Araştırmacılar sessiz robotlar için elektroakışkan güçle çalışan kaslar geliştiriyor

MIT Medya Laboratuvarı ve İtalya'daki Politecnico di Bari'den bir araştırma ekibi, robotlarda yumuşak aktüatör olarak kullanılabilecek yapay bir elektroakışkan kasını ortaklaşa geliştirdi. Kaslar, pompalar aracılığıyla basınç değişiklikleriyle hareket ettirilir, sessizce çalışır ve bu nedenle daha sessiz robotlar yapılabilir.

Robotik aktüatörlerdeki yapay kaslar genellikle yüksek çalışma sesleri üreten ağır hidrolik sistemler tarafından çalıştırılır. Ancak elektrikle çalışan ve sessizce çalışan yapay kaslar, insansı robotların ağır uzuvlarını yeterince hızlı hareket ettiremeyecek kadar zayıftır.

MIT Medya Laboratuvarı ve Poitecnico di Bari'deki araştırmacılar, kas demetleri halinde birleştirilebilen elektroakışkan yapay lifli kaslar geliştirdiler. Bilim adamları, Science Robotics dergisinde yayınlanan “Elektroakışkan lif kasları” adlı çalışmada sessiz çalıştıklarını, tepkisel olduklarını ve robotlar için aktüatörleri çalıştıracak kadar güçlü olduklarını yazıyor.

Geliştirdikleri kas sistemi elektrohidrodinamik prensiplere dayanmaktadır. Bireysel kas lifleri yaklaşık 2 mm inceliğinde tüplerden oluşur. Kapalı sisteme basınç altında zaten verilmiş olan bir dielektrik sıvı içerirler. Bu basınç uygulamaya bağlı olarak özel olarak ayarlanabilir. Elektrikle çalışan pompalar tarafından sıvıya milimetre aralığında bir yük verilirse, ortaya çıkan iyonlar sıvıyı da kendisiyle birlikte taşır. Bu, yapay kas liflerini hareket ettiren daha fazla basınç ve akış yaratır. Daha sonra sessizce çalışırlar ve 0,3 saniyeden daha kısa reaksiyon süresiyle kas benzeri performansa sahiptirler.

Farklı uygulamalar için özel olarak düzenlenmiş kas telleri

Ancak bireysel kas liflerinin kullanım amacına göre özel olarak düzenlenmesi gerekir. Ayrıca zıt yönde çalışan kaslar oluşturmak için zıt yönlerde çalışan kas telleri oluşturulabilir. Örneğin, bir kolu bükmek gibi, kasılan biceps ve esneyen triseps oluşturabilirsiniz. Araştırmacılar farklı kas konfigürasyonları oluşturmayı başardılar. Örneğin, hafif nesneleri saniyede 180 mm hızla ve 0,3 saniyeden kısa tepki süresiyle kaldırabilen kaslar geliştirdiler. Başka bir derlemede araştırmacılar, 4 kg'lık bir nesneyi yaklaşık 30 mm kaldırabilecek bir kas yarattılar. Bu, kullanılan yapay kasın ağırlığının yaklaşık 400 katına denk geliyor. Kas liflerinden örülmüş bir kas, robot kolunu 40 derecelik bir açıyla hareket ettirebildi ve bir insan tokalaşmasını yeniden yaratmaya yetecek kadar kuvvet üretebildi.

Bu basınç uygulamaya bağlı olarak ayarlanabilir. Elektrikle çalışan pompalar tarafından sıvıya milimetre aralığında bir yük verilirse, ortaya çıkan iyonlar sıvıyı da kendisiyle birlikte taşır. Bu, yapay kas liflerini hareket ettiren daha fazla basınç ve akış yaratır. Daha sonra sessizce çalışırlar ve 0,3 saniyeden kısa düzenleme süresiyle kas benzeri bir performansa sahiptirler.

(olb)