Robotla bilek güreşi yapar mısınız?

Bir insanla bir robot arasındaki bilek güreşi müsabakasını kim kazanır? Bunun cevabını verirken tabi ki, en büyük kayaları yerinden oynatan, büyük lastik tekerlekleri ezen makineleri aklımızdan geçirerek robotun kazanacağını söyleyeceğiz.

Araştırmacılar, yumuşak ve doğal hareket edebilen, atlama, tırmanma ve yürüme görevlerini kolayca gerçekleştirebilen tek işlevli makineler de üretme peşinde.

Acaba robot mu kazanacak yoksa insan mı? İlk resmi erkek robot bilek güreşinin yapıldığı Kaliforniya'nın San Diego şehrinde 300 kişi bu sorunun yanıtını aramak için bir araya gelmişti. Üç adet robotsu kol, bilek güreşi maçında bir kişiyi yendiler. Elektrik enerjisiyle çalışan meydan okuyucular, insanlarla teke tek bir müsabakaya girdiklerinde ise rakipleri tarafından gözle görülür bir şekilde yenildiler

Bu deneyi yapan Yoseph Bar-Cohen , sonucun şaşırtıcı olmadığını söyledi. Çünkü yapay kaslar zaten insanlardaki kaslar örnek alınarak üretilen taklit kaslardı. Kaliforniya'daki Nasa Jet Geliştirme Laboratuvarı'nda görevli olan Bar-Cohen, yapay kasların doğal kaslara benzediğini ama iç mekanizmasının farklı olduğunu belirtti.

Bar-Cohen, robot kolların içine güçlendirilmiş yapay kaslar yerleştirildi ve kolun çalışma tekniğini ilerletti. Şu anki hedefi ise bu düzenekle oluşturulmuş bir robotun, dünya şampiyonu bir insanı yenene kadar yıllık yarışmalar düzenlemek. Ancak bu hedefini gerçekleştirmesi için kasların hızının, gücünün ve dayanıklılığının arttırılması şart. Bu da kasların üretimde kullanılan ileri teknolojik yapı malzemelerine bağlı.

Yapay kaslar 10 yılı aşkın bir süredir var. Yapay kasların üretiminde kullanılan malzemeler, plastikten kauçuğa polimerden jele ve metale çeşitli maddelerden kullanılıyor.

Ama kasların gerçek bir kas gibi uzayıp kısalmasını sağlayan en önemli madde elyaf.

TEK İŞLEVLİ MAKİNELER

Araştırmacılar, yumuşak ve doğal hareket edebilen, atlama, tırmanma ve yürüme görevlerini kolayca gerçekleştirebilen tek işlevli makineler de üretme peşinde.

Güvenilir olduğu takdirde yapay kaslar, insansı özellikler taşıyan robotlardan daha güçlü ve aynı yolla üretilen plastik kalp ve diyafram gibi karşıt organlardan daha enerjik olacak.

Şu an en önemli sorun, fazla miktarda enerji ve pil harcamadan bu kasların nasıl aynı tempoda çalışacağıdır. Bu amaçla, kaslara, üretim aşamasında belli bir süre kendiliğinden çalışabilen suni motorların yerleştirilmesi planlanıyor.

Bu çalışmanın kökeni 1880'de Alman fizikçi, X ışınlarının kaşifi Wilhem Röntgen 'e kadar uzanır. Röntgen, elektrik verdiği sürece kauçuk bir bandın uzunlamasına değiştiğini gözlemlemiş. Hareket ve güç üreten makinaların üretildiği yapı malzemelerindeki gelişmeler, son 20 -30 yılda gerçekleştirildi.

Bugün düzinelerce laboratuvarda yapay kaslarla ilgili deneyler yapılıyor.

BİYOLOJİK VE YAPAY KAS

Biyolojik kaslar beyinden gelen sinyallere anında cevap verebilir. Uzunluklarının yüzde 20'si oranında değişebilir ve sertliklerini gelen etkilere göre daha az enerji kullanarak ayarlayabilirler. Üstelik kaslar kimyasal enerjiyi yakarak mekanik enerjiye çevirme konusunda da son derece başarılıdır.

Yapay kasların bazı alanlarda gözle görünür bir şekilde biyolojik kaslarla yarışabileceği saptandı. Yapay kaslar bazı durumlarda insan kasından bin kez daha hızlı çalışabilir ve bu kasların polimerleri orijinal boyutlarını aşabilir. Yine de yapay kasların biyolojik kaslarla yarışabileceği alanlar çok sınırlı.

Yapay kaslar enerjilerini tamamen tükettiklerinde veya zarar gördüklerinde tekrardan enerji üretemezler. Enerjilerini batarya ve bağlantı kablolarıyla sağlayan bu istemden, yüksek enerji elde edebilmek için sistemin bataryalarının dizel gibi yüksek enerji sağlayabilecek kimyasal akar yakıtları depolayabilmesi gerek. Belki de bu sayede kendiliğinden çalışabilen mekanik ayaklar üretilebilecek.

Texas Üniversitesi'ne bağlı Nanoeknoloji Enstitüsü araştırmacılarından Ray Baughman, alkol ve dizel gibi yüksek enerji sağlayabilen ve bu sayede çalışabilen yapay kaslar üretti. Bileşik Devletler Savunma Araştırmaları Ajansı (DARPA) ise, bu çalışmadan yola çıkarak tehlike anında insanla yer değiştirebilecek bir robot tasarladı.

ÖNEMLİ AŞAMA

Bu çalışma için Baughman öncelikle iyi bildiği malzemelere yöneldi: karbon nanotüpleri ve elektriksel ve mekaniksel özelliklere sahip olan saf karbondan meydana gelmiş dev silindirik moleküller. 1999'da bu nanotüplerin kâğıtlarından yapılmış yapay bir kas geliştirdi. Bu yapay kas maddenin doğal gücünü ve yüksek elektrik gücünü elde tutma kabiliyetinden yararlanılarak tasarlandı.

Araştırmacılar bu çalışmayı önemli bir gelişme olarak değerlendiriyor. Çünkü Ray, kimyasal tepkimenin doğrudan yapay kasların çalışmasında kullanılabileceğini gösterdi. Şimdiye kadar yapay kaslar enerji kaynaklarından ayrıydı. Birleştirilmiş yakıt kaynağı sayesinde bu kaslar, biyolojik kaslara benzemede önemli bir aşama kaydedecek. Çünkü bu kaslar tıpkı biyolojik kaslarda olduğu gibi, kas yakıt hücresini kullanmadığı zamanlarda bu yakıt hücreleri elektrik üretebilecek.

SINIRLI OLANAKLAR

Buna rağmen, nanotüp kasların bir limiti var. Aynı boyuttaki doğal bir kasın açığa çıkardığı enerjiden 100 kat fazla bir enerji açığa çıkardıkları takdirde, bu kaslar kendi uzunluklarının yüzde biri ölçüsünde kısalırlar. Yalnız böyle küçük ölçüdeki bir kısalma insan bünyesi için uygun değil. Bu nedenle Texas'taki araştırmacılar nitinol adını verdikleri nikel ve titanyum alaşımı olan farklı bir yapı malzemesiyle yeni bir çalışma yaptı. Bu alaşımdaki metaller kolayca eğilip bükülür ve kolayca gerginleştirilebilir. Ama eski hallerine dönmeleri için de ısıtılıp soğutulmaları gerekmektedir. Yapay kaslarda bulunan iki farklı uzunluktaki tel bu alaşımdan meydana gelmiştir.

Bu tellerin en büyük avantajı uzunluklarının yüzde 5'i kadar genişleyip daralabilmesi ve bu sayede de robot kollara uygulanabilir olmasıdır. Ancak bu tellerin uyum sağlayabilirliğinin ve gevşeyebilirliğinin hızını kontrol etmek çok kolay değil. Şüphesiz başka sorunlar da var.

AMAÇ NE?

Baughman, paltinyum katalizörünün enzimlerle yer değiştirme olasılığını ve yakıt olarak metanol yerine şekerin kullanılıp kullanılmayacağını araştırıyor. Bu yolla yemek yiyerek yapay bir kalbi çalıştırmayı hedefliyor.

Enerjisini yakıtla sağlayan yapay kaslar insanı bilek güreşinde yenebilecek mi? Polimerler halen sınırlı, bunun yanı sıra nanotüp kasları insan kolu ölçüsünde yeterince hareket edemiyor ve tellerdeki şekil-hafıza dolaşımı henüz çözülmüş değil. Kasların bilek güreşini kazanabilmeleri için aynı zamanda tam anlamıyla kontrolü ellerine almaları, dayanıklı olmaları ve biyolojik uyumu sağlayabilmeleri gerekmekte.

New Scientist 12 Ağustos 2006. Çeviri: Sezen Burcu Er

(Cumhuriyet Bilim Teknik)