ABD’deki Rice Üniversitesi’nden araştırmacılar, elektronik devre ya da kabloya ihtiyaç duymadan sadece lazer ışınlarıyla uzaktan kontrol edilebilen bir robotik kol geliştirdi. Bu yenilikçi sistem, cerrahi implantlardan hassas nesneleri taşıyan endüstriyel robotlara kadar pek çok alanda devrim yaratabilir.
Yumuşak robotlar alanında önemli bir adım olan bu çalışma, akıllı malzemeler, makine öğrenimi ve optik kontrol sistemlerini bir araya getiriyor. Araştırma, Advanced Intelligent Systems dergisinde yayımlandı.
Geliştirilen robotik kol, azobenzen sıvı kristal elastomer adlı ışığa duyarlı bir polimerden üretildi. Bu malzeme, üzerine mavi lazer ışığı tutulduğunda büzülüyor ve karanlıkta eski haline geri dönüyor. Üstelik bu işlem yalnızca saniyeler içinde gerçekleşiyor. Malzemenin bu hızlı tepkisi, robot kolunun gerçek zamanlı kontrolünü mümkün kılıyor.
“Malzememiz, bir çiçek sapının güneşe yönelmesi gibi lazer ışığına doğru bükülüyor,” diyor araştırmanın başyazarı, doktora mezunu Elizabeth Blackert.
Sonsuz Hareket Kabiliyeti
Araştırmacılar, lazer ışığını birçok küçük ışın demetine bölerek kolun farklı noktalarına yönlendirebilen bir mekansal ışık modülatörü kullandı. Bu teknik sayesinde kolun istenilen bölgesi hassas biçimde bükülebiliyor. Bu yapı, geleneksel robotlardaki sınırlı hareket kabiliyetini ortadan kaldırarak sonsuz serbestlik derecesine sahip bir sistem yaratıyor.
Makine öğrenimi sayesinde sistem, hangi ışık desenlerinin hangi hareketleri oluşturduğunu öğrenerek operatörün karmaşık komutlar vermesine gerek bırakmıyor. Takım, sınırlı sayıda lazer ışık kombinasyonu ile denemeler yaparak bu verileri konvolüsyonel sinir ağı (CNN) ile eğitti. Böylece sistem, istenilen hareketi elde etmek için hangi ışık deseninin gerektiğini kendi başına belirleyebiliyor.
Cerrahiden Endüstriye Geniş Uygulama Alanı
Geleneksel robotlar genellikle sabit yapılar ve eklemlerle sınırlıyken, yumuşak robotlar insan vücudu gibi esnek hareketler sağlayabiliyor. Bu teknoloji özellikle biyomedikal cihazlar, minimal invaziv cerrahi sistemler ve kırılgan materyallerle çalışan endüstriyel robotlar için büyük potansiyele sahip.
“Yumuşak robotlarda en büyük zorluk, genellikle ya kablolu olmaları ya da sadece önceden tanımlı işlevlere sahip olmalarıydı,” diyor Rice Üniversitesi’nde malzeme bilimi ve nano mühendisliği profesörü Hanyu Zhu.
“Bu sistem, uzaktan ve isteğe göre programlanabilir ilk örneklerden biri.”
Mevcut prototip yalnızca iki boyutlu hareket edebiliyor. Ancak ekip, gelecekte üç boyutlu hareketler sağlayabilecek gelişmiş versiyonlar üzerinde de çalışıyor. Bu sayede robotik sistemler daha doğal, uyumlu ve güvenli bir hale gelebilir.
