Waterloo Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, yumuşak robotların hareket kabiliyetini önemli ölçüde artıracak bir malzeme geliştirdi. Yapay kas olarak işlev gören bu malzeme, geleneksel sert motorların yerini alarak robotların daha güvenli, doğal ve esnek hareket etmesini sağlıyor. Yumuşak robotlar; bükülebilen, esneyebilen ve insanlarla etkileşime geçebilen yapılarıyla geleneksel robotlardan ayrılıyor. Ancak bu robotlar, uzun süredir güçlü ve dayanıklı kas benzeri malzemelerin eksikliği nedeniyle sınırlı kalıyordu.
YENİ MALZEME YAKLAŞIMI
Geliştirilen malzeme, ısıyla genişleyip büzülebilen sıvı kristal elastomerler (LCE’ler) ile elektronik ekranlarda kullanılan sıvı kristallerin (LC’ler) birleşiminden oluşuyor.
Bu birleşim, hem mukavemeti hem de sertliği dramatik biçimde artırarak dokuz kata kadar daha fazla güç üretebilen bir yapay kas ortaya çıkardı. Waterloo Üniversitesi Kimya Mühendisliği Profesörü ve çalışmanın başyazarı Dr. Hamed Shahsavan, “Yumuşak robotların gerçek potansiyelini ortaya çıkarmak için yapay kaslar olmazsa olmazdır” dedi.
GÜCÜN MİKRO YAPISI
Araştırmacılar, LC’lerin LCE’ler içinde kurabiye hamurundaki çikolata parçaları gibi dağılmış cepler oluşturduğunu ve bu yapıların sert davranarak genel esnekliği bozmadığını belirledi. X-ışını analizleriyle yapılan bu keşif, LCE’lerin hem esnek hem de dayanıklı kalmasını sağladı. Shahsavan, “Bu en basit ama en sağlam strateji” diyerek yöntemin etkisini vurguladı. Geliştirilen lifler, ısıtıldığında kendi ağırlıklarının 2.000 katı yük taşıyabiliyor. Malzeme ayrıca, memeli kaslarından yaklaşık üç kat daha fazla enerji üretebiliyor: 24 J/kg.
GÜVENLİ VE HASSAS HAREKET
Yeni nesil yapay kasların potansiyel kullanım alanları oldukça geniş. Minimal invaziv cerrahi robotlar, ilaç taşıyıcı mikro robotlar, fabrika ortamlarında insanlarla birlikte çalışan esnek makineler gibi pek çok alanda yüksek verimlilik vaat ediyor. Dr. Shahsavan, bu tür kas benzeri malzemelerin, geleneksel ağır motor ve aktüatörleri hafif ve esnek alternatiflerle değiştirebileceğini belirtti. Araştırma ekibi, sıradaki adım olarak bu gelişmiş LCE malzemesini 3 boyutlu yazıcılarda yapay kas mürekkebi olarak kullanmayı hedefliyor.
BİYOLOJİK HAREKETE YAKIN
Yeni yaklaşımla üretilen yapay kasların, biyolojik kasların hareketlerini çok daha yüksek verimle taklit edebileceği öngörülüyor. Bu sayede robotik sistemler, canlı dokularla daha uyumlu ve etkili bir şekilde çalışabilecek. Ekip, yumuşak robotik alanında bu tür malzemelerin, geleceğin robotlarında devrim yaratabilecek temel bileşenlerden biri olacağına inanıyor.
