Minik düğüm robotları zıplıyor, uçuyor ve tohum ekiyor

Pensilvanya Üniversitesi'ndeki bilim adamlarından oluşan bir ekip, düğüm benzeri yapısını çözerek kendini havaya fırlatan ve bir rotor kanadı boyunca hareket eden küçük bir robot geliştirdi. Robot, robotun indiği yere ekilen bir bitki tohumunu içerebilir.

Düğümlü lifler genellikle pasif bir şey olarak görülür. Ancak Pensilvanya Üniversitesi'nde malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü Shu Yang, esneklik ve malzeme dikkatli bir şekilde seçilirse düğümün kendisinin aktif bir sistem haline geldiğini açıklıyor. Araştırma ekibi, Science dergisinde yayınlanan “Hızlı ve çeşitli sıçrama ve uçuş hareketleri için bana dokunma düğüm topolojilerinin programlanması” adlı çalışmada yazdıkları gibi, bir milimetreden daha ince Kevlar'dan yapılmış bir fiberden ve bir sıvı kristal elastomerden (LCE) oluşan bir robot oluşturmak için bundan yararlandı.

“Programlanabilir” atlama sistemi

Robotun iki farklı malzemesi farklı görevleri yerine getiriyor: Kevlar çekirdeği gerekli sertliği sağlıyor ve onu çevreleyen elastomer esneklik sağlıyor. Elde edilen birkaç milimetre uzunluğundaki kompozit elyaf daha sonra düğümlenir. Bu, elastik enerjinin sistemde depolanmasına neden olur. Kullanılan malzemelerin kombinasyonuna bağlı olarak, 60 ila 90 °C arasında ısı sağlandığında, örneğin güneş ısısından, düğüm er ya da geç bağımsız olarak açılabilir. Bunun nedeni, LCE kapağının ısı altında büzülmesi ve düğümün gevşemesine ve çözülmesine neden olmasıdır.

Kinetik enerji daha sonra saniyenin çok küçük bir bölümünde serbest bırakılır ve robotu yaklaşık iki metre havaya fırlatan atlama benzeri bir harekete dönüştürülür. Araştırmacılar, malzeme kombinasyonunu, düğüm topolojisini ve fiberin ön bükümünü ayarlayarak reaksiyon süresini ve sıçramanın gücünü “programlayabiliyor”. Düğümün türü gerçekleştirilen uçuş hareketini belirler. Basit bir üst düğüm eğilme hareketiyle sonuçlanır, sekiz şeklinde bir düğüm ise dönüşle sonuçlanır. Daha karmaşık düğüm şekilleriyle ilave hareket biçimleri oluşturulabilir.

Bilim insanları, küçük robota, akçaağaç tohumuna benzer, uçuşun daha stabil olmasını ve havada daha uzun süre kalarak daha uzağa uçabilmesini sağlayan yaprak benzeri bir yapı kazandırdı. İnerken, lif kendini neredeyse dikey olarak yere çarpıyor ve o kadar yüksek bir basınç yaratıyor ki, beraberinde taşınan bir tohum büyük bir umutla ekilebiliyor.

Şu an itibariyle robot, temel fizibiliteyi ortaya koymayı amaçlayan bir model sistemdir. Robotun biyolojik olarak parçalanması için pratik versiyonların çevre dostu bileşenlerden oluşması gerekir. Bilim insanları ayrıca robotun güneş ışığının daha az olduğu bölgelerde de kullanılabilmesi için aktivasyon sıcaklığını düşürmenin yollarını arıyor.

(olb)