Bir milimetreden daha küçük boyutlu mikrorobotlar, hedefli ilaç dağıtımı ve mikro üretim gibi hassas görevlerde büyük potansiyel taşısa da, araştırmacılar bu araçların yönlendirilmesi konusunda uzun süredir teknik engellerle karşılaşıyordu. Nature dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma, mikrorobotların karşılaştığı navigasyon ve kontrol sınırlamalarına umut verici bir çözüm getirdi.
ALAN VE DONANIM KISITI
Mikrorobot teknolojisindeki en temel sorun, boyutların küçüklüğünden kaynaklanan alan yetersizliği olarak öne çıkıyor. Bu kısıtlı alan, yerleşik hesaplama, algılama ve çalıştırma için gereken bileşenlerin entegrasyonunu engelleyerek geleneksel kontrol yöntemlerinin uygulanmasını zorlaştırıyor. Araştırmacılar, mevcut yöntemler arasında optik cımbız gibi harici geri bildirim sistemlerinin az sayıda robot için hassas kontrol sağladığını, ancak çok sayıda robotun yönetimi söz konusu olduğunda bu yöntemin yetersiz kaldığını belirtiyor. Diğer bir yöntem olan "reaktif kontrol" ise robotların çevreye anlık tepkiler vermesini sağlasa da, şimdiye kadar sadece basit davranışlarla sınırlı kalıyordu.
GENEL GÖRELİLİK İLHAMI
Çalışmayı yürüten ekip, bu sınırlamaları aşmak için robotların hareketinin, genel görelilik teorisinde ışığın izlediği yolla biçimsel olarak aynı olduğunu keşfetti. Bu benzerlikten yola çıkan bilim insanları, robot hareketini bir kontrol alanı tarafından tanımlanan kavisli bir uzay-zamanda jeodeziklere eşleyen matematiksel bir çerçeve geliştirdi. "Yapay uzay-zamanlar" olarak adlandırılan bu geometrik çerçeve sayesinde, karmaşık ortamlar basit sanal alanlara dönüştürülerek kontrol alanları tasarlandı.
DAHA KARMAŞIK GÖREVLER
Geliştirilen yeni yöntemle, mikrorobotların engelsiz ortamlarda belirli konumlara gitme, sapma veya önceden belirlenmiş şekillerde dönme gibi daha karmaşık görevleri yerine getirebildiği gözlemlendi. Araştırmacılar, bu yaklaşımın robotların duvarlarla çarpışmasını önlediğini ve cihaz üzerinde herhangi bir hesaplama yapılmasına gerek kalmadan navigasyon, devriye ve dağılma talimatlarının verilebildiğini ifade etti. Yöntem, silikon fotovoltaik dizilerden oluşan ve ışık yoğunluğuyla orantılı hızlarda hareket eden silikon mikrorobotlarla yapılan simülasyon ve deneylerle test edildi.
TIP VE ÜRETİMDE YENİLİK
Elde edilen sonuçlar, tıp, çevre iyileştirme ve mikro üretim alanlarında çok sayıda basit robotun kontrolü için ölçeklenebilir bir yol sunuyor. Çalışmanın yazarları, şu an 2 boyutlu ortamlarla sınırlı olan modelin gelecekte geliştirilerek, robotların hızlanma ve yavaşlama yeteneklerinin artırılacağını, çarpışmaların önleneceğini ve robotlar arası gizlenme gibi özelliklerin eklenebileceğini öngörüyor. Ayrıca robotların kendi kontrol alanlarını oluşturarak sürü davranışlarını etkinleştirmesi de gelecekteki hedefler arasında yer alıyor.
