CANLI-TAKLİTÇİ ROBOTLAR 05: SÜRÜNGENLER – Açık Bilim
06 Ağustos 2012 Gökhan İnce	MAKALE	0 Comments
Şekil 1: Çıngıraklı yılan
Genellikle uzunlukları, bacaksız olarak sürünmeleri, her deliğe girmeleri, sinsilikleri ve kıvraklıklarıyla zihinlerimizde yer edinmiş yılanlara öykünerek üretilmiş robotlar robotik arenasında gün geçtikçe daha çok sahne alıyor. Boy gösterdikleri alanlar ise genellikle arama, kurtarma ve denetleme görevleri. Üzerlerine eklenen birçok sensör ile çevrelerinde olan bitenleri algılama kapasiteleri artırılan bu robotların diğer canlı-taklitçi robotlardan temel farkı, yılanlardaki gibi sürünerek ilerleme avantajlarını kullanmaları.
Yılanlar nasıl sürünür?
Yılanlar, kol ve bacakları olmamasına rağmen yılanlar evrimleri süresince farklı yüzeylerde ilerlemelerini sağlayan bir çok teknik geliştirdiler (Şekil 1). Sürekli bir adım ilerletme hareketi sergileyen ayaklı hayvanların aksine, yılan hareketinin farklı halleri bulunmaktadır :
Kara üzerindeki yılanların çoğunun ve denizdeki yılanların en çok tercih ettiği hareket şeklidir. Yılan bir sağa bir sola doğru kıvrılarak sanki bir dalga hareketiyle ilerler. Karadaki harakette, yılan çevredeki objelerden de güç alarak kendini ileri doğru ittirecek çekiş gücünü bulur. Sonuç olarak yılanın vücudunun her bir parçası kendisinden önce gelen parçanın bulunduğu konuma doğru ilerleyerek sürekli ve kesintisiz bir hareket oluşturur. Bu sayede de oldukça yoğun bitki örtüsü veya küçük açıklıklardan rahatlıkla geçer. Aşağıdaki video bu harekete bir örnek teşkil ediyor:
Yana dalgalanma hareketi
Engerek yılanlarında da gözlenen bu hareketi yılanlar, eğer çevrede kendilerini ittirebilecekleri düzensiz objeler yoksa gerçekleştirirler. Örneğin, kum havzaları, çöller ve bataklık içerisinde normal dalgalanma hareketi yapamadıklarından, vücutlarının bir kısmı yerle kontak halindeyken bir kısmını yerden kaldırarak sanki bir yuvarlanma hareketi yaparlar. Böylece tutuş ve kavrayış sağlayamadıkları düz yüzeylerde kaymaların önüne geçmiş olurlar.
Gene, bulunan yüzeyde itiş kuvveti sağlayacak objeler eksikse ve yana dalgalanma hareketine yetecek kadar geniş alan yoksa (örneğin tüneller) bu hareket gözlenir. Bu durumda yılanın arka tarafı daralıp büzülürken ön tarafı esneyip genişler. Bir sonraki adımda tam tersi şekilde ön taraf büzülürken arka taraf düzleşerek ileri doğru hareket sağlanır. Bu hareket oldukça yavaştır.
Düz çizgi hareketi
Tüm yılan hareketleri içerisinde en yavaş olanıdır. Özellikle solucanlardan bildiğimiz bu harekette vücudun belli bölümleri yukarı kaldırılarak, kalan bölümlerin ileri doğru çekilmesi sağlanır ve bu sayede ileri yönelmiş bir hareket gerçekleşir. Özellikle büyük pitonlarda, boa yılanlarında ve engereklerde, açık alanda avlarını sessiz ve sinsice takip ederlerken gözlenir.
Tüm bu kıvrak hareketlerden esinlenerek yaratılmış robotlara kısaca bir göz atalım.
Şekil 2: OmniTread
Yıkılmış binaların altında ve buna benzer felaket bölgelerinde sıkışmış insanlara yardım etmek amacıyla tasarlanmış bir robot OmniTread  (Şekil 2). Yılan biçimiyle küçük deliklerin arasından geçerek zorlu yüzeylerde sürünebilme ve yüksek engellerin üzerinden aşma özelliklerine sahip. Bu robotun zorluğu, şu an için üç adet operatör insan gerektirmesi. Her bir operatörün 6 eklemli robotun ikişer eklemini kontrol etmesi gerekiyor. İki adet modeli var. OT-8 12 kilogram ağırlığında, OT-4 ise 4 kilogram. Pnömatik körükler sayesinde hareket ediyr. Biraz zamanın gerisinde kalmış bir robot, zaten yapım yılı 2005. Robotik teknolojilerin 1 yılda bile tarihe gömüldüğü bir teknolojik gelişme çağında miyadını doldurduğunu söyleyebiliriz.
Şekil 3: ACM-R4H
İsmiyle Yıldız Savaşları robotlarını andıran ve bir Japon robot firması olan HiBot tarafından üretilen ACM-R4H (Şekil 3), havalandırma borularından ve buna benzer dar alanlardan girip ilerleyebilen bir tasarıma sahip. Özellikle arama ve kurtarma operasyonları için ve girilmesi zor yerlerin teftiş ve denetimi için ideal bir robot. Küçük tekerlerini kullanarak hareket edebildiği gibi yılanlara benzer dalgalanma hareketlerini kullanarak da ilerleyebiliyor. Bir kontrol çubuğu, robotun bütün eklemlerini kolayca kontrol etmeyi mümkün kılıyor. Kafa ve kuyruk bölümlerinin yukarı ve aşağı hareketleri ile orta eklemlerin sağa ve sola oynaması, robota dar alanlarda hareket serbestliği sağlıyor.
Robotun teknolojik özelliklerine gelirsek bir kamera ve ışık kaynağı olarak da LED’ler kullanıp video çekebiliyor. Yaklaşık yarım metre uzunluğunda ve 4.5 kilogram ağırlığındaki bu robot ucuna mekanik tutamaçları ve istenilen sensörleri eklemek mümkün. 14 santimetreden büyük çaplardaki borularda ilerleyebilen robot 90 derecelik dönüşler yapabiliyor. Pili üç saatten fazla dayanabiliyor .
Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nin Hirose-Fukushima Laboratuvarı’ndan doğan ve düzenli destek alan HiBot şirketi üniversiteden çıkan bilimsel gelişmelerin, insanlık yararına teknolojik ürünlere dönüştürülmesini sağlayan bilim-teknoloji döngüsünün en güzel örneğini sergiliyor.
Kısaca bu robotun diğer versiyonlarına da yer vermek istiyorum. ACM-R3H, bir TIR’ı andıran görüntüsüyle tekerlekleri üzerinde ilerlerken:
ACM-R5H diğer robotlardan farklı bir özelliğe sahip, o da yüzebilme yeteneği. Denizde ilerleyen bir yılanı andıran hareketleriyle ve su geçirmez korumasıyla su içerisinde de rahatlıkla görevini yerine getirebiliyor.
Şekil 4: CardioARM
Yılandan esinlenerek yapılmış robotlar sadece arama kurtarma çalışmalarında faaliyet göstermiyorlar. Şimdi tanıtacağımız yılan robot, kalp ameliyatlarında doktorlara yardımcı olmak üzere tasarlandı. Yılanın esnek omuriliği sayesinde daracık ve kıvrımlı alanlarda hareket edebilmesine öykünerek üretilen CardioARM (Şekil 4), ABD’deki Carnegie Mellon Üniversitesi’nde tasarlandı . 30 santimetrelik uzunluğu ile göğüste açılan 2 santimetrelik bir yarıktan göğüs kafesine ilerliyor. Cerrah robotu kontrol çubuğuyla ilerletirken, robotun 102 eklemi birden oynuyor.
Şekil 5: Robotu vücuda açık bir yarıktan sokmak yeterli. Böylece göğüs kafesini boydan boya yarmaya gerek kalmıyor.
Robotun ucundaki kamera sayesinde doktorlar doğru yön için düzeltmeleri yapabiliyorlar (Şekil 5). Bu robot sayesinde artık hastanın göğüs kafesini açmaya gerek kalmıyor ve daha az travmayla hastayı ertesi gün evine gönderebiliyorlar. İlk denemelerinde hastaların kalp içi haritalarının çıkarılması görevini üstlenen bu robot, ileride kalp ameliyatlarına da yardımcı olacak. Damarlarımızda gezen buna benzer bir kaç robotu daha önce cerrahi robotları incelediğimiz yazımızda da incelemiştik.
Sıradaki robot diğerlerine oranla biraz büyük. Sizi yutabilecek kadar büyük! İsmini de bu sebeple tarihöncesi dönemden kalma devasa bir boa yılanından almış . 15 metre boyu, bir ton ağırlığı ve 0.3 ile 1 genişliği ile 18 beygirgücü oluşturabilecek bir lityum-iyon pile sahip. Şov amaçlı bir robot.
Şekil 6: Expliner
Sıradaki robot yüksek gerilim kablolarının bakımından sorumlu. Pahalı, zor ve tehlikeli olduğu için uzman kişilerce yapılması gereken bu iş, her benzer özelliklere sahip iş alanındaki gibi robotlar için biçilmiş kaftan. Expliner (Şekil 6) adındaki bu robot güç iletim hatlarında bir akrobat gibi dengesini sağlayabiliyor ve ilerleyebiliyor. Gene HiBot tarafından geliştirilen bu robot 500 kilovoltluk hatlar üzerinde uzaktan kumanda ile yönetilebiliyor, bu yüzden yarı otonom . İnsan dikkatinin gerektirmeyeceği detayları kendisi halledebiliyor. Örneğin, yüksek seviyede hassasiyet gerektirecek denge sağlama ve gerekli parçaları belli bir açıyla hareket ettirme işlerini kendisi halledebiliyor. Japonya’da satışa sunulan bu robotun gelecekte yurtdışında da hizmete konulması planlanıyor.
Şekil 7: Expliner
Expliner tekerlekli bir teleferik gibi kabloların üzerinden ilerliyor. Hem kablo aşınma veya zedelenmelerini algılayabilecek lazer sensörlerle hem de cıvatalardaki ve direklerdeki insanların bile farkına varamayacağı detayları saptayabilecek yüksek çözünürlüklü kamerayla donatılmış. Eşzamanlı olarak dört kabloyu denetleyebilen bu robot (Şekil 7), yazılımı sayesinde tehlike arz eden bir duruma denk geldiği zaman insan operatörünü uyarıyor. Robotun en etkileyici özelliği ise, hatların yüksekte asılı kalmasını sağlayan direkler ve kesiciler arasında tamamen otomatik olarak kendini bir taraftan öteki tarafa aktarabilmesi:
Tüm bu robotları ve gelişmeleri göz önünde bulundurursak, arama kurtarma faaliyetlerinde aktif bir şekilde yer alacak, yıkılmış bir binanın altında küçük açıklıkları keşfede keşfede ilerleyen ve olası yaşam belirtilerine ulaşmaya çalışan robotları ilerleyen zamanlarda daha çok göreceğiz.
ACM-R4H ARAMA KURTARMA CANLI-TAKLİTÇİ ROBOTLAR CANLI-TAKLİTÇİLİK CARDIOARM DEPREM EXPLINER HIBOT OMNITREAD ROBOTİK SÜRÜNGEN ROBOT SÜRÜNGENLER TITANOBOA YILAN