Uğur Böceğinden Esinlenerek Kompakt ve Hafif Bir Robotik Yapı Geliştirildi
Yazar Öykü ALICI 9 Haziran 2020, 13:57 96k Görüntüleme
Uğur böceğinden esinlenerek kompakt ve hafif bir origami yapısı geliştirdiler.
Seul Ulusal Üniversitesi’ndeki araştırmacılar son zamanlarda uğur böceklerinden esinlenerek kompakt ve hafif bir origami yapısı geliştirdiler. (Kompakt: Sıkı, katı, yoğun)
Science Robotics’te yayınlanan bir makalede, bu yapının kanatlı bir atlama-kayma robotu oluşturmak için nasıl kullanılabileceğini gösteriyorlar.Atlama-kayma, kayma ve atlama hareketlerini birleştiren belirli bir hareket tarzıdır.
TechXplore’a yaptığı açıklamada, yumuşak robot araştırma merkezi müdürü ve araştırmanın baş araştırmacısı Kyu-Jin Cho,
“Hedefimiz zıplayan bir robot için bir kanat geliştirmekti.”dedi.
“Atlama-kayma hareketleri robotun enerji verimliliğini ve hareket mesafesini artırabilir.Bunu yapmak için kanatlar, aerodinamik kuvvetler altında katlanabilir, hızla konuşlandırılabilir ve dayanıklı olmalıdır. “
(Yumuşak robotik: Canlı organizmaların fiziksel özelliklerine daha çok benzeyen teknolojilere odaklanan robotiklerin alt kümelerinden biridir.)
İlginizi çekebilir: Uçan robotların hızını tahmin etmek için böceklerden ilham alan algoritma: FLIVVER
Geçmişteki çalışmalarda, sıçrayan robotlar geliştiren çoğu araştırmacı, robotların kanatlarına bağlantıların, yayların ve aktüatörlerin eklenmesini gerektiren tasarım stratejileri benimsedi. Ancak bu teknikler, robotları özellikle ağır ve hacimli hale getirme eğilimi göstererek genel hareket performanslarını engeller. (Aktüatör: Bir mekanizmayı ya da sistemi kontrol eden veya hareket ettiren, elektriksel, termal ya da hidrolik-pnömatik gibi mekanik büyüklükleri harekete dönüştüren elemanlara aktüatör denmektedir.)
İlginizi çekebilir: Kas Hücreleri İle Çalışan Mikroskobik Biyohibrit Robotlar Geliyor!
Uğur Böceği Kanatlarının Bazı Özellikleri
Cho ve meslektaşları, doğadan, özellikle de uğur böceklerinden ilham alan atlama-kayma robotları için bir tasarım stratejisi geliştirmeye başladılar. Uğur böcekleri, karmaşık bir şekilde katlanmış kanatlarını 0.1 saniye içinde hızla harekete geçirebilir; yani bu demek oluyor ki göz açıp kapatmaktan daha kısa bir sürede gerçekleşiyor.
Dahası, bir uğur böceği kanatlarının yüksek dirençli ve sağlam oldukları bilinmektedir. Bu da yüksek frekansta çırparken katlanmalarını veya bükülmelerini önler. Cho ve meslektaşları, hem hızlı hem de verimli bir şekilde kanat olarak kullanılabilen uğur böceği kanatlarına benzeyen niteliklere sahip yapay bir iskelet oluşturmak istediler.
Çalışmanın ilk yazarı olan Sang-Min Baek, “Büyük güçler altında hızla konuşlandırılabilen ve dayanıklı yeni bir origami yapısı geliştirdik. Bu yeni origami yapısını konuşlandırılabilir kanat modülünün kanat çerçevesine uyguladık.Bu konuşlandırılabilir kanat modülüne dayanarak, hafif, katlanabilir ancak sağlam bir kanatla bir atlama-kayma robotu yapabildik.”
Uğur böceği kanatlarının hem kolayca konuşlandırılabilir hem de dirençli olmasının nedeni, benzersiz şekilli bir bant-yay benzeri damarın etrafına inşa edilmesidir.Bir uğur böceği kanatlarını katladığında, bu bant-yay şeklindeki damar deforme olur ve elastik enerjinin içinde depolanmasını sağlar.Bu depolanmış enerji, sonuç olarak kanatların hızlı ve kolay bir şekilde yerleştirilebilmesini sağlar.
(Sarı) bant yayı şeklinde damar. (Mavi) Uğur böceğinden ilham alınmış origami. Fotoğraf kredisi: Baek et al.
Baek, “Bant-yay şeklindeki damarın kesitsel eğriliği nedeniyle, kanatlar da ayrıca büyük aerodinamik kuvvetler altında sağlamdır, tıpkı bir mezura gibi düzleştirilmiş olan şeklini korur. “Geometrisini ve uyumunu origami yapısının yönlerine uyguladık. Bu nedenle, origami yapısı, herhangi bir ek bileşen olmadan enerji depolama ve kendi kendini kilitleme özelliği kazanır.”
Geleneksel olarak origami yapıları, oldukça esnek katlama çizgileri ile düz ve sert yüzeylerden oluşur. Bununla birlikte, robotik uygulamalarda bu geleneksel yapılar enerji depolama ve kilitleme yetenekleri açısından sınırlamalar sergileme eğilimindedir. Cho ve meslektaşları, eğri geometrilerin yönlere entegrasyonunu gerektiren farklı bir origami yaklaşımı kullanmaya karar verdiler, bu da her yönü deforme olabilen bir element demek.
Origami Tasarım Yapısı
Cho, “Bu yaklaşımı kullanarak origami yapısı herhangi bir ek bileşen olmadan hem enerji depolama hem de kilitleme yeteneklerini kazanıyor.”dedi. Ayrıca, bu origami tasarım yöntemi geleneksel origami yapısı imalat sürecine kolayca uygulanabilir. Bu nedenle, uyumlu origami dediğimiz origami tasarım yöntemimiz, çok çeşitli konuşlandırılabilir sistemlere kolayca uygulanabilir. “
Cho ve meslektaşları, origami tabanlı yapılarını tek bir atlama-kayma robotuna uyguladılar ve test ettiler. Ancak gelecekte başka birkaç robot oluşturmak için de kullanılabilir. Dahası, çalışmaları ortaya çıkan robottan çok origami yapısına odaklanıldı. Bir sonraki çalışmalarında, araştırmacılar origami yapılarını kullanarak inşa ettikleri atlama-kayma robotunun performansını ve yeteneklerini araştırmayı planlıyorlar.
Cho, “Geliştirdiğimiz çok modlu robot, zıplama, tarama, kayma, çırpma ve tıraşlama gibi özellikleri birleştirerek çeşitli zorlu arazilerin üstesinden gelebilir. Doğa, bu hareketleri üretmek için işlevsellik kombinasyonlarını kullanıyor ancak mevcut robotlar tek bir işleve odaklanıyor.
Gelecekteki robotlar, birden fazla işlevselliği birleştirmek için uygun yeni bileşenler geliştirerek bir robotun karmaşıklığını veya ağırlığını artırmaya gerek kalmadan çoklu mod özelliklerine sahip olabilir. ”