma nüfuz etme derinliğini %62 oranında azaltırken, kumdan ayağın dışarı çekilmesi için gereken gücü %98 oranında azaltmıştır.
Sonraki adımlar, robotun ne tür bir zemine basmak üzere olduğunu ve aktif ya da pasif şekilde sıkışması gerekip gerekmediğini saptamak için bir elektronik kontrol panosuna izin vermek için ayakların altında yumuşak sensörleri eklemeyi içermektedir.
Araştırmacılar aynı zamanda ayakları daha verimli hale getirmek için tasarımı geliştirmek ve algoritmaları kontrol etmek için çalışmaya devam edecektir.
Kaynak: sciencedaily.com
