Mühendisler ses dalgalarıyla çalışan pilsiz mikro robot geliştirdi

İsviçre’deki École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) araştırmacıları, ses dalgalarını yüksek hızlı hava jetlerine dönüştürerek yönlü itki üreten yeni bir akustik rezonans sistemi geliştirdi. Bir şişenin ağzına üflendiğinde ortaya çıkan Helmholtz rezonansı prensibini 3 boyutlu yazıcılarla üretilen içi boş yapılara uyarlayan ekip, motor, pil, dişli veya elektronik devre kullanmadan mikro araçların hareket etmesini sağladı. Sistem, tıbbi uygulamalardan tehlikeli sanayi boru hatlarının denetimine kadar farklı alanlarda kullanılabilecek mikroskobik robotik yapılar için yeni bir hareket mekanizması sunuyor.

AKUSTİK İTKİ

Helmholtz rezonatörleri, belirli frekanstaki ses dalgalarını yakalayarak içlerindeki havayı güçlü biçimde titreştiriyor ve dışarıya odaklanmış yüksek hızlı bir hava jeti oluşturuyor. EPFL MICROBS Laboratuvarı ekibi, dışarıdan uygulanan akustik kuvvetle nesneleri sürüklemek yerine pasif yapıların doğrudan itki üretmesini sağlayan bir mekanizma geliştirdi. İşitilebilir ses frekanslarıyla yönlendirilen santimetre ölçekli mini teknelerin yanı sıra ultrasonik dalgalarla hareket eden mikroskobik uçan araçlar da üretildi. Araştırmacılar, 150 mikrogramlık bir mikro roketin dikey olarak havalanmasını ve dakikada 13 bin devir yapan mikro kanatların helikopter benzeri uçuş gerçekleştirmesini sağladı.

PİLSİZ MİMARİ

Sistemin pil ve ağır motor bileşenlerine ihtiyaç duymaması, mikroskobik ölçekteki robotik cihazların tasarımını sadeleştiriyor. Elektrostatik kıvılcım veya kimyasal sızıntı riski taşımayan bu yapı, yanıcı kimyasal tesisler, endüstriyel boru hatları ve hassas tıbbi operasyonlar için farklı kullanım imkanları sunuyor. Rezonatörlerin standart polimer, plastik ve cam malzemeler kullanılarak 3D nano baskı yöntemiyle üretilebilmesi de seri üretim açısından maliyet avantajı sağlıyor.

MİKRO UÇUŞ

Akustik rezonans yaklaşımı, ses frekansının değiştirilmesiyle farklı ölçekteki araçların hareket ettirilmesine imkan tanıyor. Daha büyük yapılar işitilebilir frekanslarla yönlendirilirken mikroskobik sistemlerde ultrasonik dalgalar kullanılıyor. Bu sayede aynı temel fizik prensibi hem yüzeyde hareket eden mini araçlara hem de havalanabilen mikro yapılara uygulanabiliyor. Hareket için gerekli enerjinin dışarıdan gelen ses dalgalarıyla sağlanması, aracın üzerinde ayrı bir güç kaynağı taşıma ihtiyacını ortadan kaldırıyor.

YENİ UYGULAMALAR

EPFL ekibi, esnek ve yumuşak malzemelerin içerisine birden fazla rezonatör yerleştirerek cihazların yön değiştirme ve manevra kabiliyetlerini geliştirmeyi hedefliyor. Teknolojinin ticarileştirilmesine yönelik çalışmalar da sürüyor. Ses dalgalarıyla çalışan bu “robotik madde” yaklaşımının biyomedikal cihazlardan uzay araştırmalarına kadar farklı alanlarda mikro robotik sistemlerin geliştirilmesinde kullanılması amaçlanıyor.