Doğadan ilham alan teknolojik gelişmeler, çoğu zaman en dahiyane çözümleri sunar. Ahtapotların veya mürekkep balıklarının ciltleri gibi renk değiştiren malzemelerden, bir hamamböceği gibi hareket eden küçük biyomimetik robotlara kadar, canlı organizmaların olağanüstü adaptasyonları teknolojik yeteneklerimizi ileriye taşımıştır. Şimdi de sıra ahtapotların kollarına - daha doğrusu vantuzlarına - geldi.
Ahtapot kollarındaki vantuzlar, nesneleri kavrama ve sıkıca tutunma konusunda olağanüstü bir yapışma gücüne sahiptir. Bu özellik, özellikle nesneleri alması ve tutması gereken yumuşak robotlar için büyük bir potansiyel taşımaktadır. Mevcut yapay vantuzlar, kayaçlar veya kabuklar gibi düzensiz yüzeylerle başa çıkmada zorlanmaktadır. Ahtapot ve mürekkep balığı gibi kafadanbacaklılar ise her yüzeye uyum sağlayabilen ve ona yapışabilen biyolojik vantuzlar geliştirmiştir. Bu nedenle, Bristol Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, gerçeklerine her zamankinden daha yakın robotik vantuzlar geliştirmek için kolları sıvamıştır.
Biyolojik vantuzların bir avantajı, düzensiz yüzeylere daha iyi yapışmalarını sağlayan mukus salgılamalarıdır. Robotik vantuzlar tam olarak mukus salgılayamasa da, araştırmacılar bunun yerine suyu kullanmanın bir yolunu bulmuşlardır.
Araştırmacılar, yayımladıkları çalışmada şu ifadeleri kullanmıştır: "Organizmalar, alt yüzey üzerinde pürüzlü bir şekil uyumu sağlamak için yumuşak vücutlarını ustaca deforme ederler. Daha sonra, vantuz içi mekanoreseptörlerini kullanarak sızıntıyı algılarlar ve etkili bir mukus mührü oluşturmak için uygun miktarda mukus salgılarlar."
Peki, Robotlar Nasıl Ahtapot Gibi Yapışacak?
Ahtapotların kollarındaki vantuzlar, yüzeyin dokusu gibi uyaranları algılayan mekanoreseptör hücreleri sayesinde nesneleri kavrar. Bu hücreler, vantuzun yüzeye en az sızıntıyla nasıl yapışması gerektiğini beyne bildiren mesajlar gönderir. Mekanoreseptörler ayrıca optimal kavrama için ne kadar mukus üretilmesi gerektiğini de söyler. Kaslar, vantuzun içindeki su basıncını azaltmak için kasılır. Ahtapot, kas gerilimini serbest bırakarak bir nesneden ayrılabilir.
Bu, son derece adaptif ahtapot vantuzlarından ilham alan ilk yapay vantuz çalışması değildir. Daha önceki modeller, bir yüzeye bastırmak ve uyum sağlamak için basınçlı odalar kullanmış veya biyolojik bir vantuzun morfolojisini eşleştirmeye odaklanmıştır. Buna, ahtapot vantuzlarındaki daha güçlü tutuş sağlayan mikro çıkıntılar (mikrodenikül) eklenmesi de dahildir.
Önceki yapay uyum sağlama yöntemleri bir miktar başarı göstermiş olsa da, vantuz ile yapışmaya çalıştığı yüzey arasındaki boşluklardan kaynaklanan sızıntıya eğilimli olabilirlerdi ve çalışmak için genellikle vakum pompalarına ihtiyaç duyuyorlardı. Bristol ekibi, bir ahtapotunkine morfolojik ve mekanik olarak benzer bir vantuz yarattı.
Vantuzlar, nesnelere sızıntı olmadan uyum sağlamalarına, nesneleri tutarken kasılmalarına ve bırakırken gerilimi serbest bırakmalarına yardımcı olan aşırı esnekliğe sahip kaslı yapılardır. Bu, araştırmacılara iç kısmı silikon sünger malzemeden, dış kısmı ise yumuşak silikon pedden yapılmış vantuzlar oluşturma konusunda ilham verdi.
Nihai biyomimikri için araştırmacılar, önceki modellerde yaşanan sorunların çözümünün, ahtapot vantuzlarının mukus salgısını simüle eden bir vantuz geliştirmek olduğunu düşündü.
Bu Gerçekten Yapışkan Bir İş!
Kafadanbacaklıların yapışmasının daha önce bu canlıların yumuşak, esnek vücutlarının bir ürünü olduğu, yapışması gereken her yüzeye kolayca uyum sağlayabildiği düşünülüyordu. Mukus salgısı ise, araştırmacılar robotik vantuzlarına dahil etmeye karar verene kadar büyük ölçüde göz ardı edilmişti.
Yumuşakçaların mukusunun sudan beş kat daha viskoz olduğu bilinmektedir. Yeni geliştirilen vantuzlar için, biyolojik bir vantuzdaki bezler tarafından salgılanan sıvıları taklit etmek üzere tasarlanmış yapay bir akışkan sistemi, vantuz ile yapıştığı yüzey arasında bir sıvı mührü oluşturarak boşlukları neredeyse tamamen ortadan kaldırır. Ahtapot mukusunun gücüne sahip olmasa da, su altı mağaraları veya okyanus tabanı gibi yerleri keşfederken suya batacak bir robot için su en iyi ikinci seçenektir.
Gerçek mukus olmasa bile, su mührü olan vantuzların, olmayanlara göre nesnelere 55 kat daha uzun süre tutunabildiği bulunmuştur.
Vantuz ile yapıştığı yüzey arasındaki boşluklar bir sorundur. Boşluklar ne kadar büyük olursa, vantuz tutuşunu o kadar hızlı kaybeder. Yapay vantuzlar öncelikle bir yüzeye mekanik olarak mümkün olduğunca uyum sağlamaya çalışır. Bu, herhangi bir boşluğu küçük yapmalıdır, ancak bu boşluklar daha sonra yapay akışkan sistemi tarafından kapatılır. Denemeler için her seferinde sıfırlanabilmesi için doğrudan vantuzla bağlantılı bir tüp aracılığıyla hava pompalanabilir.
Kayalar ve pürüzlü dokulara ve birçok eğriye sahip plastik figürler gibi zorlu yüzeylerle karşılaştığında, robotik kolundaki silikon vantuz onlara uyum sağlayabildi ve neredeyse hiç sızıntı olmadan uzun süre tutuşunu koruyabildi.
Araştırmacılar, "[Geliştirdiğimiz] yapışma mekanizması, yapışma adaptasyonunu iyileştirmede sıvı regülasyonunun büyük potansiyelini göstermekte ve zorlu kuru yüzeylerde güçlü adaptif yapışma sergilemektedir," demişlerdir. "Bu, yeni nesil robotlar için benzersiz, düşük maliyetli, temiz ve güçlü bir yumuşak yapışma stratejisi sağlamaktadır."
Artık teknoloji bu kadar gerçekçi vantuzlar yarattığına göre, yakında bunlarla dolu tüm kolları görebiliriz.
