Lojistik ve endüstriyel robotlarda sensörsüz akıllı kas dönemi

Endüstri 5.0 vizyonuyla büyüyen insansı robot ve lojistik otomasyonu pazarında, önemli bir Ar-Ge başarısına imza atıldı. Seul Ulusal Üniversitesi araştırmacıları, dışarıdan ek sensörlere ve karmaşık kontrol sistemlerine ihtiyaç duymadan, tıpkı insan kası gibi kendi iç kuvvetini ölçebilen 'akıllı yapay kas' teknolojisi geliştirdi.

Küresel tedarik zinciri, lojistik otomasyonu ve sağlık sektörlerinde insan benzeri robotlara yönelik endüstriyel talep artarken, üreticilerin karşısındaki en büyük maliyet kalemlerinden biri olan donanım mimarisinde dikkat çekici bir gelişme yaşandı. Geleneksel yapay kas sistemlerinde hareket ve algılama fonksiyonlarının ayrı çalışması, ek sensör altyapılarına ve karmaşık kontrol mekanizmalarına ihtiyaç doğuruyordu. Seul Ulusal Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’ndeki araştırmacılar, biyolojik kas-tendon komplekslerinden ilham alarak bu maliyetli darboğazı aşmayı hedefleyen yeni nesil bir akıllı yapay kas geliştirdi.Son dönemde MIT Medya Laboratuvarı’nın elektroakışkan lif kasları üzerine yaptığı çalışmalarla hız kazanan Ar-Ge rekabeti, SNU’nun sıvı kristal elastomerler ve sıvı metal teknolojisini entegre etmesiyle yeni bir ticari boyut kazandı.TEK YAPI İLE HEM HAREKET HEM ALGILAMAGeliştirilen yeni nesil donanımın en önemli ticari avantajı, literatürde “fiziksel zeka” olarak adlandırılan özerk algılama yeteneğine sahip olması. Yapay kas, sıvı kristal elastomer içine yerleştirilmiş gömülü sıvı metal kanallar içeriyor. Bu kanallardan biri ısıtma yoluyla kasılma üreten aktif bir motor, yani aktüatör görevi görürken, diğer kanal eş zamanlı olarak kuvvet ve deformasyonu algılayan sensör işlevi üstleniyor.Bu hibrit mimari, robotik sistemin harici elektronik sensörlere ihtiyaç duymadan kendi kasılma durumunu gerçek zamanlı olarak izlemesine olanak tanıyor. Sensör maliyetlerini ve donanım karmaşıklığını azaltan teknoloji, özellikle hassas montaj hatlarında ve medikal rehabilitasyon cihazlarında esneklik ve güvenlik standartlarını yeniden şekillendirebilecek bir çözüm olarak öne çıkıyor.HASSAS KUVVET KONTROLÜAraştırma ekibi, teknolojinin ticari uygulanabilirliğini göstermek amacıyla bu yapay kaslarla entegre edilmiş robotik parmaklar ve tutucular üreterek laboratuvar testleri gerçekleştirdi. Testlerde, akıllı kasların nesneleri son derece nazik biçimde kaldırabildiği, kavradıkları cisimlerin sertliklerini ve boyutlarını kendi başlarına algılayabildiği görüldü. Biyolojik kas sistemlerinde olduğu gibi birbirine karşı çalışan iki yapay kasın senkronize edilmesiyle, üretim bantlarında kritik önem taşıyan kasılma ve gevşeme hareketlerinin daha hızlı ve hatasız biçimde kontrol edilebildiği ortaya kondu.HEDEF: TERMAL YÖNETİMSistem, harici sensörlere olan bağımlılığı ortadan kaldırarak robotik otomasyon yatırımlarında önemli bir tasarruf potansiyeli sunsa da, teknolojinin geniş ölçekli endüstriyel seri üretime geçebilmesi için aşılması gereken bazı mühendislik zorlukları bulunuyor. Araştırmacılar, fabrika ortamlarındaki sürekli ve tekrarlanan hareketler sırasında yapay kasın içinde ısı birikebildiğini, bunun da kuvvet kaymasına ve işlem hassasiyetinin azalmasına yol açabildiğini raporladı.Bu termal yönetim sorununu aşmak ve sistemi ticari kullanıma hazır hale getirmek için Ar-Ge ekipleri, donanım mimarisine yerleşik soğutma kanalları ve Peltier modüllerine dayalı aktif soğutma sistemleri entegre etmeyi planlıyor. Sıvı kristal elastomer materyallerinin ısı dağılımı üzerine yapılacak yeni iyileştirmelerin, kısa vadede robotik uygulamalar için daha stabil, hızlı ve güvenilir bir donanım ekosistemi oluşturması hedefleniyor.