Robotik Doğadan Nasıl Bir İpucu Alabilir?

Robotlar ve robot bilimi, bilim kurgu yazarları için bir eğlence kaynağı olmaktan, insan toplumu için bir gelişim aracı olmaya kadar uzun bir mesafe kat etti. 

2016 ile 2028 yılları arasında küresel robotik pazarının yaklaşık 23 milyar ABD dolarından 45 milyar ABD dolarına kadar. Başlangıçta robot teknolojisinin endüstriyel alanlarla sınırlı kalacak bir şey olduğu düşünülüyordu. 

Tam tersine, robotik pazarının yarısından fazlası artık hizmet robotlarından oluşuyor. Robotlar günümüzde otomotiv endüstrisinde, kimya endüstrisinde, elektrik/elektronik endüstrisinde, gıda endüstrisinde, tıp endüstrisinde ve daha pek çok alanda geniş kullanım alanı bulmaktadır. Daha yenilikçi bir şekilde, robotik sağlayıcıları bunun tarım, ev işleri ve eğlence gibi daha geleneksel alanlarda kullanılmasını sağlıyor. 

Robot biliminin rolünün birçok geleneksel alanda dönüştürücü olduğu doğru olsa da, etrafımızdaki dünyadan bir iki şey öğrenebilir mi? Bugün robot biliminin doğadan ipucu alabileceği senaryolara yakından bakacağız. 

Biyo-Esinli Robotik, Whirligig Böceklerinden Kendini Nasıl Zenginleştirebilir?

Dünyanın en hızlı yüzen böceği olarak bilinen Whirligig böcekleri, saniyede 100 metrelik bir ivmeye ve saniyede 100 vücut uzunluğuna, yani saniyede 1 metreye varan hıza ulaşabilir. Peki bu hıza ve ivmeye nasıl ulaşıyorlar?

Onların uçuş stratejisi şuydu: araştırmacılar tarafından incelendi ve Current Biology dergisinde yayınlandı. Çalışma, 'Whirligig Beetle, En Hızlı Böcek Yüzmesi İçin Kaldırma Tabanlı İtişi Kullanıyor' başlığını taşıyordu. 

Araştırmada farklı açılarda senkronize edilmiş iki yüksek hızlı kamera kullanıldı. Çıktı, uçuş mekanizmasını detaylandıran videoydu: kaldırmaya dayalı itme kuvveti. İtme hareketi su yüzeyine dik olarak yürütüldüğü için pervaneye benzer şekilde çalışıyordu. Mekanizma sürtünmeyi ortadan kaldırmaya yardımcı olur ve daha yüksek hız için daha fazla momentum sağlar. 

Bu bulgu neden önemli? Kaldırmaya dayalı itme kuvvetinin büyük ölçekli organizmalarda zaten tanımlandığı doğru olsa da, bu çalışma bu olgunun 1 santimetre kadar düşük bir uzunluk ölçeği için geçerli olduğunu göstermektedir. 

Tarım ve Yaşam Bilimleri Fakültesi Biyoloji ve Çevre Mühendisliği Yardımcı Doçenti Chris Roh'a göre bu keşif, öncelikle doğru fiziği tanımlamak ve daha sonra robot bilimi oluştururken bu fiziği korumaya çalışmak için biyo-esinli robot bilimi ve diğer mühendislik topluluklarına hitap ediyor. . 

Daha spesifik olarak Roh, bu fenomenin, fırıldakların kaldırma kuvveti üreten tahrik mekanizmalarından yararlanılarak çok daha küçük ve daha esnek olabilen mürettebatsız robotik gemilerin geliştirilmesinde kullanım alanı bulabileceğine inanıyor. Amerika Birleşik Devletleri, mürettebata konukseverlik sunmanın getirdiği kısıtlamalardan kurtulacak bu tür tekneler geliştirme sürecinde. 

Bu araştırma bizi robot bilimine yeni bir açıdan bakmaya teşvik ediyor. Doğadan ipuçları almak ve bunları tersine mühendislikle hayata geçirmek her zaman mümkündür. insan-mekanik tasarımlar. Doğa/insan ve makine arasındaki bu sinerjinin birkaç örneğine daha rastladık. 

Yumuşak Robotiğin Geleceği Olarak Selamlanan Ahtapottan Esinlenen Robot

2016 yılında Sant'Anna'nın BiyoRobotik Enstitüsü'nde (Pisa, İtalya) profesör olan Cecilia Laschi tarafından yaratıldı. Ahtapottan ilham alan robot Son derece esnekti ve o zamana kadar geliştirilen diğer yumuşak robotların çoğundan çok daha fazla hassasiyet ve doğrulukla çevresine tepki verebiliyordu. Laschi'nin sözleriyle:

"Bu nispeten yeni araştırma alanı, robotların neler yapabileceği ve nerede yararlı olabileceği konusundaki fikirlerimizi alt üst etme potansiyeline sahip."

Çok daha az hesaplama gücüne ihtiyaç duyan ve engebeli arazilerde hareket etme konusunda çok daha becerikli olan robot, sıvıyı çekip daha sonra vücudundan dışarı atabiliyordu. Sekiz bacağının tamamını kullanarak dalgalı deniz yatağında koşarak geçebilir. 

Robot, elektriğe maruz kaldığında bükülen elektroaktif polimerlerden yapılmıştı. Robot, 2016 yılı başlarında Akdeniz'de başarılı bir test gerçekleştirdi. Geliştirilmesi, yumuşak robotik alanı o zamandan bu yana çok daha fazla ilerleme kaydettik. 

Bir örnekte, 2017'de, Harvard Üniversitesi Octobot'u icat etti, tüm mekanik bileşenlerinin benzer yumuşak sistemlerle değiştirildiği yumuşak bir robot. 3 boyutlu olarak basılmıştı ve gaz yakıtlı pnömatikle çalıştırılan, güç ve hareket kontrolünü kolaylaştıran gömülü kanallara sahipti. 

Ahtapottan ilham alan gelişmelerin yanı sıra, biyo-ilham alan robotlar diğer hayvanları da taklit etti. Örneğin École Polytechnique Fédérale de Lausanne mühendisleri, Semender'in hareketini taklit eden bir robot geliştirdi. 

Başka bir araştırma ekibi yılanlardan ilham aldı. Karmaşık ve karmaşık arazilerden geçebilme özellikleri nedeniyle bu robotlar, uzay araştırmalarında faydalı olabilir. 

Pleurobot ve Snakebot: Karmaşık Hareketleri Mümkün Hale Getiren Robotik

The Pleurobot ilham alıyor Semender'in hareketinden. Robotun suyun içinde ve dışında kaymasına yardımcı olan benzersiz bir omurgalıya sahiptir. 11 omurga segmenti vardır. Vizyon açısından robotun geliştirilmesi, insan omuriliğinin çalışma şeklinin yanı sıra beynin onunla etkileşime girme şeklini de yeniden uyarmayı amaçlıyordu. 

Bir Semenderin hareketini bir robot aracılığıyla taklit etmek çok önemli bir atılımdı çünkü semenderler aynı hareketi yaparak emeklemeden yürüyüşe, yüzmeye geçebilirler. Sadece hızı değiştirir. Bu tür yenilikler, makinelere ve robotlara uygulandığında dönüştürücü ve devrim niteliğinde olabilir. 

Öte yandan Snakebot, Carnegie Mellon Üniversitesi'nden bir grup araştırmacının buluşuydu. Zorlu arazilerde, molozların arasından ve engellerin etrafından geçerken bir yılanın hareketini taklit edecek bir robot geliştirmeyi amaçladılar. Robot 37 inç uzunluğunda ve 2 inç çapındaydı ve 16 eklemi vardı. En son bildirilene göre NASA, bu robotları uzay araştırma projelerinde kullanmıştı. 

Bu gelişmeler ve daha pek çok gelişmeyle birlikte, biyo-esinli robotik olarak da bilinen, doğadan ilham alan robotlar büyüdü. Mühendislik öğrenimi alanında dünyanın en beğenilen ve saygı duyulan kurumlarından biri olan Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, biyo-esinli robotik kursu makine mühendisliği bölümüne bağlıdır. 

Ders, "robot bilimi, protez ve insana yardımcı teknolojiler gibi çeşitli robotik araştırma alanlarına uygulanabilir prensip çıkarımına vurgu yaparak, biyo-esinli tasarıma disiplinler arası bir yaklaşımı" teşvik etmeyi amaçlamaktadır.

Sadece büyük kurumlar bununla ilgilenmiyor, aynı zamanda büyük ölçekli teknoloji şirketleri de biyo-esinli robotik konusuna büyük bir heyecanla dahil oluyor. Örneğin, Hyundai tarafından 2021 yılında 1.1 milyar ABD doları tutarında bir anlaşma değerlemesi ile satın alınan bir şirket olan Boston Dynamics, birçok zor görevi yerine getirmek için bir köpeği kopyalayan bir robot geliştirdi. Dört ayaklı makineye Spot adı verildi. 

1. Boston Dynamics'in Spotu: Bir Köpeği Kopyalayan Dört Ayaklı Robot

Gibi geliştirildi başsız sarı köpek, Nokta, yazan Boston Dynamics, yokuş yukarı tırmanabiliyor ve merdivenlerden çıkabiliyordu. Cihaz 74,500 ABD Doları karşılığında geldi. Fabrikaları, şantiyeleri ve tehlikeli ortamları denetlemek gibi birçok amaca hizmet ediyordu; merdivenleri tırmanabiliyor ve hatta buralarda gezinebiliyordu. 

Spot artık müdahale olmadan 24/7 çalışabilecek durumda. Kendini otonom olarak şarj edebilir ve yeni engellerin etrafında dinamik olarak yeniden planlama yapabilir. Resmi rakamlara göreSpot robotlar bugüne kadar 1,000'den fazla müşteriye ulaştı. 

Spot, imalat, enerji ve doğal kaynaklar, inşaat, akademi, eğitim ve devlet dahil olmak üzere bir dizi sektöre hitap etmektedir. 

Hyundai'den sonra anlaşmasını kapattı Boston Dynamics'i devralmak için şirkette yüzde 80 hisseye sahipti. SoftBank, bağlı ortaklıklarından biri aracılığıyla geri kalan yüzde 20'nin kontrolünü elinde tutuyordu. 

Hyundai konsolide raporunu yayınladı finansal tablolar Şirket, 2022'de kazandığı milyon cinsinden 21 Kore Wonu'na kıyasla önemli bir artışla 2023'de 6,126,969 Kore Wonu kazandı. 2022'de ödenen temettüler 3,782,498 milyon oldu. 

2. ABB'nin SevenSense'i Satın Alması: Doğadan Esinlenen Robotların Geliştirilmesinde Bir Atılım

İNCİR, bir başka küresel robotik yiğit, kısa süre önce satın alındı Sevensense, İsviçreli bir start-up endüstriyel robotların hareketliliğini artırma konusunda uzmanlaşmıştır. Daha spesifik olarak SevenSense, fabrika alanının her yerine gitmek üzere bitkilerin etrafında manevra yapmak için göz ve beyin işlevlerine sahip sensör ve yapay zeka destekli robotik sistemler geliştiriyor ve üretiyor. 

Çözümler, genellikle sabit manyetik şeritlerden yararlanan, tedarik edilen üretim hatlarıyla sınırlı kalmayacaktır. Bu robotlar 2 ton malzemeyi saniyede 1.5 metre hızla kaydırabiliyor. Altı kamerayla geliyorlar. ABB'nin robotik ve ayrık otomasyon başkanı Sami Atiya'ya göre: 

“Eski sistemde örneğin 100 metrelik bir üretim hattını değiştirmeniz, yeni bir üretim hücresi eklemeniz gerektiğinde robotun yönünü değiştirmek imkansızdı. Artık bunu rahatlıkla yapabiliriz.”

En son göre mevcut mali raporABB'nin yıllık geliri 29.4 ABD dolarıydı 2022'deki 28.9 milyar ABD dolarına kıyasla 2021'de milyar dolar.

3. Yamaha'nın İnsan Sürücüsünden Esinlenen Motobot'u

Sadece deniz hayvanları ve dört ayaklı dostlarımız değil, robotlar da biz insanlardan ipuçları alıyor. Yamaha'nın benzersiz projesi, Motobot, otonom kullanım için değiştirilmemiş bir aracı çalıştıracak ideal bir insansı robot yaratmayı hedefliyor. Motobot, araç hızı, motor devri, makinenin tutumu ve benzeri parametrelerden veri alarak aracı otonom olarak çalıştırabiliyor. 

Yamaha Motobot'u, makine konumu tanıma yeteneklerine sahip olması ve bir yarış pistinde ve motosikletin performansının sınırlarını aşmak için en iyi çizgilerde kararlarını daha ihtiyatlı bir şekilde alması için yüksek hassasiyetli GPS, sensörler vb. ile güçlendirmeyi planlıyor. 

Yamaha, Motobot'u geliştirmek için önde gelen küresel araştırma enstitüsü olan SRI International ile ortaklık kurdu. Vizyon, robot kontrolü ve insan-makine arayüzü oluşturma gibi MOTOBOT'un geliştirilmesinde aktif olan temel teknolojilerden ilham ve bilgi almaktır. 

2022 Mali Yılı için mevcut en son yıllık raporuna göre Yamaha, 408 milyardan fazla Japon Yeni yıl 43 milyar Japon Yeni temel faaliyet karı elde etti. 

Sonsuz Gelişmelerin Listesi

Sınırlı süremiz içerisinde, robot biliminin doğadan önemli ölçüde ilham aldığı, oyunun kurallarını değiştiren çok sayıda örneği tartışabiliriz. Ancak mevcut araştırma yayınları üzerinde yapılan bir araştırma, bunun buzdağının sadece görünen kısmı olduğunu gösteriyor. Robotik, bir çalışma, araştırma, geliştirme ve uygulama akışı olarak doğadan önemli ölçüde yararlanmıştır ve bunu yapmaya devam edecektir. 

Örneğin robotik dronlar kuşlardan önemli ölçüde ilham alıyor. Kuşlar, yalnızca uçuş mekanizmalarıyla değil, aynı zamanda drone'ların kötü havalarda ve sert rüzgarlarda etkili bir şekilde uçmasına da ilham veriyor. 

Dalış kuşları yaratılışına öncülük etti Sudaki Mikro Hava Aracı (AquaMAV) Imperial College London'daki Hava Robotik Laboratuvarı'nda. Bu AquaMAV'ler suya yüksek hızlarda dalabilir, tekrar ortaya çıkabilir ve suyu bir jet aracılığıyla dışarı atabilir. Bu çözümler, kurtarma görevlerini gerçekleştirmek için su örneklerinin toplanması veya su altında keşif yapılması da dahil olmak üzere çeşitli durumlarda kullanım alanı bulmaktadır.

Kelebekler, mikrobotlara, daha fazla uçmalarına ve kazaları önlemelerine yardımcı olabilecek özel bir kanat yapısına sahip olma konusunda ilham verdi. 

Daha önce tartıştığımız şirketlerden biri olan Boston Dynamics'in Atlas adında başka bir robotu var. akıllı iki ayaklı insansı. 

Jessiko, suda ilerlemek için yüzgeçleri kullanan bir su altı robotudur. DelFly Micro, adından da anlaşılabileceği gibi sineklerden ilham alan, 3.07 gramlık, kanat çırpan bir robottur. Dünya aynı zamanda kaplumbağalardan ilham alan 3D baskılı, dört ayaklı yumuşak robotların ortaya çıkışına da tanık oldu. 

Doğada milyonlarca hayvan ve böcek var. Bu hayvan ve böceklerin evrimsel yetenekleri, onlara inanılmaz şeyler yaptırıyor. İnsanlar istisna değildir. Bu bedenlerin nasıl çalıştığını öğrenmek robotlar için birçok fırsatın kapısını aralayacaktır. 

İnsanların riskli yerlere gitmesini gerektiren pek çok görev bu robotlar aracılığıyla yapılabilecek. Bu robotlar yalnızca bu görevleri yerine getirmekle kalmıyor, aynı zamanda bunları daha büyük bir hız ve verimlilikle, çok daha ustalık ve doğrulukla yapabiliyor. İnsan beyninin en iyi yaptığı şeyi yapması için daha fazla zaman yaratmak amacıyla birçok tekrarlanan görevi yerine getirmeye yardımcı olabilir: uygarlığı ileriye taşıyacak yeni şeyler düşünmek ve yaratmak. 

En iyi on robotik şirketinin listesi için buraya tıklayın.