Tartu bilim insanları robot kelebeğe yeni duyu organı büyüttü

Tartu Üniversitesi araştırmacıları, şeffaf plastikten 3D basılmış bir robot kelebek kanadının içine ışığa duyarlı bir duyu organı büyütmeyi başardı. Deney, bir robotun gövdesinin fabrikadan çıktığı anda tamamlanmış olmak zorunda olmadığını gösteriyor. Gelecekte robotlar, çevrelerine ve ihtiyaçlarına göre kendi vücut parçalarını üretebilecek.

Deneyde mavi bir lamba yanıyor ve kanadın içinde koyu bir şekil belirmeye başlıyor. Yaklaşık bir dakika sonra lamba sönüyor, ancak görüntü kalıcı oluyor. Oluşan yapı kanadın yüzeyinde değil, içinde yer alıyor. Bu süreçte robot, daha önce sahip olmadığı bir duyu organı kazanıyor; yeni bir parça takılmıyor, organ doğrudan mevcut gövdenin, yani yapay kanadın içinde büyüyor.

Koyu renkli yapı elektriği iletiyor, ışığa tepki veriyor ve robotun kontrol elektroniğine bağlı. Tartu Üniversitesi'nden genç araştırmacı Kadri-Ann Pankratov ile yumuşak robotik doçenti Indrek Must'un aktardığına göre, bu deney, canlılardaki kan dolaşımı benzeri bir sistemden yararlanılarak gerçekleştirildi.

Kelebek kanadından esinlenen yapay dolaşım

Kelebek kanatları, canlılarda hem hava hem de hemolenf adı verilen kan benzeri sıvının taşındığı ince borucuklardan oluşan bir ağ içeriyor. Bu sıvı, enerji ve yapı malzemelerini taşıyor; kanadı nemlendirerek sertleşmesini ve uçuşa destek olmasını sağlıyor. Araştırmacılar, 3D baskıyla üretilebilen yapay kanatların bu dolaşım sistemini taklit etmek için uygun bir platform sunduğunu belirtiyor. Kanadın neredeyse tamamı tek bir düzlemde olduğu için tüm ağ mikroskop altında bir defada görülebiliyor ve sıvı akışı kolayca izlenebiliyor.

Ekip, kanadın içine önceden hazırlanmış bir karışım sıvısı gönderdi. Bu sıvı, pirol molekülleri ve ışığa duyarlı bir başlatıcı taşıyor. Ardından belirli bir bölgeye morötesi (UV) ışık tutuldu; şeffaf plastik karardı. Kararan bölgede, ışık altında polipirol sentezlenmiş oldu ve bu madde, çevresindeki plastikten farklı bir elektrik iletkenliği kazandı. Böylece duyu organı ortaya çıktı.

Oluşan organ UV ışığına duyarlı. Bu da iki yönlü bir uyum sağlıyor: organ, yeterince güçlü ışığın olduğu yerde oluşarak o anki çevre koşullarının izini taşıyor; ayrıca robot çalışırken yeniden güçlü UV ışığına maruz kalırsa polipirol sentezi devam ediyor ve organ giderek daha hassas hale geliyor. Araştırmacılar, bu özelliğin modern sensörlerden temel bir fark olduğunu vurguluyor: fabrikada sabitlenen sensörlerin aksine, bu yapay reseptörün sinyaline çevre koşulları ve robotun önceki deneyimi birlikte yansıyor.

Deneyde, ışık etkisiyle elektrik direnci değişen organın sinyali robotun mikrodenetleyicisi tarafından kaydedildi; denetleyici kırmızı bir LED'i yakıp nitinol telini ısıtarak kanatları hareket ettirdi. Yeni duyu organı, hazırlanan gövde uygun çevre koşullarına girdiğinde tam olarak o anda ve o bölgede oluşuyor. Bu sürecin merkezi kontrol birimi tarafından başlatılması gerekmiyor; bilgi doğrudan kanadın içinde de kullanılabiliyor.

Araştırmacılar, "kimya bir tasarım seçeneğidir" diyerek yapay dolaşımın sıvıda çözünen veya asılı kalan hemen her şeyi taşıyabildiğini belirtiyor. Her yeni başlangıç maddesi, yeni bir olası organ ve dolayısıyla henüz ortaya çıkmamış bir bedensel yetenek anlamına gelebiliyor. Bu nedenle UV duyarlılığı bir sınır değil, yalnızca bir örnek.

Gelecekte, doğayı inceleyen arama robotları ya da enkaz altında çalışan kurtarma robotları, ihtiyaca göre kendi vücut parçalarını büyütebilecek. Bu makinelerin çalışma ortamı önceden tam olarak öngörülemediği için gövdelerinin tüm gerekli özelliklerle donatılması mümkün olmuyor. Çalışma, kaynak tasarrufu bilinciyle robotiğin önünü açıyor: tam olarak neye ihtiyaç varsa, gereken yerde ve robotun kendi gövdesi istediğinde inşa edilmesi.

Araştırma sonuçları Advanced Science dergisinde yayımlandı.