Tırmıklı Robot Salyantalar Birleşerek Tek Devasa Makine Oluşturuyor

Patikada yol alan, habersiz bir gezgin böyle bir manayla karşılaştığında şaşkınlık içinde dururdu: neredeyse 60 santimetre uzunluğunda, plastik ve kaçırdan yapılmış, Slinky benzeri bir alet, böcekyırtanırmış gibi öne doğru tırmanır. Bu şaşkınlık, esnek filgribi gövdesi boyunca bakındığında ve her iki ucunda çiftler halinde kapanan pençeler gördüğünde huzursuzluğa dönerdi. Daha da korkutucu bir manza: Gezgin, ruhsuz Slinky’lerden birinin daha belirdiğini, ilkine doğru sürüldüğünü ve pençelerde birleşerek çok daha büyük, cansız bir solucana dönüştüğünü izlerdi. Etrafta, pençeli daha fazla robot ormandan yaklaşır ve küçük bir ayı boyutunda plastik ve pençelerden oluşan bir kertenkele karışımı oluşturuncaya kadar birleşirdi.

Bu pençeli robotlar aslında gerçek ve Colorado Devlet Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nden çıkan en son yaratımlar. Filgriklerinin özgün, esnek güünden ilham alan 3B yazıcı ile üretilen TeCoBots robotları, bir robot yapımının usual katı kısıtlamalarını aşmaya çalışan bir girişimdir. Ekip, gövdenin silindirik çubuklarının katı şekilde birbirine kilitlenmek yerine, gergin kablolar ağıyla yerinde tutulduğu “tensegrity” olarak adlandırılan bir yaklaşım kullandı. Bu da onu Slinky gibi esnek kılar, böylece engellerin etrafında kıvrılabilir veya kendi üzerine çökebilir. Testlerde, uzaktan kumanda eden bir insan operatör, robotun esnek gövdesini ve her iki ucundaki pençe makaslarını kullanarak açık havada büyük bir dalın üzerinden geçebildi. Ayrıca kendi üzerine tekrar tekrar yuvarılabilir, bir boruda kayarak çıkabilir ve yılan gibi sürülebilir.

Ancak talihsiz kurgusal yürüyüşçünün keşfettiği gibi, TeCoBot gerçekten diğerleriyle çalışırken parlıyor. Mühendisler robotların pençeleriyle başka bir robara tutunup birleşebilmesi için tasarladı. Bu modüler robot bağlantıları, tek bir bütün olarak hareket edebilir ya da daha karmaşık görevleri tamamlamak için birbirinden bağımsız çalışabilir. Çalışmada ve eşlik eden videolar zincirlenmiş TeCoBot sürülerinin bir masa üzerinde tırmanıp bir kalem alması, mühürlü bir kavanoz açması ya da bir nesneyi alıp bir oda boyu taşıması gösteriliyor. Araştırmacıların vurguladığı gibi, bunların tümü insanlığın çıkarlarını gözetiyor. Robota esnek tasarımı, kurtarıcıların ulaşamadığı yerlere sızabildikleri arama-kurtarma görevlerinde onları paha biçilemez araçlar haline getirebilir. Bir gün, bu robot salyangoz ekipleri uzay gemilerinde ve yerleşim dışı gezegenlerde insanlara uygun olmayan görevleri yerine getirmek için birlikte çalışabilir.

“Gelecekte, onlarca ya da yüzlerce adetlik çoğunlukla otonon ekipleri—pençelerle birbirine bağlanmış—bir konuma yolculuk edip ardından belirli bir amaç için konuşlandırılabilir hayal edebiliyoruz,” Colorado State Üniversitesi Doçenti Jianguo Zhao bir açıklamada şöyle dedi. “Durum ve hedeflere son derece uyum sağlayabiliyorlar.”

Zhao ve meslektaşları, projeye mevcut robot donanımındaki bazı açıkları doldurmak için başladı. Günümüzde birçok yeni makine türü üretilse de, çoğu hâlâ esnekliklerini sınırlayan sağlam ancak rijit malzemelerden yapılıyor. Çoğu robot ayrıca genellikle ya hareketi (hareket etmeyi) ya da manipülasyonu (bir şeyleri tutmayı) önceliklendiriyor; ikisinde de başarılı olanlar az.

Çoğu insan sorununda olduğu gibi, doğu bu çözüm için çoktan bir yol bulmuştu. Bu durumda araştırmacılar, filin kuyruğundaki dayanıklılık ve esnekliğin dikkate değer birleşimine yöneldi. Evrimin mucizeleri, dünyanın en büyük kara memelilerinin birkaç yüz pound ağırlığında kayaları kaldırabilmesini ve muzları nazikçe soyabilmesini sağlıyor. Bu geniş yelpaze ve uyum yeteneği bir robot için işe yarayabilir.

En sonunda geliştirdikleri cihaz, bir metre 58 santimetre uzunluğunda, 10,9 santimetre çapında ve piller hariç yaklaşık 600 gram (1,3 pound) ağırlığında; yani tam doldurulmuş bir İtalyan sandviçiyle neredeyse aynı boyutta. Her bir robot modülü, altı karbon fiber çubuktan ve sürekli, esnek, 3B yazıcı ile basılmış bir gerilim ağından oluşuyor. Bu esnek ve bükülebilir tasarım, bir robotun her iki yöne de bükülmesini, akordeon gibi uzamasını veya kendi üzerine çökmesini sağlıyor.

Ekip, silindirik çubukların robot gövdesinde birbirine katı şekilde kilitlenmek yerine, gerilmiş kablolardan oluşan bir ağ tarafından yerinde tutulduğu “tensegrity” (gerilim dengesi) olarak adlandırılan bir yaklaşım kullandı. Görsel: Adaptive Robotics Lab.

TeCoBot’un her iki ucundaki pençeler, onun diğer slinky-robotlarla birleşebilmesinin temelini oluşturuyor. Bu tutucular birbirine bağlanıp kilitleniyor ve mıknatıs gibi diğer bağlayıcıların kullanımını ortadan kaldırıyor; bu tür bağlayıcılar mekanik arızalara daha yatkındır. Bir kez bağlandıktan sonra her robot, belirli fiziksel yükleri diğerlerine aktararak kendi yükünü hafifletebiliyor ve böylece tüm sisteme araştırma ekibinin “bedensel zeka” olarak tanımladığı özelliği kazandırıyor.

Birlikte çalışan bu birbirine bağlanmış robotlar, yalnızca tek başlarına yapabileceklerinden çok daha karmaşık görevleri tamamlayabiliyor. Gösterim videolarında robotlar birbirine doğru yuvarlanıp bağlanarak bir borunun etrafına daha kolayca dolanabilen uzun bir robot oluşturuyor. Başka bir örnekte ise birkaç robot daha birleşerek H şekli oluşturuyor ve böylece varlığın bir kanal boyunca ilerlemesi mümkün oluyor. Birleşen robotlar, her iki ucundaki kapalı pençeleriyle nesneleri hassas şekilde yakalamaya devam edebiliyor. Ekip bunu, çoklu-robot TeCoBot zincirini bir masa üstüne tırmandırarak, pençesiyle bir kabdan kalem alıp yere geri sürünerek ve kalemi bir çöp kutusuna bırakarak gösterdi.

“Vücutlarını kullanarak farklı boyutlarda nesneleri çevrelerek kaldırabilir ve taşıyabilir ya da yılan gibi zorlu arazilerde dolaşabilirler,” dedi Zhao.

Çeşitli robotların birleşip ekip çalışmasıyla bir masa üstünden kalem alması. Görsel: Adaptive Robotics Lab.

Bu arada, Hong Kong Üniversitesi’nden başka bir ekip de kendi Aerial Elephant Trunk (Havada Fil Kabuzu) robot makaslarını oluşturup uçan drone‘ların yanlarına bağlayarak onlara esnek ve tutucu bir kuyruk verdiler. Fil kabuzu derisi dokularının gerçek örnekleri de incelendi ve uçta sert ve dayanıklı, diğer uçta esnek ve hassas olan yumuşak robotlar üretmek için kullanılabilecek yeni bir yüzey malzemesi için referans noktası olarak kullanıldı.