ABD’li Mühendisler, Hasarı Algılayan ve Kendini Onaran Robot Derisi Geliştirdi

Eğer siz de benim gibiyseniz, Terminator 2 gibi bilim kurgu filmleriyle büyümüşsünüzdür; T-1000 karakterinin kurşunlar ve bıçak darbeleri dahil her türlü yaradan kendini iyileştirebilmesi hala unutulmaz.

Her ne kadar o kadar dramatik olmasa da, Nebraska–Lincoln Üniversitesi’nden mühendisler, kendi hasarını algılayıp onarabilen umut verici bir yeni yumuşak robotik sistem geliştirdi.

Bu otonom, kendini onarabilen yapay kas, insan ve bitki derisinin yaralanmalara verdiği tepkiyi taklit ediyor.

Eric Markvicka liderliğindeki araştırmada, lisansüstü öğrenciler Ethan Krings ve Patrick McManigal da görev aldı. Ekip, elektronik ve makinelerin hasarla nasıl başa çıktığına dair anlayışı dönüştürebilecek bir sistem üzerinde çalışıyor.

Yumuşak Robotikte Biyolojiyi Taklit Etmek

Markvicka’nın ekibi, biyomimikride uzun süredir eksikliği hissedilen bir konuya odaklandı: canlı organizmalar gibi hasarı algılama ve onarma yeteneği.

“Topluluğumuzda, geleneksel sert sistemleri yumuşak malzemelerle taklit etme yönünde büyük bir itici güç var ve biyomimikriye doğru büyük bir hareket söz konusu,” diyen Markvicka, şunları da ekledi: “Gerilebilir elektronikler ve uyumlu aktüatörler üretmeyi başarmış olsak da, bunlar genellikle hasara tepki verme ve ardından kendi kendini onarma açısından biyolojiyi taklit edemiyor.”

Söz konusu sorunu çözmek için ekip, üç katmandan oluşan yapay bir kas tasarladı. En altta, sıvı metal mikro damlacıklarla gömülü silikondan oluşan yumuşak bir elektronik deri bulunuyor ve hasarı algılayabiliyor, konumunu tespit ediyor. Orta katman, kendini onarma işlevini sağlayan sert bir termoplastik elastomer içeriyor. Üstteki aktüasyon katmanı ise içine su basıldığında kası hareket ettiriyor.

Dahili Isıtmayla Akıllı Onarım

Yapay kas, hasarın nerede oluştuğunu tespit edebiliyor ve insan müdahalesi olmadan iyileşme sürecini başlatabiliyor.

Sistem, elektronik deriden beş izleme akımı geçirerek çalışıyor. Deri zarar gördüğünde yeni bir elektrik yolu oluşuyor. Sistem bu yolu tanıyor ve o noktadan geçen akımı artırarak alanı Joule ısıtıcısına dönüştürüyor.

Oluşan ısı, orta katmanı eriterek hasarı yeniden mühürlüyor.Daha sonra sistemin sıfırlanması gerekiyor; bunun için alt katmandaki hasar izi siliniyor.

Kusuru Avantaja Dönüştürmek

Sistemin sıfırlanabilmesi için ekip, elektroniklerde genellikle sorun olarak görülen elektromigrasyon olgusundan yararlandı.

Elektromigrasyon, akım geçtiğinde metal atomlarını yerinden oynatarak genellikle devrelerin arızalanmasına neden oluyor. Markvicka’nın ekibi, bu hata mekanizmasını hasar yolunu kasıtlı olarak silmek için kullandı. Böylece sistem tekrar tekrar kullanılabilir hale getirildi.

“Elektromigrasyon genellikle büyük bir olumsuzluk olarak görülür.” diyen Markvicka, şöyle devam etti: “Elektroniğin küçülmesini engelleyen darboğazlardan biridir. Biz burada bunu benzersiz ve gerçekten olumlu bir şekilde kullanıyoruz. Meydana gelmesini önlemeye çalışmak yerine, ilk kez bunu kalıcı olduğunu düşündüğümüz izleri silmek için kullanıyoruz.”

Tarım, Giyilebilir Teknoloji ve Atık Yönetimi Üzerindeki Gelecek Etkisi

Kendini onarabilen teknoloji, yalnızca laboratuvar ortamında değil, çok daha geniş alanlarda etkili olabilir.

Nebraska gibi tarıma dayalı eyaletlerde, robotlar sık sık dikenler, dallar veya plastik materyaller nedeniyle zarar görebiliyor. Kendini onaran sistemler, bu makinelerin ömrünü uzatabilir. Aynı şekilde, günlük kullanımın zorluklarına maruz kalan giyilebilir tıbbi cihazlar da bu teknolojiden faydalanabilir.

Daha genel bir açıdan bakıldığında, elektronik atıkların azaltılması, çevresel ve insan sağlığının korunmasına katkı sağlayabilir.

Kaynak:https://interestingengineering.com/innovation/us-engineers-make-soft-robot-muscle