Sert malzemelerden üretilen geleneksel mobil robot sistemleri geçtiğimiz on yıl içinde akıllı tasarımlar ve kontrol/denetim sistemlerindeki gelişmeler sayesinde oldukça gelişmiş bir noktaya geldi. Düzensiz ortamlarda yolunu bulabilen, engebeli arazilerde hareket edebilen, hatta akrobatik hareketler gerçekleştirebilen tekerlekli veya bacaklı bu tarz robotların yakında hayatımıza girebileceğini öngörmekteyiz. Bunun yanında bu mobil robot sistemleri gerek üretimlerinden kaynaklı nedenlerle gerekse de kullanılan eyleyicilerin güç gereksinimleri sebebiyle küçültülememektedir. Minyatürleştirmenin gerçekleşememesi de bu tarz robotların ancak insanların erişebildiği yerlere erişebilmelerine neden olmaktadır.
Ancak minyatür robotlar uzak gelecekte değiller. Minyatür robotların az malzeme kullanımından ötürü ucuz olma ve boyutlarından ötürü insanların ulaşamayacağı küçük açıklıklara ve boşluklara ulaşabilme gibi avantajları var. Buna karşın, minyatür robotlar için en büyük dezavantajlardan bir tanesi robotların hareket kabiliyetlerinin çok sınırlı olması. Çoğu minyatür robot, boyutları oldukça küçük olduğundan engel tırmanmada ve aşmada başarısız, dolayısıyla engebeli yüzeylerde kullanım için uygun değiller.
Makine Mühendisliği Bölümü’nden Dr. Öğr. Üyesi Onur Özcan’ın liderliğini yaptığı Bilkent Üniversitesi araştırmacıları engelleri benzerlerine göre çok daha kolay geçebilen bir minyatür robot ürettiler. Engel geçmede karşılaşılan sorunları gövdenin esnekliği yani yumuşaklığı ile çözmeyi başardılar. Dr. Özcan projedeki hipotezlerini “Minyatür robotumuzu yumuşak malzemelerden esnek olarak ürettik bu sayede robotun bu esneklikten aynı fareler ya da böcekler gibi engel geçerken yararlanabileceğini düşündük” olarak açıkladı.
Araştırmacıların SQuad adını verdikleri avuç içi boyutlarındaki bu minyatür yumuşak dört bacaklı robot, polidimetilsiloksan (PDMS) isimli bir polimerden üretilmektedir. Robot C harfi şeklindeki yumuşak bacaklarını dört adet direk akım motoru ile çevirerek hareket etmektedir. Literatürdeki çoğu yumuşak robot, esnek malzemelerle entegrasyonu kolay olduğundan pnömatik eyleyicilerle tasarlanıyor. Ancak bu tarz pnömatik eyleyiciler bir basınçlı hava kaynağı gerektirdiğinden robotun boyutlarının küçültülmesi ya da bir kabloya bağlı olmadan çalıştırılması çoğu zaman mümkün olmuyor. SQuad tasarımında ise araştırmacılar minyatürleştirmeye izin veren direk akım motorlarını gövde esnekliği ile kolay engel geçmeyi sağlayan yumuşak malzemelere entegre ederek hem yumuşak robotlar alanından hem de mobil robotlar alanından iki avantajlı tasarımı bir araya getirmeyi başarmışlar.
Çalışmada ortaya konulan en önemli sonuç gövde esnekliğinin engel geçme üzerindeki olumlu etkisidir. Esnek gövdeli robot kendi boyunun neredeyse bir buçuk katı yüksekliğindeki bir engele tırmanabilirken esnek robotla aynı tasarıma sahip sert malzemeden üretilmiş robot kendi boyundan daha küçük engellerde takılmaktadır. C harfi şeklindeki bacakların engel geçmedeki başarısı düşünüldüğünde bu sonuç oldukça çarpıcı. Geçilebilen engel yükseklikleri arasındaki temel fark gövdenin esnekliği sayesinde elde edilmektedir.
Dr. Özcan robotun potansiyel kullanım alanlarını şu şekilde tanımlıyor: “Geçebildiğimiz engel yükseklikleri düşünüldüğünde bu tarz bir esnek robot üzerine küçük bir kamera yerleştirilerek boru hatlarının içi gibi ulaşımı zor alanların denetlenmesinde ya da yine bir kamera veya mikrofon eklentisiyle depremler sonrası bina enkazları altında kalanları tespit edilmesinde kullanılabilir. Robotumuzun boyutları onun oldukça küçük açıklıklardan geçebilmesini bunun yanında esnek yapısı robotun kendi kesit alanından daha küçük yerlerden sıkışıp geçebilmesini ve düzensiz yüzeylerde yürüyebilmesini sağlayacaktır.”
SQuad isimli esnek robotun üretildiği yumuşak robot projesi TÜBİTAK tarafından 1003 programı dahilinde 216M195 proje kodu ile desteklenmektedir.
Bu çalışma ile ilgili detaylı bilgiyi içeren makaleye aşağıdaki bilgilerle erişilebilir.
IEEE Robotics and Automation Letters, DOI: 10.1109/LRA.2020.2982354