Robotlar artık pizza servis etmekten, uzaylı gezegenlerde gezinmeye, ahtapotlar gibi yüzmekten, insanları taklit etmeye ve hatta ameliyat yapmaya kadar pek çok alanda görev alabiliyor. Peki, ya suyun üzerinde yürüyebiliyorlar mı?
Rhagobot adı verilen bu minik robotlar, Rhagovelia cinsi, yani su üzerinde kayan böceklerden ilham alınarak geliştirildi. Bu böcekler, akıntılı derelerde bile rahatça süzülmelerini sağlayan evrimsel bir adaptasyonun robotize edilmiş hali sayesinde su üzerinde hareket edebiliyor.
Diğer su böceklerinin aksine, Rhagovelia böceklerinin orta bacaklarının uçlarında bulunan yelpaze benzeri uzantılar, altlarındaki suyun hareketine göre pasif olarak açılıp kapanıyor. Bu özellik sayesinde böcekler su yüzeyinde zahmetsizce süzülüyormuş gibi görünüyor. Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley'den biyolog Victor Ortega-Jimenez, bu minik böceklerin nasıl hızlanabildiklerini, ani dönüşler yapabildiklerini ve bir sıvı yüzeyinde adeta uçuyormuş gibi hareket edebildiklerini merak ediyordu.
Ortega-Jimenez, Science dergisinde yayımlanan bir çalışmasında, "Rhagovelia'nın yelpazesi, yapay pervaneler geliştirmek için ilham verici bir şablon sunuyor ve biyolojik formları ile işlevleri hakkında bilgiler sağlıyor," dedi. "Bu tür konfigürasyonlar, yarı sucul robotlarda büyük ölçüde keşfedilmemiş alanlardır."
Güçlü ve Şekil Değiştiren Yelpazeler
Ortega-Jimenez, böceklerin suda nasıl hareket ettiğini çözmek için beş yıl harcadı. Rhagovelia bacak yelpazelerinin kas gücüyle şekil değiştirdiği düşünülürken, aslında bu uzantıların suyun yüzey gerilimine ve altlarındaki elastik kuvvetlere otomatik olarak adapte olduğunu keşfetti. Yelpazeler, göz kırpma süresinden on kat daha hızlı bir şekilde açılıp kapanıyordu. Suya temas ettiklerinde hemen genişliyor ve akışa bağlı olarak şekil değiştiriyorlardı.
Bu yelpazeler, böceğin boyutuna göre geniş bir yüzey alanı kaplayarak ve böcek bacaklarını hareket ettirdiğinde şekillerini koruyarak muazzam bir itici güç üretiyor. Ayrıca çok yönlü bir işlev görüyorlar. Genişlediklerinde deformasyona direnecek kadar sağlam olmalarına rağmen, esnek yapıları sayesinde kolayca kapanabiliyor ve böcek sudan çıktığında yolunu tıkamaması için üstteki pençeye yapışabiliyorlar. Böceklerin suyu iten hidrofobik bacaklara sahip olması da ağırlık yapmasını engelliyor.
Ortega-Jimenez ve araştırma ekibi, bacak yelpazelerini taramalı elektron mikroskobu kullanarak inceledi. Eğer su böceklerini temel alan bir robot yapmak istiyorlarsa, tam olarak hangi yapıyı hedeflediklerini bilmeleri gerekiyordu. Silindirik yelpazelerle deneyler yaptıktan sonra araştırmacılar, Rhagovellia yelpazelerinin, daha önce bilinmeyen, birçok düz çubuktan ve bunların üzerindeki küçük dallardan oluştuğunu buldular.
Araştırmacılar ayrıca, su böceklerinin su yüzeyinde ilerlerken her vuruşta girdaplar ürettiklerini gözlemlediler. Bu girdaplar, uçan kanatların arkasında bıraktığı izlere benziyordu. Bacak itişleri dalgalar da üretiyordu. Bu bilgiyi kullanarak araştırmacılar bu etkiyi taklit etmeye çalıştılar.
Bacaklar Gelişiyor
Bu, robotik alanında yeni bir sınır. Mevcut amfibi robotlar genellikle itici güç üretmek için kürekler gibi hantal pedler kullanıyor, ancak bazı küçük modeller başka bir su böceği türünden esinlenen ince hidrofobik bacaklar kullanıyor. İnce bacaklar yüzey gerilimini azaltsa da momentumları sınırlı kalıyor.
Rhagobot, Ortega-Jimenez'in bu yüksek teknolojili böceğe getirdiği yorumu oldu. Rhagovelia bacaklarının ve yelpazelerinin yapısını ve işlevini yakından inceledikten sonra kendisi ve ekibi, suya maruz kaldıklarında şekil değiştirecek şekilde tasarlanmış yapay versiyonlar ürettiler. Bunlar Rhagobot'un orta bacaklarına takıldı. Tıpkı ilham aldıkları böcekler gibi, yelpazeler suya daldırıldıklarında hemen genişliyor ve sudan çıktıklarında tekrar kapanıyordu. Yelpazelerin şekil değiştirmesi hareket ve su hızıyla belirlendiği için ek bir güç kaynağına gerek kalmadı.
Ekip, yapay yelpazelerinin Rhagobot'a bir avantaj sağlayıp sağlamayacağını görmek istedi. Yüzey gerilimini kullanarak ilerleyen başka bir su böceği türünden esinlenerek bir alternatif robot inşa ettiler ve Rhagobot ile yarıştırdılar. İkisi de aynı miktarda güce sahipti, ancak yelpazeler sayesinde Rhagobot, rakibinden daha uzağa gidebildi ve daha keskin, daha hızlı dönüşler yapabildi.
Ortega-Jimenez, "Yelpaze kaynaklı itme, ileri hızı artırdı ve hızlı frenlemeye de olanak sağladı," dedi ve ekledi: "Yelpazenin kapanabilirliği, robotun bacağı sudan kaldırması için gereken enerjiyi de önemli ölçüde azalttı."
Gelecekte Rhagobot, çevresel izleme sistemlerinin bir parçası olmak için çalkantılı sulara göğüs gerebilir. Araştırmacılar, bu robot sürüleri sayesinde fırtına ve sel sırasında arama-kurtarma görevlerine yardımcı olabileceği potansiyeli konusunda heyecanlılar. Ancak sensörler ve güç kaynağının ağırlığını eklemek önemli bir zorluk teşkil edecektir. Hatta Satürn'ün uydusu Titan'ın metan okyanusları gibi Dünya dışındaki yerleri keşfetme potansiyeline de sahip olabilir. Eğer Rhagovelia bir şeyi kanıtladıysa, o da en küçük canlıların bile büyük sıçramalara ilham verebileceği gerçeğidir; ister suda olsun ister başka bir yerde.
