Gerçek Dünya Dönüştürücüleri? Mühendisler Havada Şekil Değiştiren Botlar Üretiyor

Robotik dünyası hızlı bir hızla ilerliyor. İşçi robotlarından daha becerikli ve karmaşık hareketler yapabilen insansı robotlara kadar, robotik çağının yeni bir dönemine giriyoruz. 

Sadece geçen ay, araştırmacılar etkileşimli robotlar geliştirdi; bu robotlar terapi atları gibi davranıyor, insan duygularına yanıt veriyor; yumuşak ama akıllı bir robot ise çevresini algılayarak nesneleri hareket ettirip kavrıyor, bir ahtapot gibi; ve robotik köpek memelileri taklit ederek hem kara hem de su ortamında üstün hareket kabiliyeti sağlıyor.

Mühendisler ayrıca kendini iyileştiren kas geliştirdi; bu kas robotların yaralanmayı algılamasını, iyileştirmesini ve gelecekteki hasarı tespit etmesini sağlıyor. Robotları uzaktan kontrol etme yeteneği de, parmak uçlarında etkileşimi hissetme imkanıyla tanıtıldı.

Tüm bunların ortasında, bir mühendis ekibi artık havada şekil değiştirebilen gerçek bir Transformer geliştirdi. Bu havada gerçekleşen dönüşüm, robotun sorunsuzca yuvarlanmasını ve ardından yere indiğinde operasyonlarını duraksamadan başlatmasını sağlıyor. 

Bu yetenek sayesinde Caltech mühendisleri, zorlu arazide takılmadan hem sürüş hem de uçuş yapabilen özel robotlarla ilgili zorluğu aştı. Bu robotların artırılmış esnekliği, özellikle robotik keşifçiler ve teslimatlar için faydalı olabilir.

Neden Yer ve Hava Robotları Gerçek Dünya Ortamlarında Zorlanıyor

Etkili yer-hava hareketi, geniş bir robotik uygulama yelpazesi için kritik öneme sahiptir; ancak ne yer robotları ne de hava robotları hâlâ gerçek dünyada güvenilir bir şekilde çalışabilme yeteneğine sahip değiller. 

Yer robotları, yüksek engelleri aşamama ve denetim görevlerini yerine getirememe gibi operasyon menzili sınırlamalarıyla karşı karşıyadır; hava robotları ise taşıma gereksinimleri ve kentsel ortamlarda uçuş güvenliği endişeleri nedeniyle batarya performansının sınırlı olması sorununu yaşıyor.

Bugünün otonom sistemlerinin karşılaştığı bu zorluklar, hava ve kara yeteneklerini birleştirerek aşılabilir. Bu nedenle Caltech mühendis ekibinin odak noktası, yer-hava robotlarının geliştirilmesidir.

Birçok böyle robotun tasarımı, ikili hareket gereksinimlerini karşılamak için yedekleme felsefesine ve birden çok aktüatöre dayanır.

Bu yedekli robot tasarımları ise genellikle gerekli olandan daha fazla aktüatör ve bileşen kullanarak ağırlık ve maliyeti artırır.

Burada, aynı uzuvları farklı görevler için şekil değişikliği yoluyla yeniden kullanan morfobotlar, sistem karmaşıklığını ve ağırlığını azaltırken farklı lokomasyon modları üretebilir.

Bu tür robot tasarımları, hayvanların çok işlevli lokomasyon davranışlarından ilham alır ve değişen, yapılandırılmamış ortamlara maruz kalan mobil otonom robotların etkinliğini artırması beklenir.

Örneğin, Colorado State University araştırmacılarının birkaç yıl önce yaptığı bir çalışma sunulmuştur¹ morfolojik olarak uyumlu robotik sistemler için gömülü şekil değiştirme şeması.

Araştırmacılar, zorlu araziyi aşmak için bacak ve gövde şekillerini gerektiğinde morflayabilen üç robot geliştirdi. Bu sistemler, kurbağalar gibi biyolojik organizmaların çevrelerine ve yaşam döngülerine göre şekil değiştirmesini taklit edecek şekilde tasarlandı. Bu robotları geliştirmek için, sıcaklık değişimlerine bağlı olarak yumuşak ya da sert hale gelebilen ve hantal güç sistemlerine ihtiyaç duymayan malzemeler kullanıldı.

Gömülü morflama şeması, insan kasına benzer hafif bir yapay kas kullandı; bu kas elektrik uygulandığında kasılarak çeşitli şekil tiplerinin elde edilmesini sağladı ve robotların zor ortamları daha iyi gezebilmesini mümkün kıldı. 

Son araştırmalar, çok işlevli uzuvlar ve gövde şekil değişiklikleriyle hareketi iyileştirerek daha önce mümkün olmayan manevraları mümkün kıldı. Ancak morfobotların hâlâ yeterince incelenmemiş bir yeteneği, hem kara hem de hava hareketini iyileştirmek için havada şekil değiştirmeleridir.

Bu, morfobotların dönüşüm sırasında yer araç etkileşimine ihtiyaç duymadan hareket etmelerini sağlayabilir. 

Havada gerçekleşen değişim, yer morflamasının mümkün olmadığı, engebeli arazinin robotun uzuvlarının yer hareketini engellediği senaryolarda davranışsal çeviklik ve görev güvenliği için güvenilir bir yol sunar.

Bu yüzden Caltech mühendisleri, uçuş ve sürüşi birleştiren bir hava geçiş manevrasını görselleştiren çalışmalarını sundular.

Bu manevra, dinamik tekerlek inişi olarak adlandırılıyor; amaç, uçuştan sürüşe sorunsuz bir geçiş sağlamak için yere yakın bir konumda dönüşüm yaparak çift amaçlı tekerlek-itrak uzuvları üzerine mümkün olduğunca sürüş konfigürasyonuna yakın bir açıyla (en büyük eğim açısı) iniş yaparken istenen çarpma hızını elde etmektir. 

Geleneksel quadrotor iniş manevralarının aksine, robot genellikle dik bir şekilde, dönüşüm yapmadan iniş eder; bu çalışmada sunulan manevra ise morfo-geçiş içeriyor; yani yere yakın morflama yoluyla iki mod arasında geçiş yapıyor.

Ancak bu tür bir manevrayı başarmak kolay değil; tasarım, modelleme ve kontrol açısından zorlu bir görevdir. 

Manevra sadece itme kuvvetlerine dayanacak kadar tork artışı gerektirmekle kalmaz, aynı zamanda aktüatör sınırları ve robotun serbestlik dereceleri arasında yeni dinamik çiftleşmeler de ortaya çıkarır. Otonom yere yakın hava operasyonu, yer aerodinamiğinin etkileri nedeniyle zaten bilinen zor bir sorundur. Üstelik morflama uçuşu ve yere yakın dönüşümün aerodinamiği büyük ölçüde bilinmemektedir. 

Bu zorlukları ele almak için Caltech araştırmacıları, havada dönüşüm sorununu çözmek üzere Aerially Transforming Morphobot (ATMO) tasarladılar.

ATMO’nun İçinde: Gerçek Dünya Transformer Robotu Açıklanıyor

Communications Engineering dergisinde yayınlanan çalışma, Caltech’teki Otonom Sistemler ve Teknolojiler Merkezi’nden (CAST) sağlanan fonla desteklenerek, Morphobotlar için havada dönüşüm sorununu, ATMO adlı bir uçuş‑sürüş robotu tasarlayarak ele alıyor.

Bu robot, havada dönüşüm için özel olarak tasarlanmış bir morflama mekanizması sayesinde, uçuş sırasında gövde şeklini değiştirebiliyor ve çok az aktüasyon gerektiriyor.

Robot, uçarken dört itici kullanıyor; iticileri koruyan kapaklar ise alternatif sürüş konfigürasyonunda sistemin tekerleklerine dönüşüyor. Bu tüm dönüşüm, tek bir motorun merkezi bir eklemi hareket ettirmesiyle gerçekleşiyor; bu motor iticileri drone moduna ya da sürüş moduna doğru itiyor.

Yeni robotik sistem, doğadan ilham alıyor; Caltech’teki uzay mühendisliği yüksek lisans öğrencisi ve birincil yazar Ioannis Mandralis, kuşların nasıl uçtuğunu ve gövdelerini yavaşlatmak ve engellerden kaçınmak için nasıl şekil değiştirdiklerini gösteriyor. 

“Havada dönüşüm yeteneği, otonomi ve dayanıklılık açısından pek çok olasılığı açığa çıkarıyor.”

– Mandralis

Ve bir kuşun iniş yapıp koştuğunu görmek basit gibi görünse de, aslında öyle değil.

“Gerçekte bu, havacılık endüstrisinin 50 yıldan fazla süredir çözümlemeye çalıştığı bir sorundur,” dedi Mory Gharib, Hans W. Liepmann Havacılık ve Medikal Mühendisliği Profesörü ve Caltech Otonom Sistemler ve Teknolojiler Merkezi (CAST) Direktörü ve Booth‑Kresa Liderlik Kürsüsü. CAST, araştırmacıların drone araştırması, otonom keşif ve biyomimetik sistemler üzerine iş birliği yaptığı bir merkezdir.

Tüm uçan araçlar, yere yakın karmaşık kuvvetlerle başa çıkmak zorundadır. 

Helikopterler için iniş sırasında iticiler çok miktarda havayı aşağı doğru iter. Burada kaldırma ve itme, dönen rotorlardan sağlanır. Hava akışı yere çarptığında bir kısmı tekrar yukarı doğru döner. Bu yüzden helikopter çok hızlı inerse, bu hava girdabına çekilip kaldırmasını kaybedebilir.

ATMO söz konusu olduğunda durum daha da karmaşık hâle geliyor; çünkü robot, yere yakın kuvvetlerle mücadele ederken aynı anda dört jetin birbirine doğru ateşleme derecesini sürekli değiştiriyor. Bu da daha fazla türbülans ve dolayısıyla kararsızlık yaratıyor.

Aerodinamik kuvveti daha iyi anlamak için mühendisler CAST’in drone laboratuvarında deneyler yaptı.

İniş sırasında robotun konfigürasyonunun itme kuvvetini nasıl etkilediğini araştırmak için ekip, bir yük hücresi kullanarak nesneye uygulanan kuvveti ölçen deneyler gerçekleştirdi.

Araştırmacılar ayrıca, akışkan desenlerini görünür kılan duman görselleştirme deneyleri yaparak, bu dinamik değişimlerin altında yatan durumu ortaya çıkardılar.

Elde edilen içgörüler, araştırmacıların ATOM için geliştirdiği yeni kontrol sisteminin algoritmasına aktarıldı.

Bu sistem, sistemin yakın gelecekte nasıl davranacağını sürekli tahmin eden ve ardından eylemlerini bu tahminlere göre ayarlayan gelişmiş bir kontrol tekniği olan model öngörücü kontrol (MPC) kullanıyor.

According to Mandralis:

“Bu makaledeki en büyük yenilik kontrol algoritmasıdır. Quadrotorlar, iticilerinin konumu ve uçuş şekli nedeniyle özel kontrolcüler kullanır. Biz, daha önce incelenmemiş dinamik bir sistemi tanıtıyoruz. Robot morflamaya başladığında farklı dinamik çiftleşmeler – birbirine etki eden farklı kuvvetler – ortaya çıkar. Kontrol sistemi bu değişikliklere hızlı bir şekilde yanıt verebilmelidir.”

ATMO’nun Testi: Mühendisler Havada Dönüşümü Nasıl Doğruladı

Caltech mühendislerinin ATMO’su, çift amaçlı uzuvlar aracılığıyla şekil değiştirerek hem sürüş hem de uçuşu başardı. Ancak ATMO’yu diğer benzer robotlardan ayıran, ‘kendini kilitleyen eğim aktüatör mekanizması’dır; bu mekanizma, daha basit bir tasarım, düşük maliyet ve minimum aktüasyon gereksinimiyle havada dönüşüm sağlar.

Uçuş modunda, robot standart bir quadcopter olarak yapılandırılmıştır ve iticileri itiş için tekerlek‑itrak eklerini kullanır. Sürüş modunda ise aynı uzuvlar tekerlekli lokomasyon için yeniden kullanılır. 

Ortaya çıkan kompakt robotun toplam ağırlığı 5,5 kg’dır; bu ağırlık bataryayı da içerir. Boyutları ise yer konfigürasyonunda 33 cm yüksekliğinde ve 30 cm genişliğinde, hava konfigürasyonunda ise 16 cm yüksekliğinde ve 65 cm genişliğindedir.

Sürüş için ATMO, her iki tarafta bulunan iki kayış‑kasnak sistemini kullanır; bu sistemler sürüş motorları tarafından çalıştırılarak diferansiyel sürüş yönlendirmesini mümkün kılar.

Üzerinde özel bir kontrolcü çalıştıran bir bilgisayarın yanı sıra, robot durum tahmini ve füzyonu için yerleşik sensörler de donatılmıştır. Tüm iletişim, gelişmiş ROS2 yazılımı aracılığıyla sağlanır. 

Sistemi doğrulamak için kontrolcü, CAST uçuş alanında bir hareket yakalama sistemi kullanılarak durum tahmini yapılabilen dinamik tekerlek inişi üzerinde uygulandı.

Bu deneyde, kontrolcü, aşağı doğru bir iniş ve bir miktar ileri hareket içeren, tekerlek‑itrakları eğerek tekerleklerde iniş ve ardından ileri sürüş yapan bir referans yörüngesini uzayda izledi.

Model tabanlı kontrol şeması, uçuş, sürüş ve geçişin tam operasyon paketini kapsayacak şekilde geliştirildi. Robotun iticileri tekerleklerde iniş için eğdiğinde ortaya çıkan aktüatör doygunluğu sorununu çözmek için ekip, “kontrol hedef fonksiyonunu, her lokomasyon modu için özelleşmiş hedef fonksiyonların konveks bir kombinasyonuna ayırdı.”

Bu, yer‑hava geçişi sırasında sistemleri kontrol etmek için esnek bir çerçeve sağladı.

Geliştirilen kontrolcü, aktüatör doygunluk sınırlarını aşan eğim açılarıyla inişleri mümkün kıldı. Bu sayede yeni robot engebeli araziyi aşabilir. 

İniş sırasında 65°’lik bir eğim açısı ile robot, kritik açıdan daha yüksek bir eğimle başarılı bir şekilde iniş yapabildi. Çalışma, bu sonucun geçiş aşamasında maliyet fonksiyonunun değişmesi sayesinde elde edildiğini ve bu sayede ATMO, istenen tutumu korurken tekerlek‑itraklarını eğmeye devam edebildiğini belirtiyor. 

Kontrol yöntemini doğrulamak için ekip, bir sürüş kalkışı gerçekleştirdi ve ardından dinamik tekerlek inişi yaptı.

Ayrıca, havada dönüşümün önemli bir kullanım senaryosunu, hızlı kalkış ve ileri sürüş hareketiyle birlikte bir ters manevrayı, ayrıca eğimli bir zeminde inişi sergilediler.

Deneyde, ATMO, bilinen bir yükseklik ve konuma sahip bir eğim üzerinde sorunsuz bir şekilde iniş yapabildi; bu durum, devrilme riski nedeniyle tehlikeli olabilirdi, ancak robot iniş öncesi dönüşüm yaparak ve sürüşe devam ederek bu riski önleyebildi. 

Genel olarak, bu robotların işlevselliğini ve uygulanabilirliğini deneysel olarak doğrulamak, “havada robotik dönüşümün, robot çevikliğini artıran ve operasyon menzilini genişleten dinamik yer‑hava geçiş manevralarına yol açabileceğini, gelecekteki mobil robotik görevlerde daha fazla özerklik sağlayacağını” gösteriyor.

Ekip, dinamik geçiş manevralarını başarıyla gösterse de, koşullar hızlı geliştirme için kontrol edilmiş ortamlar içinde gerçekleşti. Örneğin, robotik sistemin konum ve yönelimini hassas ve hızlı bir şekilde tahmin etmek için bir hareket yakalama kamera sistemi kullanıldı; bu, mevcut yerleşik sensörlerin sağlayabildiğinden daha üst bir performans sunuyor.

Dolayısıyla, bu manevraların gerçek dünyada, daha karmaşık, yapılandırılmamış arazilerle ve kısmi sensör bilgisi (gürültülü) üzerine karar vermek zorunda kalan robotlarla nasıl çalıştığını belirlemek için daha fazla araştırma gereklidir.

Robotik Yatırımları: Amazon (AMZN) Neden Öne Çıkıyor

Robotik endüstrisindeki önde gelen isimlerden biri olan e‑ticaret devi Amazon (AMZN ) burada birçok ilerleme kaydetti. Robotik alanında lider olmak için Amazon, 2012 yılında Kiva Systems’i 775 milyon $ karşılığında satın aldı; bu şirket daha sonra Amazon Robotics LLC olarak yeniden markalaştırıldı. Şirket, 2022 yılında ilk otonom mobil robotu (AMR) Proteus’u tanıttı.

Amazon (AMZN ) 

Mayıs 2025 itibarıyla Amazon rapor ediyor ki operasyonları boyunca paketleri sınıflandıran, kaldıran ve taşıyan 750 000’den fazla robot dağıttığını.

“Yılların yenilikçiliği, çalışanların müşteri siparişlerini yerine getirmesine destek olan bu benzersiz, yüksek derecede bütünleşik robotik sistemler paketini inşa, test ve ölçeklendirmemizi sağladı.”

– Scott Dresser, Amazon Robotics Başkan Yardımcısı

Buna göre, yapay zekadaki ilerlemeler entegrasyonlarını sorunsuz bir şekilde mümkün kılmış ve bu da dağıtım tesislerinde tahmini %25’lik bir verimlilik artışı sağlamaktadır.

Toplam dokuz robot bulunmaktadır. Bu robotlar arasında, insanlarla birlikte çalışmak üzere sensörler ve AI‑tabanlı ve ML sistemlerinin bir karışımını kullanan Amazon’un kendi geliştirdiği otonom mobil robot Proteus yer alıyor. 

Robin, paketleri sınıflandıran bir robotik kol olup üç milyardan fazla paket hareketini başarıyla tamamlamıştır. Başka bir robotik kol olan Cardinal, paketleri sepetlere yerleştirir. Sparrow ise bireysel öğeleri alıp taşıyan bir robotik koldür.

Sequoia, envanteri birleştirmek için robotik, AI ve bilgisayarlı görme sistemleri kullanır. Hercules, öğe podlarını çalışanlara bulur ve getirir; Titan da aynı görevi üstlenir ancak Hercules’ten iki kat daha fazla kaldırma kapasitesine sahiptir. Ardından, çalışanlarla birlikte çalışan ve dokunma duyusuna sahip olan Amazon’un ilk robotu Vulcan bulunur. 

Ek olarak, müşteri siparişlerini paketlemek için çeşitli paketleme yenilik sistemleri kullanılıyor; Paketleme Otomasyonu makinesi, özel boyutlu kağıt torbalar üretmek için kullanılıyor.

Amazon, şu anda 2,18 trilyon $ piyasa değerine sahip ve hisse senedi fiyatı bu yazının yazıldığı sırada 205,8 $ olarak işlem görüyor; yılbaşından bu yana %6,24 düşüş gösterdi. EPS (TTM) 6,13, P/E (TTM) 33,55 ve ROE (TTM) %25,24’tür.

Finansallar açısından, Amazon, 31 Mart 2025’de sona eren ilk çeyrekte 155,7 milyar $ net satış bildirdi. Satışlar, Kuzey Amerika’da %8, uluslararası alanda ise %5 artarak sırasıyla 92,9 milyar $ ve 33,5 milyar $ oldu.

Bu dönemde Amazon operasyon gelirinin 18,4 milyar $, net gelirinin 17,1 milyar $ (hisse başına 1,59 $) ve operasyon nakit akışının 113,9 milyar $ olduğunu bildirdi. Şirketin serbest nakit akışı 25,9 milyar $’a düştü.

“2025’e güçlü bir başlangıç yaptığımız için memnunuz, özellikle yenilik ve ilerleme hızımız, müşteri deneyimlerini sürekli iyileştirme konusundaki çabalarımız,” dedi CEO Andy Jassy. Jassy, yeni nesil Alexa (Alexa+)‘nın “anlamlı derecede daha akıllı” ve daha yetenekli hâle gelmesinin yanı sıra yeni Trainium2 çipleri ve Bedrock model genişlemesinin AWS müşterileri için modelleri daha uygun maliyetle eğitip çıkarım yapmayı kolaylaştırdığını, ayrıca Project Kuiper’in ilk uydularının düşük yörüngede başarılı bir şekilde fırlatılarak geniş kitlelere geniş bant erişimi sağladığını vurguladı.

Üst düzey robotik şirketlerin listesi için buraya tıklayın.

En Son Amazon (AMZN) Hisse Senedi Haberleri ve Gelişmeler

Sonuç: ATMO Neden Robotikte Yeni Bir Dönemi İşaret Ediyor

Robotik dünyası, biyomimetik mühendislik, havada dönüşüm ve akıllı kontrol sistemlerini birleştirerek, artan aktüasyon talepleri nedeniyle ağırlık artışı ve lokomasyon verimliliği düşüşü gibi zorluklarla mücadele eden yer‑hava robotlarını tasarlıyor.

Caltech mühendisleri, ATMO sayesinde, yere yakın aerodinamikleri kullanarak ve model‑öngörücü bir kontrolörle sistemi stabilize ederek, hava ve yer modları arasında sorunsuz bir geçiş sağlayan bir robot geliştirdi.

ATMO, havadan yere dönüşüm yeteneğiyle, robotun gerçek dünyada dönüşüm kabiliyetini göstererek, endüstrilerde otonom operasyonları yeniden tanımlama ve daha çevik, dayanıklı ve uyumlu makineler için yolu açma potansiyeline sahiptir!

Robotların doğadan nasıl ilham alabileceğini öğrenmek için buraya tıklayın.

Referans Alınan Çalışmalar:

^{1. Sun, J., Lerner, E., Tighe, B., Middlemist, C., & Zhao, J. (2023). Embedded shape morphing for morphologically adaptive robots. Nature Communications, 14(1), 6023. https://doi.org/10.1038/s41467-023-41708-6}