Çevrelerine Adapte Olabilen Akıllı Mikrorobotlar
Belki yakın bir gelecekte çok minik robotları yutup bu robotların vücudumuzdaki herhangi bir hedef bölgeye gerekli ilaçları veya etken maddeleri taşımalarına izin vereceğiz. Görsel Telif: EPFL / ETHZ 2019
EPFL ve Zürih ETH işbirliği ile yürütülen yeni bir araştırma ile bu artık çok daha mümkün.
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne’dan Selman Sakar ve Eidgenössische Technische Hochschule Zürich’ten (ETH Zürich – Zürih Federal Teknoloji Enstitüsü) Bradley Nelson tarafından yönetilen yeni araştırmada bakterilerden ilham alınarak, akıllı ve biyouyumluluğu (biocampatible) yüksek oldukça esnek mikrorobotlar üretildi.
Sıvılar içerisinde yüzerek hareket edebilme yeteneğine sahip olan ve şekillerini -gerekli olduğu zaman- modifiye edebilen bu mikrorobotlar, buun sayesinde dar kan damarlarının içinden geçebilecek ve doku ve sistemlerin oldukça derinlerine kadar kesintisiz yolculuk edebilecekler. Bu yolculuğun oldukça hızlı bir biçimde gerçekleşebileceğini de öne süren araştırmacılar, robotların manevra yeteneklerinin hıza ve dönüşlere de olanak verdiğini belirtti.
Hidrojel nanokompozitlerden yapılan bu robotlar içlerinde de manyetik nanoparçacıklar barındırmaları dolayısıyla elektromanyetik alan tarafından yönlendirilme yeteneğine de sahipler.
Science Advances‘ta yayımlanan araştırmada, bilim insanları robotun şeklinin yoğun sıvılarda dahi hareketini sağlarken nasıl değişeceğini belirledikleri programlamayı yapmak için geliştirdikleri metodu açıkladı.
Dahili Zeka
Laura-Anne’e göre, bizlerin aklına robot dendiğinde koca ve kütleli makinalar geliyor ve bunların kompleks bir takım sistemlerle donatılmış olduğunu, elektronikler, sensörler ve hatta aktüatörler barındırdıklarını canlandırıyoruz. Ancak mikroskobik ölçekte robotlar bu sandığımızdan oldukça farklı yapı, şekil ve donanımlara sahip olabiliyor.
Minyatürize robotlar üretmenin oldukça fazla zorluğu da var elbette ama bilim insanları bu zorlukları da aşmanın türlü yollarını her geçen gün bulmaya devam ediyor. Özellikle de lokomosyon stratejileri, yani robotların bahsi geçen tüm hareket kabiliyetlerini sağlayan katlanma kıvrılma, bükülme veya uzayıp kısalma gibi birçok özellik gömülü elektronik sistemlerle değil artık mini robotlara işlenmiş olan zeka ile kazandırılıyor.
Sakar, ürettikleri robotaların özel bir kompozisyon yani madde içeriği ile yapıya sahip olduğunu ve hatta bu sayede içinde bulundukları sıvıya göre kendilerini adapte ederek hareketlerini kesintisiz ve sıvının yoğunluğu ve de kompozisyonuna uygun olarak devam ettirebildiklerini belirtiyor. Örneğin, sıvının akışkanlığı veya ozmotik basıncında bir değişiklik ile karşılaşırlarsa şekillerini ve hızlarını kontrol ederek manevra kabiliyetlerini korumaya böylelikle hareket yönünün kontrolünün kaybolmamasını sağlıyorlar.
Tüm bu değişebilme yetenekleri aslında birer deformasyon anlamına geliyor ve bu deformasyonların tamamı da önceden programlanabiliyor. Bu da yine performansın maksimize edilmesini ve üstelik bunun sensörler aktüatörler ve diğer elektronik sistemler kullanılmadan yapılması sağlanıyor.
Bu robotlar elektromanyetik alan veya kendi kıvrımları üzerinden geçen sıvının akışının kontrol edilmesi ile kontrol edilebiliyor. İki şekilde de minik robotlar olabilecekleri en uygun ve verimli şekilde hareket sağlayabilecek şekle bürünüyor.
Çevresel koşulların değişimine göre şekillerini değiştiren ve bu adaptasyon ile hayatta kalabilen birçok canlıyı doğa hali hazırda evrimleştirmiş bulunuyor. Bahsi geçen bu temel prensip bu araştırmadaki mikrorobotların dizaynında bir ilham ve konu mankeni olarak alındı.
Tüm bu gelişmiş etkililik ile birlikte, bu minyatürize yumuşak mikrorobotlar oldukça makul fiyatlara da üretilebilecek. Araştırmacılar şimdilik hala bu minik robotçukların çok daha karmaşık sıvılarda (tıpkı insan vücudundaki kan ve lenf sıvıları gibi) bozunmadan, deforme olmadan ve zarar vermeden hareket edebilmelerini ve tüm performanslarının geliştirilmesine odaklanmış durumda.
Baran Bozdağ
- H.-W. Huang, B.J. Nelson, F.E. Uslu, M.S. Sakar, P. Katsamba, E. Lauga. Adaptive locomotion of artificial microswimmers. Science Advances, 2019 DOI: http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaau1532
- Mediacom, Laura-Anne Pessina, Smart microrobots that can adapt to their surroundings, 18 Ocak 2019, https://actu.epfl.ch/news/smart-microrobots-that-can-adapt-to-their-surround/
BilimFili.com: "Çevrelerine Adapte Olabilen Akıllı Mikrorobotlar"