Seramikler, Yumuşak Robotikte Dokunma ve Sıcaklık Duyularını Genişletmek İçin Anahtar mı?

İster beğenin ister beğenmeyin, bir sonraki iş arkadaşınız bir robot olabilir. Bugün, daha fazla insan otonom makinelerle birlikte çalışıyor. Bu cihazlar, öğeleri sıralamaktan cerrahi operasyonlar yapmaya kadar çeşitli görevleri tamamlamak için idealdir. Bu nedenle, bu cihazların çevrelerini daha iyi anlayabilmeleri için duyuların kapsamını genişletme talebi güçlüdür.

İnsan eline benzer şekilde nesneleri hissedebilen ve manipüle edebilen robotlar yolda. Yakın zamanda, Empa mühendislerinden bir grup, hissedebilen robotlar kavramını bir adım daha ileri taşıdı. Seramiğin, robotların sıcaklık, dokunma, basınç ve daha fazlasını hissedebilen cihazlar yaratmanın anahtarı olabileceği hakkında bilmeniz gereken her şey burada.

Akıllı Seramik Çalışması

Advanced Intelligent Systems dergisinde yayınlanan “Sensor-Embedded Muscle for Closed-Loop Controllable Actuation in Proprioceptive Biohybrid Robots”¹ adlı çalışma, mühendislerin hissedebilen robotik bileşenler oluşturmak için gelişmiş seramikleri nasıl kullandıklarını detaylandırıyor. Makalede, mühendisler elektriksel darbeler ve robotik yüzeye doğrudan entegre edilen sensörleri kullanan yapay his cihazlarının yaratımına derinlemesine giriyor.

Yumuşak Seramikler

Projeyi anlamak için önce seramiklerin birçok farklı biçimde geldiğini fark etmeniz gerekir. Dekorasyon ya da mutfak eşyaları aklınıza gelse de, yüksek performanslı seramikler de vardır. Bu birimler elektrik iletir ve günümüzde birçok elektronik cihaz için sağlam bir yapı sağlar. Özellikle, araştırmacılar farklı seramikleri deneyerek davranışlarını ve yeteneklerini kaydetmeye çalışarak çalışmalarına başladı.

Deneyler sırasında ekip, bu malzemeyi alıp küçük parçacıklara ayırma sürecini detaylandırdı. Parçacıklar daha sonra bir termoplastik matrise gömüldü. İlginç bir şekilde, gömme işleminin doğru bir şekilde tamamlanmasını sağlamak için profesyonel bir 3D yazıcı kullanıldı. Ardından, esnek plastik manipüle edilerek mühendislerin malzemenin farklı elastikiyet ve konumlardaki davranışını kaydetmeleri sağlandı.

Yüksek Performanslı Seramik Testi

Yumuşak sensör malzemeleri, sıcaklık, gerinim, basınç veya nemi kaydedip kaydedemeyecekleri test edildi. Bu cihazlar, farklı duyuları elektriksel darbelerle kaydedebildi. Buradan ekip, seramik alan matrisini alıp bir protez el oluşturmak için kullandı.

Protez El

Protez el, yumuşak sensörlerin doğruluk ve hassasiyetini test etmek için kullanıldı. Özellikle, elde kullanılan sensörler ısı ve basıncı kaydedecek şekilde tasarlandı. Ayrıca, malzeme elin diğer parçalarına göre konumunu belirleyebiliyordu. Çalışma, ekibin uygulanan basıncı hissedebilen ve başka bir kişiye dokunduğunda bile tepki verebilen bir el yaratmada başarılı olduğunu sonucuna vardı.

Robot Derisi

Araştırmacıların bir sonraki adımı robot derisi oluşturmaktı. Ekip, çok katmanlı bir seramik matris oluşturarak işe başladı. Matris, dokunma ve sıcaklık değişimlerini izlemek için özel bir katmanlı düzenlemeye sahip seramik parçacıklarla dolduruldu. Bu robotik deri, insan derisine benzer bir görünüm ve his sağlamak üzere tasarlandı, bu da insanlara yakın çalışan robotlar için akıllı bir seçenek haline getiriyor. Buradan ekip, bir AI modeli geliştirmeye başladı.

Akıllı Protez

Bir AI modeli, ortam ve koşullara göre elin tepkilerini kontrol eder. Özellikle, AI modeli 4500 ölçüm ve kas hareketi kullanılarak eğitildi. Bu eğitim, ETH Zurich ve Tokyo Üniversitesi mühendisleriyle gerçekleştirildi. Protez, doku bütünleşik piezoresistif sensörler kullanarak cihazın hareketten enerji üretmesini sağlar ve batarya ihtiyacını ortadan kaldırır.

Sonuçlar

Çalışmanın sonuçları, bir robotun insanlarla güvenli bir şekilde birlikte çalışabilecek şekilde nasıl geliştirilebileceğini tam olarak gösteriyor. Bu cihazlar, birine çarptıklarında bunu algılayabilir ve geri çekilerek yaralanmaları önleyebilir. Ayrıca, sistemin AI’sı her etkileşimden sürekli öğrenerek, hissedebilen ilk proprioseptif biohibrit robot olmasını sağlıyor.

Potansiyel Uygulamalar

Bu teknoloji için birçok uygulama bulunmaktadır. Gelişmiş AI sistemlerini hissedebilen robotlarla birleştirmek, daha güvenli makinelerin geliştirilmesine yol açacak. Bu birimler, yalnızca insanlar tarafından yapılabilen görevleri tamamlayabilecek. Ayrıca, çevrelerini algılayıp koşullara göre hareketlerini ayarlayabildikleri için daha çok yönlü olacaklar.

Yumuşak Robotik

Yumuşak robotik, geleneksel yöntemler yerine yumuşak malzemeler kullanan cihazlardır. Yumuşak robotlar birçok biçimde gelir. Örneğin, robotik ayırıcılar meyve ve diğer hassas ürünleri alıp zarar vermeden taşımak zorundadır. Bu cihazlar, dokunma duyarlı bir deri ve insan elleri gibi çalışmasını sağlayan diğer modifikasyonların tanıtımıyla büyük bir yükseliş görecek.

Yumuşak robotlar, birkaç nedenden dolayı son zamanlarda ilgi çekti. Size çarptıklarında zarar vermezler. Ayrıca, bu cihazlar genellikle şekillerini değiştirerek zorlu arazileri geçebilir. Bu gelişme, yumuşak robotların yakında sıcaklık ve basıncı hissedeceklerini garanti eder.

Sağlık

Birçok firma robotik cerrahlar konusunda uzmanlaşmıştır. Bu cihazlar, birimi yönlendirmeye yardımcı olmak için hassasiyet ve optik sensörler kullanarak çalışır. Basınç ve sıcaklık sensörlerinin tanıtılması, bu robotların hastanın durumuna uyumlu olarak daha karmaşık ameliyatlar yapmasını sağlayacaktır.

Özellikle, akıllı protezler milyonlarca hastanın yaşam kalitesini artırabilir. Bu yeni nesil ürünler birden fazla duyuyu birleştirerek hastaya doğal bir deneyim sunabilir. Ayrıca, bu teknolojiyi beyin kontrolörlerindeki son atılımlarla birleştirdiğinizde, hastaların yerine geçen protezlerin orijinallerinden daha yetenekli olduğu bir gün görebilirsiniz.

Arama ve Kurtarma

Yumuşak robotlar, arama ve kurtarma sektöründe özel bir amaç bulmuştur. Bu cihazlar, insanların erişiminin genellikle mümkün olmadığı zorlu ortamları geçebilir. Yılan gibi kıvrılabilir veya küçük böcek şeklinde şekillendirilebilirler. Etkileyici bir şekilde, bu cihazlar zaten felaket bölgelerinde kullanılarak hayat kurtarmaya yardımcı oldu. Robotlar, tehlikeli felaket bölgelerine girerek diğer müdahalecilerden önce çok ihtiyaç duyulan yardımı sağlayabilir.

Gelecekte, bu cihaz ihtiyaç duyan kişileri tespit edip hayati fonksiyonlarını rutin olarak tarayabilir, kurtarıcılara hastanın durumu hakkında önemli veriler sunar. Ayrıca, bu robotlar yaralı kişiyi kurtarmak için en iyi rotayı değerlendirmek amacıyla kullanılacak; cihaz, kurtarıcılara ısı ya da kimyasal gibi tehlikeler hakkında uyarı verebilir.

Tarım

Dünyanın çiftçileri verimliliği artırmanın kolay yollarını sürekli arıyor. Dünya nüfusu arttıkça, çiftçiler artan talebi karşılamak için yenilik yapmaya devam ediyor. Yumuşak robotik, ekin hazırlama, ekim, hasat ve gıda kalitesini kontrol etmede yardımcı olabilir. Bu cihazlar, AI sistemlerini entegre ederek yeteneklerini daha da geliştirebilir ve bir meyvenin olgun ya da çürük olduğunu yüksek doğrulukla belirleyebilir.

Araştırmacılar

Empa’nın Yüksek Performanslı Seramik Laboratuvarı çalışmaya öncülük etti. Ekip, AI destekli protez uzuv geliştirmek için Cambridge Üniversitesi ile çalıştı. Şimdi ekip, çabalarını genişleterek daha gelişmiş robotikler yaratmayı ve AI model yeteneklerini artırmayı hedefliyor.

Bu Araştırmadan Yararlanabilecek Şirketler

Robotik sektörü yükselişte. Bu nedenle, önümüzdeki yıllarda daha fazla birimin üretim hatlarına girmesini bekleyebilirsiniz. Robotlar risk ve maliyetleri azaltır, kaliteyi artırır. Sonuç olarak, daha fazla işletme onları entegre etmek istiyor. İşte önümüzdeki aylarda bu araştırmadan en iyi şekilde yararlanabilecek ideal konumda bir şirket.

Zebra Technologies

Zebra Technologies (ZBRA ) 1969 yılında piyasaya girdi, başlangıçta Data Specialties Incorporated olarak. Şirketin kurucuları Ed Kaplan ve Gerhard Cless, kullanıcı deneyimini geliştirecek ve yenilikçi çözümler sunacak bir yazılım ve donanım firması kurmak istediler. Barkod tarayıcısı sunan ilk firma olmak da dahil olmak üzere birçok teknolojiyi öncülük etmeyi başardılar.

1986 yılında şirket, Zebra Technologies adıyla yeniden markalaştı. Bugün, robotik, hizmetler ve yazılım çözümleri sunan popüler bir sağlayıcıdır. Özellikle, fetch100 Roller ve fetch100 Shelf, üretim tesislerinde dolaşabilir, kutuları otonom olarak ayırıp teslim edebilir. Robot zaten dünya çapında kullanılmakta ve yüksek değerlendirmeler almaktadır.

Zebra Technologies, portföyünüze eklemek için birkaç nedenden dolayı akıllı bir seçimdir. Birincisi, şirket uzun süredir yükselişte. 2002 Forbes dergisinin “Amerika’nın En İyi 200 Küçük Şirketi” listesinde diğer ödüllerle birlikte yer almıştır.

Şirketin hissesi ZBRA, yıl boyunca kayda değer ve istikrarlı bir büyüme gösterdi. Piyasa değeri 19,808 milyar dolar ve F/K Oranı (TTM) 51,82. Bu büyüme, şirketin yeni ürünler piyasaya sürmesi ve robotik ve AI sistemlerine girişimlerinin bir kombinasyonu sayesinde gerçekleşti.

Robotikte Seramikler

Robotikte yüksek performanslı seramiklerin kullanımı, piyasayı ileride değiştirecek. Bu çalışma, robotların insanlara benzer bir şekilde hissetebilecek şekilde kurulabileceğini gösteriyor; bu da onların insanlarla daha az riskle birlikte çalışmasını ve verimliliği artırmasını sağlıyor. Bu nedenle, gelecekte bir robotik iş arkadaşına hazırlıklı olmalısınız.

Diğer harika robotik projeler hakkında şimdi öğrenin.

Çalışma Referansı:

^{1. Filippi, M., Balciunaite, A., Georgopoulou, A., Paniagua, P., Drescher, F., Nie, M., Takeuchi, S., Clemens, F., & Katzschmann, R. K. (2024). Sensor-embedded muscle for closed-loop controllable actuation in proprioceptive biohybrid robots. Advanced Intelligent Systems. https://doi.org/10.1002/aisy.202400413}