Robotik, Doğadan İlham Alarak Nasıl İlerleyebilir

Bilim kurgu yazarları için bir eğlence kaynağı olmaktan insan toplumunun gelişimi için bir araç haline gelmeye kadar, robotlar ve robotik uzun bir yol kat etti. 

2016 ile 2028 yılları arasında küresel robotik pazarının neredeyse US$23 milyar seviyesinden 45 milyar ABD dolarının üzerine çıkması bekleniyor. Başlangıçta robotik, yalnızca endüstriyel alanlarla sınırlı kalacak bir şey olarak düşünülüyordu. 

Aksine, robotik pazarının yarıdan fazlası artık hizmet robotiklerinden oluşuyor. Robotlar günümüzde otomotiv, kimya, elektrik/elektronik, gıda, tıp ve daha birçok sektörde geniş kullanım buluyor. Daha yenilikçi bir şekilde, robotik sağlayıcıları bu teknolojiyi tarım, ev işleri ve eğlence gibi daha geleneksel alanlarda da kullanılmasını sağlıyor. 

Robotik’in birçok geleneksel alanda dönüştürücü bir rol oynadığı doğru olsa da, çevremizden bir iki şey öğrenebilir mi? Bugün, robotik’in doğadan ilham alabileceği senaryolara yakından bakacağız. 

Biyomimetik Robotik, Dönen Böceklerden Nasıl Zenginleşebilir

Dünyanın en hızlı yüzme böceği olarak bilinen Whirligig (dönen) böcekleri, saniyede 100 metre ivme ve vücut uzunluğunun saniyede 100 katı, yani tam olarak 1 metre/saniye gibi bir azami hıza ulaşabilir. Peki bu hıza ve ivmeye nasıl ulaşırlar?

Uçuş stratejileri araştırmacılar tarafından incelendi ve Current Biology dergisinde yayınlandı. Çalışma, ‘Whirligig Beetle Uses Lift-Based Thrust for Fastest Insect Swimming.’ başlığını taşıyordu. 

Araştırma, farklı açılardan senkronize iki yüksek hızlı kamera kullandı. Çıktı, kaldırma temelli itiş mekanizmasını detaylandıran bir videoydu: kaldırma temelli itiş. Bu, bir pervane gibi çalışıyor ve itiş hareketi su yüzeyine dik olarak gerçekleşiyor. Mekanizma sürüklemeyi azaltıyor ve daha yüksek hız için daha fazla momentum sağlıyor. 

Bu bulgu neden önemlidir? Kaldırma temelli itişin büyük ölçekli organizmalarda zaten tanımlandığı doğru olsa da, bu çalışma fenomenin 1 santimetre gibi çok küçük bir ölçeğe de uygulanabildiğini gösteriyor. 

Tarım ve Yaşam Bilimleri Fakültesi Biyolojik ve Çevre Mühendisliği Yardımcı Profesörü Chris Roh’a göre, bu keşif biyomimetik robotik ve diğer mühendislik topluluklarını önce doğru fiziği tanımlamaya, ardından bu fiziği robotik tasarımında korumaya yönlendiriyor. 

Daha spesifik olarak, Roh bu fenomenin insansız robotik gemilerin geliştirilmesinde kullanılabileceğini, bu gemilerin Whirligig’lerin kaldırma üreten itiş mekanizmalarından yararlanarak çok daha küçük ve esnek olabileceğini düşünüyor. Amerika Birleşik Devletleri, mürettebat konforu gibi kısıtlamalardan bağımsız gemiler geliştirme sürecinde. 

Bu araştırma, robotik’e yeni bir bakış açısı kazandırıyor. Doğadan ilham almak ve bunları insan-mekanik tasarımlara tersine mühendislik yapmak her zaman mümkündür. Doğa/insan ve makine arasındaki bu sinerjinin daha fazla örneğini bulduk. 

Ahtapot İlhamlı Robot, Yumuşak Robotik’in Geleceği Olarak Övgü Aldı

2016 yılında İtalya, Pisa’daki Sant’Anna BioRobotik Enstitüsü’nden Profesör Cecilia Laschi tarafından oluşturulan ahtapot ilhamlı robot, son derece esnekti ve çevresine önceki yumuşak robotlardan çok daha yüksek duyarlık ve hassasiyetle tepki verebiliyordu. Laschi’nin sözleriyle:

“Bu nispeten yeni araştırma alanı, robotların neler yapabileceği ve nerelerde faydalı olabileceği konusundaki fikirlerimizi altüst etme potansiyeline sahiptir.”

Daha az hesaplama gücü gerektiren ve engebeli arazilerde hareket etmede çok daha yetenekli olan robot, sıvı çekip vücudundan dışarı atabiliyordu. Sekiz bacağını kullanarak engebeli deniz tabanında koşabiliyordu. 

Robot, elektriğe maruz kaldığında şekil değiştiren elektro-aktif polimerlerle inşa edildi. Robot, 2016 başlarında Akdeniz’de başarılı testler yaptı. Gelişimi, yumuşak robotik alanının o zamandan beri çok daha fazla ilerlemesine yardımcı oldu. 

2017 yılında, Harvard Üniversitesi Octobot’u geliştirdi, tüm mekanik bileşenleri benzer yumuşak sistemlerle değiştirilmiş bir yumuşak robot. 3D yazıcıyla üretilmiş ve güç ve hareket kontrolünü sağlayan gömülü kanallara sahipti; gazla çalışan pnömatik sistemle çalışıyordu. 

Ahtapot ilhamlı gelişmelerin yanı sıra, biyomimetik robotik başka hayvanları da taklit etti. Örneğin, École Polytechnique Fédérale de Lausanne mühendisleri, bir semerkantın (salamander) hareketini taklit eden bir robot geliştirdi. 

Başka bir araştırma ekibi yılanlardan ilham aldı. Karmaşık ve engebeli arazilerde hareket edebilme özellikleri sayesinde bu robotlar uzay keşfinde faydalı olabilir. 

Pleurobot ve Snakebot: Karmaşık Hareketleri Mümkün Kılan Robotik

Pleurobot bir semerkantın hareketinden ilham alır. Su içinde ve dışında sürünmesini sağlayan benzersiz bir omurgaya sahiptir. 11 omurga segmenti vardır. Görüş açısından, robotun geliştirilmesi insan omurilik fonksiyonlarını ve beynin onunla etkileşimini yeniden canlandırmayı amaçladı. 

Semerkantın hareketini bir robotla taklit etmek kritik bir atılımdı çünkü semerkantlar aynı hareketi yaparak sürünme, yürüyüş ve yüzme arasında geçiş yapabilir; sadece hızı değiştirirler. Bu tür yenilikler, makinelerde ve robotlarda devrim niteliğinde dönüşümler sağlayabilir. 

Snakebot ise Carnegie Mellon Üniversitesi araştırmacılarının bir beyni. Zorlu arazilerde, enkazda ve engellerin etrafında sürünerek hareket eden bir yılanın hareketini taklit eden bir robot geliştirmeyi amaçladılar. Robot 37 inç uzunluğunda ve 2 inç çapında, 16 eklemliydi. Son raporlara göre, NASA bu robotları uzay keşif projelerinde kullandı. 

Bu gelişmeler ve daha fazlasıyla, doğadan ilham alan yani biyomimetik robotik, büyük bir alan haline geldi. Dünyanın en saygın mühendislik eğitim kurumlarından biri olan Massachusetts Institute of Technology (MIT), mekanik mühendislik bölümü altında bir biyo-ilhamlı robotik kursu sunuyor. 

Kurs, “biyo-ilhamlı tasarıma disiplinlerarası bir yaklaşımı teşvik etmeyi, çeşitli robotik araştırma alanlarına uygulanabilir ilkelerin çıkarılmasına vurgu yapmayı” amaçlamaktadır; örneğin robotik, protez ve insan destekli teknolojiler. 

Sadece büyük akademik kurumlar değil, büyük ölçekli teknoloji şirketleri de biyo-ilhamlı robotik konusunda büyük bir heyecanla yer alıyor. Örneğin, Hyundai tarafından 2021’de 1,1 milyar ABD doları değerinde satın alınan Boston Dynamics, bir köpeği taklit eden bir robot geliştirdi; bu robot birçok zor görevi yerine getirebiliyor. Dört ayaklı makine Spot olarak adlandırıldı. 

1. Boston Dynamics’ Spot: Bir Köpeği Taklit Eden Dört Ayaklı Robot

Boston Dynamics tarafından, kafasız sarı köpek gibi geliştirilen Spot, yokuş tırmanabilir ve merdivenlerde hareket edebilir. Cihaz 74.500 ABD doları fiyatla satıldı. Fabrikalar, inşaat sahaları ve tehlikeli ortamların denetimi gibi birçok amaç için hizmet verdi; merdivenleri tırmanabilir ve hatta onlarda dolaşabilir. 

Spot artık 24X7 çalışabiliyor, müdahale gerektirmiyor. Kendini otonom olarak şarj edebiliyor ve yeni engeller etrafında dinamik olarak yeniden planlama yapabiliyor. Resmi rakamlara göre, Spot robotları bugüne kadar 1.000’den fazla müşteriye ulaştı. 

Spot, üretim, enerji ve doğal kaynaklar, inşaat, akademi ve eğitim, ve hükümet gibi çeşitli sektörlere hizmet veriyor. 

Hyundai, Boston Dynamics’ı devralmak için anlaşmasını kapattıktan sonra, şirketin %80 hissesine sahip oldu. SoftBank, bir bağlı kuruluşu aracılığıyla kalan %20’lik kısmı kontrol ediyor. 

Hyundai, 21 Mart 2023’te 2022 yılına ait konsolide finansal raporlarını yayınladı. Şirket 2022’de 6.126.969 milyon Kore Wonu kazandı; bu, 2021’deki 3.782.498 milyon Kore Wonu’na göre önemli bir artış. 2022’de dağıtılan temettüler 7.207 milyon oldu. 

2. ABB’nin SevenSense Satın Alımı: Doğa İlhamlı Robotların Gelişmesinde Bir Atılım

ABB, bir diğer küresel robotik dev, yakın zamanda endüstriyel robotların hareketliliğini artırmaya odaklanan İsviçreli bir start-up olan Sevensense’i satın aldı. Daha spesifik olarak, SevenSense sensör ve yapay zeka destekli robotik sistemler geliştiriyor; bu sistemler göz ve beyin işlevlerine sahip ve fabrikadaki tüm alanlarda hareket edebiliyor.

Çözümler, genellikle sabit manyetik şeritler kullanan mevcut üretim hatlarıyla sınırlı kalmayacak. Bu robotlar, 2 ton malzemeyi saniyede 1,5 metre hızla taşıyabilir. Altı kameraya sahiptirler. ABB’nin robotik ve ayrık otomasyon başkanı Sami Atiya’ya göre:

“Eski sistemde, örneğin 100 metre uzunluğunda bir üretim hattını değiştirmek, yeni bir üretim hücresi eklemek gerektiğinde robotu yönlendirmek imkânsızdı. Şimdi bunu kolayca yapabiliyoruz.”

En son mevcut finansal raporuna göre, ABB 2022’de yıllık 29,4 milyar ABD doları gelir elde etti; bu, 2021’deki 28,9 milyar ABD dolarıyla karşılaştırıldığında. 

3. Yamaha’nın İnsan Sürücü İlhamlı Motobot’u

Sadece deniz hayvanları ve dört ayaklı dostlarımız değil, robotlar biz insanlardan da ilham alıyor. Yamaha’nın benzersiz projesi, Motobot, otonom kullanım için değiştirilmemiş bir aracı çalıştırabilecek ideal bir insansı robot yaratmayı hedefliyor. Motobot, araç hızı, motor devri, makine eğimi ve benzeri parametrelerden veri alarak aracı otonom olarak çalıştırabilir.

Yamaha, Motobot’u yüksek hassasiyetli GPS, sensörler vb. ile donatarak, makine konum tanıma yetenekleri kazandırmayı ve yarış pistinde en iyi hatları seçme ve motosiklet performansının sınırlarını daha akıllıca belirleme kararlarını daha dikkatli vermesini planlıyor. 

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

2022 mali yılına ait en son mevcut yıllık raporuna göre, Yamaha yılı 408 milyar Japon Yeninden fazla gelir elde etti ve temel işletme karı 43 milyar Japon Yeniydi. 

Sonsuz Gelişmelerin Listesi

Kısıtlı zaman dilimimizde, robotik’in doğadan önemli ilham aldığı birçok çığır açıcı örneği tartışabiliriz. Ancak mevcut araştırma yayınlarının bir incelemesi, bunun sadece buzdağının görünen kısmı olduğunu gösteriyor. Robotik, bir araştırma, geliştirme ve uygulama akışı olarak doğadan büyük ölçüde ilham almış ve almaya devam edecektir. 

Örneğin, robotik dronlar kuşlardan büyük ölçüde ilham alır. Sadece uçuş mekanizmaları değil, kuşlar aynı zamanda dronların kötü hava koşullarında ve sert rüzgarlarda etkili bir şekilde uçmasını da ilham verir. 

Dalış yapan kuşlar, Imperial College London’daki Aerial Robotics Laboratory’da Aquatic Micro Air Vehicle (AquaMAV) oluşturulmasına ilham verdi. Bu AquaMAV’lar yüksek hızla suya dalabilir, tekrar yüzeye çıkar ve suyu bir jetle dışarı atabilir. Bu çözümler, su örnekleri toplama, kurtarma görevleri veya su altı keşif gibi çeşitli durumlarda kullanılmaktadır. 

Kelebekler, mikrobotların daha uzun uçabilmesi ve kazaları önleyebilecek özel bir kanat yapısına sahip olmaları için ilham verdi. 

Boston Dynamics, daha önce bahsettiğimiz şirketlerden biri, Atlas adlı bir robot daha geliştirdi; bu robot akıllı iki ayaklı insansı bir robot. 

Jessiko, su altında yüzgeç kullanarak hareket eden bir robot. DelFly Micro, adı gibi 3,07 gram ağırlığında kanat çırpan bir robot ve sinekten ilham alıyor. Dünya ayrıca kaplumbağa ilhamlı 3D yazıcıyla üretilen dört ayaklı yumuşak robotların ortaya çıkışına da tanıklık etti. 

Doğa, milyonlarca hayvan ve böcek barındırıyor. Bu hayvan ve böceklerin evrimsel yetenekleri onları şaşırtıcı şeyler yapmaya yönlendiriyor. İnsanlar da istisna değil. Bu bedenlerin nasıl çalıştığını öğrenmek robotlar için birçok fırsat açacaktır. 

İnsanların riskli bölgelere gitmesini gerektiren birçok görev bu robotlar sayesinde yapılabilir. Bu robotlar sadece bu görevleri yerine getirmekle kalmaz, aynı zamanda daha yüksek hız ve verimlilikle, ince bir hassasiyetle yapabilir. Tekrarlayan birçok görevi üstlenerek insan beyninin en iyi yaptığı şeye—fikir üretmek ve yeni şeyler yaratmak—daha fazla zaman ayırmasına yardımcı olabilir; böylece medeniyeti ileriye taşıyabilir. 

En iyi on robotik şirketin listesi için buraya tıklayın.