Bir grup mühendis kâğıt ve Shrinky dinks (ısıtıldığında küçülen klasik bir çocuk oyuncağı) kullanarak, insan mühadalesi olmadan, 4 dakikada kendi karmaşık şekline girebilen ve sürünen robot tasarladı. Science’da yayımlanan bu gelişme, çevre ile etkileşebilen karmaşık makineleri çabuk ve ucuza inşa etme ile tasarım ve montaj işlemlerinin çoğunu otomatikleştirme potansiyeli taşıyor. Yöntem, doğada aminoasitlerin doğrusal dizilimlerinin karmaşık fonksiyonlarla kompleks proteinleri katlayarak kendini birleştirmesinden ilham alıyor. Bu ilerleme genelde robot üretebilme yollarının kapsamını genişletmek amacıyla sıra dışı uygulamalar için potansiyel taşıyor.
Çalışma ekibinden, Harvard Üniversitesi Wyss Enstitüsü’nde biyolojik esinli mühendislik çalışan Rob Wood ve gene Harvard’da Uygulamalı Bilimler ve Mühendislik Okulu’nda profesör olan Charles River, “Bir robotun kendi montajını yapması ve bir fonksiyonu gerçekten yerine getirmesi, yıllardır peşinde koştuğumuz bir kilometre taşıdır” diyorlar. Ekip, Wyss Enstitüsü, SEAS ve MIT’den mühendisler ve bilgisayar bilimcilerinden oluşuyor.
SEAS’ta doktorasını sürdüren Sam Felton “Bir sandviç gibi birbiri arasına konulmuş düzinelerce robotik uydudan bir kâğıt topu hayal edin, bunlar uzaya gönderilebilirler ve orada kendiliğinden birleşebilirler, fotoğraf çekebilir, bilgi toplayabilir ve daha pek çok şey yapabilirler” diyor.
Bu robotlar son birkaç yılda takım tarafından yapılan bir dizi ilerlemenin zirvesi. Önce, kendini katlarken hâlâ insan müdahalesine ihtiyaç duyan, basılmış robotik tırtıl (“printed robotic inchworm”) geliştirilmişti, daha sonra kendiliğinden birleştikten sonra bir kişinin reaksiyonunu etkinleştirmesine ihtiyaç duyan, kendiliğinden katlanan lamba yapılmıştı. Kendini inşa eden ve insan müdahalesi olmadan bir fonksiyonu yerine getiren bu yeni robot bir ilk.
Felton, “Biz burada tek levha içine yerleştirilmiş elektromanyetik bir sistem oluşturduk” dedi. Takım en iyi tasarım ve katlama deseni bilgisine ulaşmak için bilgisayar kullandı, yaklaşık 40 prototipten sonra Felton ayağa kalkabilen ve yürüyebilen bir tanesine odaklandı. Felton sayfayı sıvı mürekkep, bir lazer makine ve elleriyle imal etti.
Karar verilen tasarımı birleştirmek, tek bir kâğıt parçasının katlanarak karmaşık yapılara dönüştüğü, antik Japon sanatı origaminin gücüne güvenen bir yöntemle sadece 2 saat civarında zaman alıyor. Origamiden ilham alan bu yaklaşım, takımın karmaşık makineleri birleştirmek için kullanılan geleneksel “somun ve cıvata” yöneliminden kaçınmasını sağladı.
Felton, robot beyni gibi davranan tek katman levhayla başladıklarını, oradan levhaya iki motor, iki batarya ve bir mikrokontrolör eklendiğini söyledi.
Levha, strafor (polystyrene) da denilen “shrinky dinks” ile kâğıttan oluşan ve ortasında esnek bir devre bütünü olan bir kompozittir. Levha ayrıca özel açılarda katlanmak üzere programlanmış menteşeler içerir. Her menteşe, mikrokontrolörlerden gelen komutla ısı üreten iç devrelere sahiptir. Isı, kompozitin adım adım kendini katlamasını tetikler.
Menteşeler yaklaşık 4 dakika sonra soğuyunca, robotu dayanıklı hale getirmek için, strafor sertleşir ve mikrokontrolör robota bir saatte bir milin onda biri kadar hızla sürünmesi için sinyal gönderir. Bütün olay bir AA alkali pilin enerjisi kadar enerji harcar.
Zaman ayarlı mevcut robot, katlanmaya başlamak için bataryası doldurulduktan sonra on saniye bekliyor. Felton, “Sıcaklık ve basınç gibi çevresel etkileri kullanarak robotun katlanmasını tetikleyecek mekanizmayı kolay bir şekilde tasarlayabiliriz” diyor.
Felton, “Bu sürecin en önemli zorluklarından birinin robotun düzgün bir şekilde kapanmadan önce ısınmaya meyilli olması ve bir lambanın tükettiği akımın 10 katı akım tüketmesidir” diyor. “Bu temel aşamaya dayanarak geliştirebileceğimiz büyük bir yöntem var” diye ekliyor: Bu yöntemi daha sağlam hale getirmek ve aktifleşmek için daha az ısıya ihtiyaç duyan, şekil hafızalı polimerlerin farklı tiplerini denemeyi planlıyor.
Bu, 3D yazıcıyı tamamlayan ve aynı zamanda çabuk ve pahalı olmayan robotik parçaları üretmek için büyük vaatler sunan, fakat elektriksel parçaları birleştirmeye karşı durduğu için fonksiyonel prototip üretimi uzun zaman alan bir yöntem.
Wood, bu işin uzun erimli hayalinin, herkesin ihtiyaç duyduğunda, her gün evin ve bahçenin süpürülmesinden, komşunun gaz kaçağının tespitine kadar geniş bir yeteneği olan bir robota sahip olması olduğunu söylüyor. “Neye ihtiyacın varsa oldukça temel terimlerle tanımlayabilmeli ve bir saat içinde robotuna sahip olabilmesin” diyor Wood. Wyss Enstitüsü yöneticisi Dr. Don Ingber bu gelişmeyi, “Katı, büyük, yer işgal eden ve gün içinde sürekli aynı görevi tekrar eden günümüz robotu önemini hızlıca yitirecek” diye yorumluyor
