hadicanim
Aktif Üye
Hiç korkutucu değil: Canlı deriyi robotlara bağlamak için geliştirilen yöntem
Canlı deriyle kaplı robotlar bugüne kadar yalnızca Terminatör gibi filmlerde görülmüştü. Ancak şimdi Tokyo Üniversitesi'nden Prof. Shoji Takeuchi liderliğindeki bir araştırma ekibi, robotik yüzeylere “deri eşdeğerleri” eklemek için bir yöntem geliştirdi. Araştırmacıların “delikli çapa teknolojisi” olarak adlandırdığı bu yöntem, insan derisi bantlarının yapısını taklit ederek canlı derinin robotlara tutturulmasına olanak sağlıyor. Ekibin çalışması “Cell” dergisinde açık erişim olarak yayınlandı.
Reklamcılık
Canlı derinin insansı robotlara entegre edilmesi yalnızca estetik nedenlerle değil, aynı zamanda canlı derinin sağlayabileceği biyolojik işlevler nedeniyle de ilgi çekicidir. Bunlara kendi kendini iyileştirme, dokunma hissi ve sıcaklık düzenlemesi dahildir. Bu özellikler, bakımdan endüstriye kadar çeşitli uygulamalarda insansı robotları önemli ölçüde iyileştirebilir. Ancak, robotlara cilt dokusunu bağlamanın önceki yöntemleri, bağlanmanın stabilitesi ve esnekliği açısından sınırlamalara sahipti. Cildi bir nesnenin etrafına sıkıştırmak veya çıkıntılı ankrajlar kullanmak gibi geleneksel yaklaşımlar, genellikle deformasyon veya estetik bozulma gibi sorunlara sahipti. “Bu çalışmada, [jedoch] Prof. Shoji Takeuchi, “İnsanlarla aynı yüzey malzemesi ve yapıya sahip bir yüz oluşturarak, insan görünümünü bir dereceye kadar yeniden yaratmayı başardık” diyor.
Prof. Shoji Takeuchi'nin ekibi, insan derisinin bağlarından esinlenerek V şeklindeki ankrajları kullanarak deriyi robotun yüzeyine tutturdu.
(Resim: Shoji Takeuchi ve diğerleri)
Perforasyon ankrajı ve plazma işlemi
Ekip tarafından geliştirilen teknik, deri eşdeğerlerini robotun yüzeyine güvenli bir şekilde tutturmak için delikli ankrajlar kullanıyor. Bu tutturucular, cilt dokusunu alttaki yapılara bağlayan insan derisi bağlarından modellenmiştir. Robot yüzeyindeki v şeklindeki deliklerden deri hücreleriyle yüklü bir jel uygulanıyor ve bu delikler ankrajlara nüfuz ederek burada sertleşiyor. Bu yöntem, dış etkilere dayanabilecek düzgün ve stabil bir sabitleme sağlar.
Araştırmacılar, başarının anahtarının, ankraj yüzeyinin hidrofilisitesini artıran ve böylece kolajen jelinin penetrasyonunu iyileştiren bir su-buhar plazma işlemi olduğuna inanıyor. Bu işlem, jelin temas açısını azaltır ve bu da jelin ankraj içinde daha iyi dağılmasını ve yapışmasını sağlar. Testler, plazma işleminin ankraj yüzeyindeki kolajenin dağılımını önemli ölçüde iyileştirdiğini ve böylece daha kararlı bir bağlanma sağladığını göstermiştir.
3D yüz modeli
Araştırmacılar, 3 boyutlu bir yüz modelini ve 2 boyutlu bir robotu canlı deriyle kaplayarak delikli ankrajların çok yönlülüğünü gösterdi. Başka bir deneyde, robotik bir yüz, mekanik aktüatörler aracılığıyla gülümseyen yüz ifadeleri oluşturabilen bir deri tabakasıyla kaplandı. Bu gösterimler, teknolojinin hem işlevsel hem de estetik gereksinimleri karşılaması gereken uygulamalara yönelik potansiyelini göstermektedir.
Bilim insanlarına göre, mekanik testler, ankrajların yüksek bir gerilme mukavemetine sahip olduğunu ve deri eşdeğerinin büzülmesini etkili bir şekilde önlediğini gösterdi. Bu nedenle daha büyük çapa sahip ankrajlar daha fazla dayanıklılık sunar ancak esneklikten ödün verir. Testler, yalnızca 1 mm çapındaki çapaların bile cilt dokusunun büzülmesini önemli ölçüde azaltabildiğini gösterdi. Daha büyük ankrajlar daha güçlü bağlantılar sunar ancak tasarım esnekliğini sınırlar ve bu nedenle dikkatli bir şekilde yerleştirilmelidir.
Önerilen editoryal içerik
İzniniz halinde buraya harici bir video (Kaltura A.Ş.) yüklenecektir.
Videoları her zaman yükle
Şimdi videoyu yükle
Çok güzel lütfen: Deriyle kaplanmış bir robot yüzünün hareketi.
(Kaynak: Shoji Takeuchi ve diğerleri)
Sonlu elemanlar yöntemiyle yerleştirme
Ankrajların sayısının ve düzeninin etkilerini simüle etmek için araştırmacılar, genellikle malzeme özelliklerinin sayısal hesaplamasında ve akışkanlar dinamiğinde kullanılan sonlu elemanlar yöntemlerini kullandılar. Simülasyonlar, ankrajların yoğunluğunun ve düzeninin çekme mukavemetini ve deri eşdeğerinin izin verilen deformasyonunu etkilediğini gösterdi. Çalışma, evrensel olarak optimal bir ankraj düzenlemesinin olmadığı sonucuna varıyor. Daha ziyade korunacak alanın özel gereksinimlerine ve çevre ile etkileşimine bağlı olarak düzenlemenin belirlenmesi gerekmektedir. Eller ve ayaklar gibi dış temasın sık olduğu alanlar daha yüksek ankraj yoğunluğuna sahip olmalı, sık sık deformasyona maruz kalan alanlar ise daha düşük ankraj yoğunluğuna ihtiyaç duymalıdır.
Olası uygulamalar
Robotlarda canlı derinin kullanımı, özellikle insansı robotik, protez ve kozmetik cerrahi gibi alanlarda yeni olasılıklar açabilir. Kendini iyileştirme ve farklı ortamlara uyum sağlama yeteneği, canlı derinin bu uygulamalar için ideal bir malzeme olmasını sağlar. Gelecekte, “deri eşdeğerlerinin” mekanik özellikleri daha da iyileştirilecek ve daha gerçekçi hareketler üretmek için kültürlenmiş kas dokusunun entegrasyonu araştırılacak. Araştırmacılar ayrıca, yüz kası aktivitesi yoluyla kırışıklık oluşumunun ayrıntılı çalışmalarının kozmetik uygulamalar için içgörüler sağlayabileceğini söylüyor.
(söz)