Şekil Değiştiren Robotlar Nelerdir?

Şekil değiştiren robotlar, harici bir uyarana yanıt olarak fiziksel durumlarını değiştirebilen, yeniden yapılandırılabilir makinelerdir. Harici değişikliklere maruz kaldıklarında katı halden sıvıya veya tam tersi şekilde dönüşmelerini sağlayan manyetik metalik alaşımlar gibi faz değiştiren malzemelerden oluşurlar.

Şekil Değiştiren Robotlar Nedir?

Şekil değiştiren bir robot, faz değiştiren malzemelerden yapılmış, uyaranlara duyarlı bir makinedir.

Şu anda, şekil değiştiren robotların geliştirilmesi yeni başlamış bir aşamadadır. Ancak son derece etkileyici bir çalışma, Sun Yat-sen Üniversitesi ve Carnegie Mellon Üniversitesi’nden bir araştırmacı ekibinin deniz salatalıklarının anatomisinden ilham alarak küçük, şekil değiştiren robotlar oluşturduğunu ortaya çıkardı. Bu yenilikçi malzeme manyetoaktif faz geçiş maddesi (MPTM) olarak adlandırılır ve içindeki manyetik parçacıkları kullanarak sıvı hâle gelip tekrar katı hâle gelebilir. Adeta Terminatör 2 filmindeki kötü karakter gibi.

Bu minyatür makineler hızlı hareket edebilir, atlayabilir, duvarlara tırmanabilir ve işbirliği yaparak nesneleri hareket ettirebilir ve yeniden bir araya gelebilir. Ayrıca, 30 kilogramın üzerindeki yükleri taşıyabilirler ve aynı zamanda yapısal veya elektriksel bağlantılar oluşturarak iletken bir yapıştırıcı gibi işlev görebilirler. Bu eşsiz özellikler, şekil değiştiren robotları, kompakt otonom uygulamalar için potansiyel bir oyun değiştirici haline getiriyor.

Carnegie Mellon Üniversitesi’nde makine mühendisliği profesörü olan ve aynı zamanda Soft Machines’i yöneten Carmel Majidi, bu çalışmanın kıdemli yazarlarından biri olarak şunları söyledi: “Bu teknoloji, zor ulaşılabilen yerlerde küçük boyutlu robotik işlevleri gerçekleştirmek için yeni yetenekler sunuyor. Şekil değiştirme özellikleri ve dış etkilere tepki verme yeteneği sayesinde, uzaktan kontrol edilebilen ve vücut içindeki zorlu bölgelerde hareket edebilen bir potansiyele sahip.”

Majidi ayrıca bu tür yeteneklerin, sağlık teknolojileri alanında yumuşak ve esnek elektronik devreler, küçük boyutlu robotik sistemler, yabancı cisim çıkarma ve hedefe yönelik ilaç dağıtımı gibi alanlarda dönüştürücü etkilere sahip olduğunu belirtti.

Şekil Değiştiren Robotlar Nasıl Çalışır?

Şekil değiştiren robotlar, faz değiştiren malzemeleri kullanarak farklı konumlara dönüşebilen özel makinelerdir. Bu değişiklikler, dışarıdan gelen uyaranlar, örneğin manyetik alanlar, elektrik alanları veya sıcaklık değişiklikleri tarafından başlatılır ve uzaktan kontrol edilebilir.

Bu özellik, kendi kendini inşa edebilen veya yeni tasarımlara adapte edebilen diğer robot türleriyle karşılaştırıldığında benzersizdir, örneğin origami esinlenmiş tasarımlar veya motorlu dönüşüm robotları gibi. Carnegie Mellon Üniversitesi’nin Morphing Matter Lab direktörü Lining Yao, şekil değiştirmenin elektronik veya malzeme tabanlı yaklaşımla gerçekleştirilebileceğini söyledi.

Yao, “Şekil değiştiren robotlar genellikle belirli uyaranlara tepki vermek üzere tasarlanır ve enerjiyi kontrol ederek mekanik enerjiye dönüştürerek şekil değişimini ve hareketi sağlarlar” dedi.

Carmel Majidi ve araştırma ekibi, bu çığır açan çalışmada düşük erime noktalı metalleri, özellikle galyumu, manyetik alanlarını kendiliğinden oluşturabilen parçacıklarla birleştirdi. Ardından elektromanyetik bir alan uyguladılar ve bu alanı hızla değiştirerek çeşitli değişiklikler meydana getirdiler. Dış uyaran, manyetik parçacıkların elektrik akımı üretmesine neden olarak metalin erimesine yol açar. Bu faz değişimi sırasında, malzeme esnek hale gelir ve şekil değiştirebilir.

Bu parçacıklar aynı zamanda malzeme içinde hareket ederek “şekil değiştirme” etkisi yaratmaya katkıda bulunur. Dış uyarıyı manipüle ederek, bu mekanik cihazlar çevredeki erimiş metal ile birlikte hareket edebilir, şekil değiştirebilir, bölünebilir veya birleşebilir. Bu, robotun sadece şeklini değil aynı zamanda işlevini de değiştirme yeteneği sunar.

Yao, “Bu, biyomedikal mühendislikten robot tasarımına, mimariye ve fiziksel olarak somutlaştırılmış yapay zeka sistemlerine kadar geniş bir uygulama alanına sahip çok işlevli, adapte edilebilir ve duyarlı sistemler elde etmemizi sağlar” dedi.

Şekil Değiştiren Robotlara Yönelik Uygulamalar

İLAÇ TESLİMİ

Manyetoaktif faz geçiş maddesi (MPTM) ile donatılmış şekil değiştiren robotlar, yüksek manevra kabiliyetleri ve uzaktan kontrol yetenekleri sayesinde, hedeflenmiş ilaç dağıtımında mükemmel bir araç olarak öne çıkmaktadır. Bu nano ölçekte incelenen minimal invazif tedavi yöntemi, istenmeyen yan etkileri minimize ederek hastanın hedeflenen bölgesine (örneğin, karaciğerdeki kanser hücreleri gibi) yüksek konsantrasyonlarda ilaç iletmeyi hedeflemektedir.

MONTAJ VE ONARIM

Şekil değiştiren robotlar inşaat projelerine de yardımcı olabilir. “Akıllı lehimleme makineleri” olarak, kablosuz devre montajı ve onarımında hem lehim hem de iletken görevi görerek ulaşılması zor devrelere sızabilirler. Ayrıca dişli yuvalara dönüşebilir ve katılaşarak etkili bir şekilde evrensel bir vidaya dönüşebilirler; ek donanım veya işçilik gerektirmezler.

YABANCI NESNE KALDIRMA

Şekil değiştiren robotların bir diğer öncelikli hedefi de biyotıp, yabancı cisimlerin vücuttan uzaklaştırılması olacak. Bu minimal invaziv işlem sırasında, hasta bu minyatür manyetik makinelerden birini hap gibi yutuyor, yabancı nesnenin yerini buluyor ve indüksiyonlu ısıtmanın yardımıyla onun etrafında şekilleniyor ve özel olarak tasarlanmış bir pençe gibi onu yakalıyor. Yabancı cisim ve şekil değiştiren makine, vücuttan doğal olarak atık bir ürün olarak çıkar.

AĞAÇLANDIRMA

Şekil değiştiren robotlar, yağmur yağdığında kendini toprağa gömen biyo-ilhamlı tohum taşıyıcı gibi organik malzemelerden de yapılabilir. Yao’nun Morphing Matter Lab’daki ekibi tarafından geliştirilen biyolojik olarak parçalanabilen robot, yeniden ağaçlandırmayı otomatikleştirmenin bir yolu olarak vardiyayı şekillendirirken çevreden yenilenebilir enerji kullanıyor.