Bilim insanları, hava-su uçan robotlarını Cenevre Gölü’nde test ederek, yalnızca kanatlarıyla kendini sudan kaldırabilecek yeterli hıza ve güce sahip olduğunu kanıtladı.
Raphael Zufferey
başlığı gizle
başlığı değiştir
Raphael Zufferey
Makine mühendisi Raphael Zufferey’nin MIT’deki laboratuvar, parlak turkuaz suyla dolu dev bir tank, güçlü bir rüzgar yaratabilen bir dizi fan ve baktığınız her yere tünemiş küçük uçan robotlar içeriyor.
Buradaki gösterinin yıldızları robotlar ve onlar, kanatlarını hem uçmak hem de yüzmek için kullanan Atlantik martı gibi dalan deniz kuşlarından ilham alıyorlar.
Zufferey, “Bu martılar, yoğunluktaki büyük farka rağmen havada ve suda hareket etme gibi gerçekten zorlu bir görevi çözüyor” diyor.
Kendisi ve meslektaşları, her iki ortamda da hareket edebilen ve bunlar arasında geçiş yapabilen, kuş büyüklüğünde bir robot yapıp yapamayacaklarını görmek istediler. Bu daha önce kimsenin yapmadığı bir şey.
MIT’de makine mühendisi olan Raphael Zufferey, yeni robotu yaratma projesinin liderlerinden biri.
Ari Daniel/NPR
başlığı gizle
başlığı değiştir
Ari Daniel/NPR
Perşembe günü dergide yayınlanan bir makalede Bilimböyle bir hava-su robotunun mühendisliğini anlatıyorlar. Yaklaşık yarım kilo ağırlığında ve kanat açıklığı uçtan uca tam bir metre kadar değil.
“Bu çok güzel bir robot” diyor Glenna CliftonOregon’daki Portland Üniversitesi’nden robot bilimcilerle işbirliği yapan ancak bu araştırma projesinde yer almayan bir hayvan hareketi biyoloğu. Robotun, dalış kuşlarının uçuş biyolojisini benzersiz kılan şeyin ne olduğuna dair bilgiler sunduğunu söylüyor.
Ayrıca kıyı okyanusunu gözlemlemek ve uzaktaki bir mercan resifini izlemek gibi birçok potansiyel uygulamaya da sahiptir. Robot resiflere veya bir balina sürüsü veya alg çiçeği gibi başka bir şeye uçabilir ve ardından suyu örnekleyip veri toplayabilir.
Bu tür biyo-ilhamlı robotlar, hem doğa hem de mühendislik hakkında bilgi edinmek için verimli bir zemindir. Clifton, “Biyoloji robot bilimine ilham veriyor” diyor, “ama aynı zamanda robot bilimi de biyolojiyi anlamak için kullanılıyor.”
Yeni bir robot tasarlamak
Bu robotun yaratılması iki yıl sürdü. “Her ikisinde de çalışabilecek bir kanat düşünüyorum” [air and water] verimli bir şekilde mantıksız görünüyor” diye düşündüğünü hatırlıyor Zufferey.
Ancak kendisi ve meslektaşları kararsızdı. Robotun genel vücut planını dalış yapan bir kuşa dayandırdılar ancak birkaç önemli değişiklik yaptılar.
Mühendisler martıların nasıl daldığını, yüzdüğünü, uçtuğunu ve hava ile su arasında nasıl hareket ettiğini inceledi.
Raphael Zufferey
başlığı gizle
başlığı değiştir
Raphael Zufferey
İlk olarak herhangi bir bacağı dahil etmemeye karar verdiler çünkü robotikte bacakların oluşturulması, kontrol edilmesi ve robotta istenen hareketi elde edilmesi zor bir işlemdir. Zufferey, “Bunun yerine ‘sadece kanatları kullanarak sudan havaya doğrudan çıkabilir miyiz?’ diye düşündük” diyor.
İkinci olarak araştırma ekibi, birçok dalış kuşunda olduğu gibi bu kanatların katlanabilir hale getirilmesine karşı karar verdi. Zufferey, bunun çok karmaşık olacağını söylüyor. “Eklem eklemeniz gerekiyor, motor eklemeniz gerekiyor. Bu yüzden bunun yerine kanat esnekliğine güveniyoruz.”
Son robotu havaya kaldırıyor. Çok zarif. Motoru ve aküyü barındıran merkezi gövde tamamen açıktır, bu da elektronik bağlantılarının görülebildiği anlamına gelir.
Zufferey, “Yani su buradaki tüm sistemi sular altında bırakıyor” diye açıklıyor. “Her bir bileşeni ayrı ayrı su geçirmez hale getirmelisiniz.” Böyle bir yaklaşım, robotun hem havada kolayca uçabilecek kadar hafif olmasını hem de nötr olarak yüzer olmasını sağlıyor; bu da onun yüzeye çıkmayacağı veya dibe batmayacağı anlamına geliyor. Sadece suyun içinde kalıyor.
Robotun uçmasına yardımcı olacak bir kuyruğu var. Kanatlar, karbon fiber payandalarla güçlendirilmiş yarı saydam naylon kumaştan yapılmıştır. Zufferey, kanatları hızlı ve hızlı bir şekilde yukarı ve aşağı çırparken robotun gövdesini tutuyor. “Güçleri gerçekten hissedebiliyorsunuz” diyor.
Robot uçuşu sürdürmek için saniyede beş ila altı kez kanat çırpıyor. Ancak suyu terk edip havaya doğru ilerlemek için yeterli hız ve itme kuvveti üretebilmek amacıyla kanatlarını saniyede on kez hareket ettirmesi gerekir.
Dalış kuşlarının çoğu, yalnızca kanatlarıyla bu tür bir güç üretemez; bu nedenle, su yüzeyinde koşmak için bacaklarını kullanarak havalanırlar. (Yalıçapkını bir istisna ama özellikle hafif bir kuş, diyor Zufferey.)
“Muazzam bir adım”
Zufferey, kendisinin ve meslektaşlarının İsviçre’deki Cenevre Gölü’nde çektiği bir videoyu çağırıyor. Uzakta Alpler yükseliyor ve suyun yüzeyi sakin.
Robot sudan havaya fırlamadan önce en ufak bir dalgalanma var; hepsi bir saniyeden kısa sürede. Aslında uçmakta olan bir kuşa benziyor.
Araştırmacılar en uygun fırlatma açılarını ve kanat boyutunu hesapladılar. Ve Clifton’ın gözlemine göre, tek bir şarjla robotun yaklaşık dört mil kadar uçabileceğini veya bir milden biraz daha fazla yüzebileceğini tahmin ediyorlar; bu da “sprint triatlonunun koşma ve yüzme kısmından daha uzun”.
Genel olarak robottan etkilendi. “Hafif, güçlü ve hem yüzme, hem uçma hem de ikisi arasında geçiş yapma performansı açısından muazzam bir adım” diyor.
Zufferey, ileride zararlı alg çoğalmalarını, balık stoklarını ve kıyı erozyonunu izlemek de dahil olmak üzere bir dizi uygulama için bu tür bir robotu kullanmaktan heyecan duyuyor. Bu tür veri toplamayı mümkün kılmak için cihazı bir avuç yerleşik sensörle donatmayı planlıyor.
Buna ek olarak Zufferey ve ekibi, deneylerle geliştirilen ancak yine de doğal dünyadan ilham alan hava-su robotlarını geliştirmeye ve geliştirmeye devam ediyor. “Bunun biyolojide zaten yapıldığını görüyorsunuz” diyor.
“Bu, bir robot bilimi araştırmacısı olarak size umut veriyor. Bunun mümkün olması gerektiğini söylüyor.”
