“Elektriksel aktif hidrojelin yumuşak robotik ve biyomedikal alanlarında kullanımı bulunmaktadır”

Makale Özeti - Randall Marsh

Yumuşak robotik kalamar ve deniz yıldızı gibi deniz canlılarından oldukça ilham almış hızla gelişen yeni bir robotik dalı. Bu yeni robotları kontrol etmek için geliştirilmiş ışıkla kontrol edilen bir hidrojel zaten bulunmaktaydı. Ancak Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacılar yumuşak robotik gelişimini elektriksel aktif hidrojeller ile yeni bir seviyeye taşıdı.

İyonbaskı Nedir?

Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar elektrik alanlarını kullanarak iyonları lokal olarak kalıplayarak hidrojelleri iki ve üç boyutta kalıplama ve hareket ettirme yeteneği olan iyonbaskı isimli yeni bir metod geliştirdi.Hidrojelleri kalıplama, yapılaştırma, şekillendirme ve hareket ettirme yetenekleri biyomimetik, yumuşak robotik ve biyomalzeme alanları için oldukça önemli.

İyonik bağlama jelin lokal mekanik özelliklerini değiştirerek kalıp kabartmalarını indüklemesine neden olur ve bazı durumlarda hızlı katlanmaya sebep olabilecek kadar yüksek lokal strese neden olur. Bu iyonbaskılanmış kalıplar aylarca kararlı kalabilir, ayrıca iyonbaskılama süreçleri jeli bir şelatör (chelator) içine daldırarak tamamiyle tersine çevrilebilir. Mekanik şablonlanmış hidrojeller programlanabilir zamana ve uzaya bağlı şekil değişiklikleri gösterebilirler ve cisimleri havada ve suda hafifçe manipüle edebilen yumuşak eyleyicilere yeni bir sınıf olarak eklenmişlerdir.

Kaynak Linkler:

http://ionoprinting.com/

http://www.nature.com/ncomms/2013/130802/ncomms3257/fig_tab/ncomms3257_F1.html

http://www.gizmag.com/electrically-charged-hydrogel-soft-robotics/28576/

Video – http://youtu.be/9SXWJP1KK-8

MIT, Harvard ve Seul Ulusal Üniversitesi’nden araştırmacılar, peristaltik hareket yaparak ilerleyen bir yumuşak toprak solucanı robot tasarladılar. Robot yüzeyde toprak solucanı gibi sürünerek ilerleyebiliyor. Robot tamamıyla yumuşak malzemelerden yapıldığı için, robot oldukça dayanıklı. Robot çekiçle aldığı darbelere ya da üzerine basılmasına rağmen umursamazca ilerlemeye devam ediyor.

Toprak solucanı robot, gövdesini oluşturan esnek yumuşak tüp nedeniyle “Meshworm” olarak adlandırılmış. Araştırmacılar robotun ilerleme metodunu uygulamak için nikel ve titanyum alaşımı bir SMA (shape memory alloy – şekil hafızalı alaşım) “yapay kas” üretmişler. Bu yapay kas sıcaklığa maruz kalınca uzuyor ve böylece gövde üzerinde segmentler halinde bir dalga oluşuyor. Bu alaşımın vücut boyunca periyodik olarak ısınması ve soğuması sayesinde robot zemin üzerinde ilerleyebiliyor.

Linkler

http://web.mit.edu/newsoffice/2012/autonomous-earthworm-robot-0810.html
Youtube Videosu – http://youtu.be/EXkf62qGFII

Yumuşak robot hava kaslarında beni rahatsız eden bir şey var. Ancak bu tasarımların gün geçtikçe daha da iyi olduklarını inkar etmemek gerek. Bu robotlar gün geçtikçe gerçekten “iş yapmaya”  başladılar. Örneğin videodaki Harvard’da geliştirilen yumuşak robot, sadece yürümekle kalmıyor, aynı zamanda farklı yürüyüş stilleri uygulayabiliyor.

Robotun üzerinde hiç sert malzeme yok. Robotu isterseniz çekiçle ezebilirsiniz ancak bu şekilde çalışmasını engelleyemezsiniz ve bu sadece fikrin bir kısmı. Diğer kısmı ise yumuşak robotların kendilerini dar aralıklardan geçmek için daraltabilirler. Bu sayede katı parçaları bulunan robotların giremediği alanlara kolaylıkla girebilirler.

Harvard’da George M. Whiteside’ın labında geliştirilen bu yumuşak robot, diğer yumuşak robotlardan yürüme, sürünme ve kayma gibi birden fazla ilerleme stilini uygulayabilme yeteneği ile ayrılıyor. Bu ilerleme stillerinin her biri eklemlere sırasıyla 10psi basınçlı hava göndererek sağlanıyor. Elastomer parçaları şişirerek ya da söndürerek geçici sert durumlar yaratılabiliyor.

Harvard’lı geliştiricilerin makalelerinde anlattığına göre, yumuşak robot tasarımında kalamar ve denizyıldızı gibi sert iç iskeleti olmayan hayvanlardan etkilenilmiş. Ekip yumuşak robotların bir diğer avantajını ise basit tip eyleyici hareketleriyle çok karmaşık hareketler yapmanın mümkün olması olarak açıklıyor.

http://youtu.be/2DsbS9cMOAE