ESA'nın radyasyona dayanıklı robot tırtılları tek bir aktüatörle geziniyor

Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) gezegen keşfine yönelik Keşif programının bir parçası olarak Göteborg Üniversitesi, biyolojik bir tırtıla benzer şekilde hareket eden, tırtıl şeklinde, motorsuz, esnek, yumuşak bir robot geliştirdi. Harekete yönelik bu yaklaşım, robotun zorlu çevre koşulları altında geçilmez arazilerde bile hareket etmesine ve örneğin dar boşluklardan geçmesine olanak tanır.

Yumuşak robotlar esnek ancak duyarsız oldukları için sıcak, aşırı soğuk, nem ve radyasyon gibi zorlu koşullarda kullanılabilecekler. Öte yandan, elektrik motorlarıyla tahrik edilen mafsallara sahip sert robotlar bu iş için pek uygun değil. Bu tür robotlar belirli bir miktarda bakım gerektirir; eğer uzun bir süre boyunca çalışmaları gerekiyorsa ve gezegensel keşifler için bakımı yapılamıyorsa özellikle optimal değildir.

Tek elastomer aktüatörlü sürünme

Robot tırtılının merkezi bileşeni bir aktüatördür. Bir dielektrik elastomerden (Dielectic elastomer aktüatör – DEA) oluşur ve yapay bir kas oluşturur. Esnek, ince polimer iplikçik, iki uyumlu elektrot arasına gömülür. Gerilme uygulandığında radyal olarak daralır ve tekrar genişler. Prensip olarak aktüatör biyolojik kasa benzer şekilde davranır. Avantajları: Yapay kas önemli ölçüde deforme olabilir, hızlı tepki verebilir, enerjiyi verimli bir şekilde depolayabilir ve tekrar serbest bırakabilir.

Göteborg Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, robotik tırtılda DEA'nın (Rolled DEA – RDEA) eksenel olarak büzülebilen ve genişleyebilen yuvarlanmış bir versiyonunu kullanıyor. Bu, robotun gerekli tırtıl benzeri hareketini sağlar. Bu, robotun yalnızca tek bir aktüatörle ileri doğru hareket edemeyeceği, aynı zamanda karmaşık kontrol elektroniği olmadan her yöne kontrol edilebileceği anlamına gelir.

Bunu yapmak için bilim insanları, oluk desenlerine sahip 3D baskılı alt tabakalardan yapılmış farklı yüzeyler üzerinde bir dizi hareket testi gerçekleştirdi. Robotun “bacakları” desenlere bağlandı ve böylece robot kendisini oluk yönüne göre hizaladı. Oluk deseninde farklı açıları gösteren alt tabakalarla yapılan sistematik testler, robotun tek bir aktüatöre sahip olmasına rağmen hassas bir şekilde sola ve sağa yönlendirilebildiğini gösterdi. Ancak kontrolsüz ortamlarda dahi yön değiştirebilmesi için robotun pasif kontrolünün yanı sıra aktif kontrole de sahip olması gerekir.

Dayanıklı ve az bakım gerektiren

Paletli robotta kullanılan malzeme hasarlara karşı da oldukça dayanıklı olup, yüksek ve düşük sıcaklıklara dayanabilmektedir. Robot aynı zamanda oldukça az bakım gerektirir. Mars gibi diğer gezegenlerde de işini yapabilmesi için araştırmacılar onu bir dereceye kadar radyasyona dayanıklı hale getirdiler. Bunu yapmak için aktüatörde tek duvarlı karbon nanotüplerden (SWCNT) yapılmış esnek elektrotlar kullandılar. Silindirik nanomalzeme, hataya dayanıklı özelliklere sahip, haddelenmiş bir grafen katmanından oluşur. Bir simülasyon, fiziksel hasara ve kısmen de Mars radyasyonuna, özellikle de 10 MeV enerjili alfa ve proton parçacıklarına karşı koruma sağladığını göstermişti.

(olb)