SQuad: Yürüyüp engellere tırmanabilen minyatür bir robot

Türkiye’de Bilkent Üniversitesi’ndeki araştırmacılar son zamanlarda yumuşak yapısal malzemelerden yapılmış SQuad adlı dörtlü bir robot yarattılar. IEEE Robotik ve Otomasyon Mektuplarında yayınlanan bir makalede sunulan bu benzersiz robot, mevcut minyatür robotlardan daha esnektir ve bu nedenle çevresindeki engelleri tırmanmak veya atlamak için daha iyidir.

TechXplore’a yaptığı açıklamada, araştırmayı yürüten araştırmacılardan Onur Özcan, “Neredeyse on yıldır minyatür robotlar üzerinde çalışıyoruz. ” Dedi. “Minyatür robotlar daha az malzeme gerektirdiklerinden ucuz olma gibi birçok avantaja ve sınırlı alanlara erişebilmelerine rağmen birçok avantaja sahip olsalar da, en büyük dezavantajlarından biri, özellikle engebeli arazilerde hareket kabiliyetlerinin olmamasıdır.”

Küçük robotlar, çevrelerinde hareket ederken kolayca takılma eğilimindedir, çünkü yükseklikleri tırmanmalarına veya engellerden kaçınmalarına izin vermez. Özcan ve meslektaşları ‘vücut uyumu’ olarak bilinen bir ilke uygulayarak bu sınırlamanın üstesinden gelmeye çalıştılar.

Özcan, “Minyatür robotlarımızı yumuşak yaparak, tıpkı böcekler veya fareler gibi çoğu biyolojik sistem gibi engelleri aşmak için vücut uyumlarından yararlanabileceklerini düşündük.” Dedi.

Araştırmacılar tarafından geliştirilen avuç içi ve dört ayaklı robot SQuad, öncelikle polidimetilsiloksan (PDMS) gibi yumuşak malzemelerden üretilmiştir. Robot ayrıca, dönüşlerini sağlayan entegre DC motorlu yumuşak C-şekilli bacaklara sahiptir.

Özcan, “Çoğu yumuşak robot pnömatik aktüatörler kullanılarak üretiliyor.” Dedi. “Bu aktüatörler yumuşak malzemelerle çok güzel bir şekilde çalışıyor ve entegre oluyorlar, ancak sık sık robotları hantal yapan ve bazen de hareketsiz hareketlere izin vermeyen sıkıştırılmış bir hava kaynağına ihtiyaç duyuyorlar. İki dünyanın en iyisini bir araya getiren bir robot tasarlamak istedik; yumuşak malzemelerle uyumlu yumuşak malzemeler üretmenin yanı sıra, minyatürleştirmeyi ve bağımsız hareketsizliği kolayca etkinleştiren DC motorlar gibi düzenli aktüatörler de kullanıyor. “

Araştırmacılar, robotlarının hareket deneylerini sert bir malzemeden yapılmış aynı robotla karşılaştırarak bir dizi deneyde değerlendirdiler. SQuad, diğer robotu önemli bir farkla geride bıraktı ve engelleri çok daha etkili bir şekilde tırmandı.

Dikkat çekici bir şekilde, Özcan ve meslektaşları tarafından geliştirilen robot, vücut yüksekliğinden 1,44 kat daha uzun engellerin üstesinden gelebilir. Öte yandan, karşılaştırdıkları sert robot, ancak vücut yüksekliğinin 0.88 katı olan engellerin üzerine başarılı bir şekilde tırmanabildi.

Ozcan, “Ölçeklenebilir engel yüksekliğinde gözlemlediğimiz fark, SQuad’ın vücut uyumundan kaynaklanıyor.” Dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Böyle bir iyileştirme ile bu robotu muayene amacıyla (gemiye küçük bir kamera eklenmiş olarak) veya yıkılmış bir binanın altında hayatta kalanları bulmak için kullanabileceğimizi düşünüyoruz (yine hayatta kalanları tespit etmek için bir kamera ve mikrofon entegre edebilirsiniz).

Gelecekte Ozcan ve meslektaşları tarafından geliştirilen robot, karada çeşitli basit görevleri tamamlayabilirdi. Yüksek esnekliği, vücuda uyumu ve engelleri tırmanma kabiliyeti, aynı zamanda küçük açıklıklardan geçmesine ve örneğin bir binanın yıkıldığı bir alanda yapılandırılmamış veya engebeli arazide hareket etmesine izin verebilir.

Araştırmacılar şimdi robotlarının performansını ve hareket kabiliyetlerini geliştirmeyi amaçlayan birkaç ek çalışma planlıyorlar. İlk olarak, SQuad’ın yürüyüşünü ve hareketlerini artırabilecek teknikleri araştırmayı planlıyorlar. Ayrıca minyatür robotlar oluşturmak için kullanılabilecek uygun özelliklere sahip yeni polimerler geliştirmeyi ve sentezlemeyi planlıyorlar. Bu yeni malzemeler, robotlarının hareket becerilerini artırabilir veya doğrudan robotlarının gövdesine entegre edilecek yumuşak sensörler oluşturmak için kullanılabilir.

“Tasarımımızı sürekli güncelliyoruz,” dedi Özcan. “Robotumuzun enine kesitinden daha küçük açıklıklardan geçmesini sağlamak için bir vücut kasılma mekanizması ekliyoruz. Farelerin davranışlarına benzeyecek şekilde kısa açıklıklarla kısaca büzülecek ve geçecek. Ayrıca robotlar üzerinde de çalışıyoruz. dinamik modeli anlamak lokomosyonunu daha iyi bir şekilde minyatür ve yumuşak robotların.”