MAKALE

Yayın Tarihi: 1 Eki 2012 | Gökhan İnce

0

CANLI-TAKLİTÇİ ROBOTLAR 07: BÖCEKLERDEN HEKSAPODLARA

Canlı-taklitçi robotlar serisi, böceklerden esinlenmiş altı bacaklı robotlarla devam ediyor.

Böcekler

Şekil 1: Böcekler alemi doğa ananın zenginliğini vurgular niteliktedir. Kaynak: Wikipedia

Okyanuslardaki az sayıdaki türleri dışında, böcekleri hemen her tip çevrede görmek mümkündür. Bilinen canlı organizmaların yarısından fazlası (bir milyon türden fazla) böcektir (Şekil 1). Bu da onları, gezegendeki en çok türe sahip hayvan grubu yapar. Böcekler, kitinden oluşan dış iskeletleri, üç parçalı (kafa, göğüs ve karın) gövdeleri, üç çift bacakları (bu sebeple altı bacaklılar diye nitelendirilirler), birleşik gözleri ve bir çift antenleriyle ortak özellikler gösteren bir canlı sınıfıdır. Nicelik olarak dünyadaki hayvanların %90 kadarını oluştururlar [1].

Böcekler genellikle yürüyerek, uçarak ve çok nadiren de olsa yüzerek hareket ederler. Hızlı ve buna rağmen oldukça dengeli bir harekete izin verdiği için, çoğu böcek 3 bacaklarını eşzamanlı olarak yere değdirerek ilerler. Birbirlerini takip eden, sonraki hamlelerinde diğer 3 bacaklarıyla düzenli olarak değişen bir döngü içerisinde yürürler. Aşağıda saniyede 1000 görüntü alabilen bir kamerayla çekilmiş, yavaşlatılmış bir hamamböceği yürüyüşünü seyredebilirsiniz. Bacakların havada kalma sürelerine özellikle dikkat ediniz.

Böceklerden Esinlenmiş Robotlar

Şekil 2: Jessops Velbon DF 40 marka bir tripod. (Hayır, sponsorumuz değil!)

Bir nesnenin stabil bir biçimde, bulunduğu noktada ayakta kalmasının en kolay yolunun üç adet bacak üzerinde duracak bir tasarıma sahip olması gerektiğini hepimiz biliriz. İki ayak üzerinde durmak hüner ister. Vücudun ağırlık merkezinin düzenli olarak hesaplanması ve dengenin her adımda korunması gerektiğinden, genellikle gelişmiş sinir sistemine sahip hayvanlar çift bacakları üzerinde durabilirler. Üç bacak ise, herhangi bir nesneyi dik tutmak için yeterlidir. Hatta bu amaçla tasarlanmış  fotoğraf makinesi sehpalarına üç-bacak (tripod) adı verilir (Şekil 2). İşte böceklerden esinlenmiş bu robotları popüler kılan etkenlerden en önemlisi, hareketlerinin her adımında üç bacaklarıyla sağladıkları bu denge. Bu yüzden de bacakları üzerinde hareket eden çoğu robot da altıbacaklı (heksapod) olarak tasarlanıyor.

Altı bacak kullanmanın tek avantajı denge problemine olan kurnazca yaklaşımı değil elbet. Eğer bazı bacaklar bozulursa, robot kalan bacaklarını doğru bir strateji kullanarak hareket etmeye devam edebilir. Ayrıca denge için kullanılmayan bacaklar etkileşime geçilecek nesneleri kavramak ve hareket ettirmek (manipulation) için kullanılabilir. Bu robotların bazıları böcek sinirbilimi, motor sinir kontrolü ve yürüme konularındaki biyolojik teorileri test etmek için kullanılmaktadır.

DASH

Hamamböceğinden öykünülerek tasarlanmış Dynamic Autonomous Sprawled Hexapod’un kısaltması olan DASH, altı bacaklı robotları yapmanın ve hareket ettirmenin temelde ne kadar da kolay olduğunu gösterir nitelikte. Bir saatten kısa bir sürede birleştirilen mukavva, polimer levhalar, bir doğru akım motoru ve bir servo motor sayesinde, sağa-sola dönebilen, yüksek objelere tırmanabilen, 28 metreden düşse bile kırılmayan, oldukça hızlı (1,5 m/s) bir robot yapmam mümkün.

RHex

Şekil 3: RHex

Pennsylvania Üniversiteli araştırmacıların 1998 yılında aldıkları bir DARPA projesi ile hayata geçirdikleri RHex’in amacı, böceklerin türlü doğal yeryüzü şartında hayatta kalabilmesinden esinlenerek bir otonom ve mobil bir robot tasarlamaktı. Bu sayede kayalık alanlar, çamur, kum, bitki örtüsü, merdiven, yokuş dinlemeyen bir robot ortaya çıkardılar. O günden günümüze geliştirilmeye devam eden bu robot artık ticari olarak AlphaDog ve Cheetah robotlarından (bkz. dört bacaklı robotlar) tanıdığımız Boston Dynamics firmasının bünyesinde üretiliyor (Şekil 3).

Bu tarz robotların tasarımında dikkat edilen husus, robotun bacaklarındaki dinamiklerin her tür arazinin şartlarına uyum sağlayabilmesidir. İnsan da (belki farkında olmasanız da) ağırlık taşıyıp taşımadığına, hangi yüzey üzerinde yürüdüğüne bağlı olarak bacaklarındaki esneme ve katılık düzeylerini ve vücut şeklini her adımda ayarlar. Bu sayede dinamik bir şekilde yüzeye uyum sağlanır.

Üstelik bu robotu da düştüğü zaman kırılmasını engelleyecek bir aparatla desteklemek mümkün. Daha önce kertenkelelerden esinlenerek yapılan robotlar ile ilgili yazımızda bahsettiğimiz gibi denge sağlayıcı olarak kullanılacak bir kuyruk vasıtasıyla, robot havada yönelimini değiştirebiliyor. RHex’in küçük bir versiyonu olan X-RHex Lite üzerinde yapılan ilk denemeler bu kertenkele ve hamamböceği hibritinin oldukça iyi sonuçlar çıkarabileceğini ortaya koydu.

A-POD

Sıradaki robot bir karıncadan esinlenilerek tasarlanmış. Üstelik bu robotu evinizde kendiniz yapmanız için de tüm proje detaylarını sitesinde halka açılmış. Hareketlerindeki akıcılık ve vücut parçalarının harmonisi, gerçekten bir karıncanın hareketini andırıyor. Aşağıdaki ilk videoda robotun vücut dinamiklerini, ikincisinde ise yürüyüş dinamiklerini seyredebilirsiniz.

STOMPY

Şekil 4: Stompy’nin tasarım resimlerinden biri

En son açık bilimin ruhuna en uygun robotla yazımızı sonlandırıyoruz. Stompy (Şekil 4) adı verilen bu robot Boston’daki bir “hackerspace” tarafından tasarlandı. Hackerspace genellikle bilgisayar, teknoloji, bilim, dijital ve elektronik sanatları da kapsayan ortak ilgi alanları bulunan insanların buluşup sosyalleştikleri, kaynak paylaşımı ve işbirlikleri yaptıkları yerler olarak adlandırılabilir. Bu tarz mekanları açık toplum laboratuvarları olarak görmek mümkün. Stompy projesine Barrett, Boston Dynamics ve DEKA gibi büyük robotik firmalarında çalışan gönüllüler destek veriyorlar. Amaçları 135 beygir gücüne sahip bir motorla kullanacakları, hidrolik bacaklara sahip, sürülebilir ve en önemlisi DEVASA (Şekil 5) bir altıbacaklı robot yapmak. Bunun için gerekli olduğunu hesapladıkları 65.000 doları da Kickstarter üzerinden toplamışlar ve kolları sıvayarak atölyelerine girmişler. Bağış yapanlara da bir tur bindirme sözü vermişler. Projenin aşamalarını gün be gün bu linkten takip edebilirsiniz.

Şekil 5: Stompy’nin bacaklarından birinin insana kıyasla boyutu

Kaynak

[1] Erwin, Terry L. (1982). “Tropical forests: their richness in Coleoptera and other arthropod species”. Coleopt. Bull. 36: 74–75.

Etiketler: , , , , , , ,


Yazar

Lisansını İstanbul Teknik Üniversitesi, yüksek lisansını Darmstadt Teknik Üniversitesi ve doktorasını Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nden elektronik, haberleşme ve bilişim teknolojileri üzerine aldı. Sırasıyla Almanya ve Japonya'daki Honda Araştırma Enstitüsü'nde robotik, yapay zeka ve işaret işleme alanlarında çalışmalar yaptıktan sonra, İTÜ Bilgisayar Mühendisliği'nde araştırmalarına devam ediyor.






Yorum yapın (Facebook, Twitter gibi hesaplarınız geçerlidir.)

Back to Top ↑
  • Patreon’dayız

  • Bizi Takip Edin

  • iTunes Bağlantısı

  • Reklam Alanı

  • Destekçiler

  • E-POSTA LİSTESİ

    Yeni bir yayınımız yayımlandığında e-posta yoluyla haberdar olmak için adresinizi bu alana girin.

    Diğer 99.811 aboneye katılın

  • Hızlı Takvim

    Ekim 2012
    P S Ç P C C P
    « Eyl   Kas »
    1234567
    891011121314
    15161718192021
    22232425262728
    293031