Columbia Mühendislik araştırmacıları, eylemleri ve hareketleri doğal biyolojik sistemleri taklit etmeye yardımcı olabilen, birbirine bağlı olmayan yumuşak robotların yaratılmasında uzun süredir var olan bir sorunu çözdü.
Makine Mühendisliği profesörü Hod Lipson’ın liderliğindeki Creative Machines laboratuvarında yer alan bir grup, 3D basılabilir bir sentetik yumuşak kas geliştirdi.
Bu sentetik yumuşak kas, harici bir kompresöre veya kendinden kompresöre ihtiyaç duymayan kendine özgü genleşme kabiliyetine sahip, yapay bir aktif doku. Önceki kaslar gibi yüksek gerilim ekipmanı.
Yeni maddenin doğal kaslardan 15 kat daha büyük bir gerilme yoğunluğu (gram başına genişleme) var. Kendi ağırlığının 1000 katına kadar çıkabiliyor.
Daha önce herhangi bir malzeme, yüksek harekete geçirme stresinin ve yüksek gerilimin istenen özelliklerini sergileme yeteneğinden ötürü yumuşak bir kas olarak işlev görebildi.
Mevcut yumuşak aktüatör teknolojileri tipik olarak, hava veya sıvı kendilerine tedarik edildiğinde genleşen elastomer derilerin pnömatik veya hidrolik enflasyonuna dayanır.
Bu tür teknolojiler için gerekli olan dış kompresörler ve basınç düzenleyici ekipman, minyatürleşmeyi ve bağımsız olarak hareket edebilen ve çalışabilen robotların yaratılmasını engeller.
Hod Lipson, “Robotların zihinlerini kazanmak için büyük adımlar attık. Ancak robot cisimleri hala ilkel… Bu, bilmecenin büyük bir parçası ve biyoloji gibi yeni aktüatör şekillendirilebiliyor. Binlerce şekli yeniden oluşturuyor. Gerçeğe yakın robotlar yapmanın önündeki en büyük engellerden birinin üstesinden geldik.”
Canlı organizmalardan esinlenen yumuşak materyal robotları, robotların insanlarla temasa geçip etkileşime girmesi gereken imalat ve sağlık gibi alanlarda büyük bir vaatte bulunur.
Sert robottan farklı olarak, yumuşak robotlar tıbbi ve diğer yardım türlerini sağlamak, hassas görevler gerçekleştirmek veya yumuşak nesneler almak için doğal hareketleri (ele geçirme ve manipülasyon) tekrarlayabilir.
Yüksek Yoğunluğa Sahip Aktüatörler
Yüksek yoğunluklu ve düşük yoğunluklu aktüatör elde etmek için, Creative Machines laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Aslan Miriyev’in baş yazarı, mikro kabarcıklar boyunca dağılmış etanol içeren bir silikon kauçuk matrisi kullandı.
Çözüm, diğer materyal sistemlerin elastik özelliklerini ve aşırı hacim değişim özelliklerini birleştirirken aynı zamanda üretilmesi kolay, düşük maliyetli ve çevre açısından güvenli malzemelerden yapılmıştır.
İstenilen şekle 3D baskılı hale getirildikten sonra suni kas, ince bir dirençli tel ve düşük güç (8V) kullanılarak elektrikle harekete geçirildi.
Elektrikle ısıtıldığında 80 ° C’ye kadar % 900’e kadar genişleme kapasitesine sahip olan önemli genişleme-daralma kabiliyeti sergileyen çeşitli robotik uygulamalarda test edildi. Bilgisayar kontrolleri aracılığıyla özerk birim hemen hemen her tasarımda hareket görevi görebilir.
Miriyev, “Yumuşak fonksiyonel materyalimiz yumuşak robotik çözümlerin bugünkü şekillendirilmesinde devrim yaratan sağlam yumuşak kaslar olarak hizmet edebilir.
Kilo itebilir, çekebilir, bükebilir ve kaldırabilir, doğal bir kasa yapmamız gereken en yakın yapay malzeme eş değeri”
Araştırmacılar, gömülü telin yerini alacak iletken materyalleri içeren, kas tepki süresini hızlandırarak raf ömrünü uzatarak bu gelişmeyi sağlamaya devam edecekler.
Uzun vadede, kasları kontrol etmeyi öğrenmek için yapay zekayı gerektirecekler, ki bu doğal hareketi çoğaltmaya yönelik son bir kilometre taşı olabilir.
