Balık yüzgeçleri ve böcek kanatları, su ve hava içinde olağanüstü mühendislik örnekleri olarak karşımıza çıkar. Bu biyolojik mucizelerden ilham alan mühendisler, uçaklar ve botlar tasarlarken bu tasarımları taklit etmişlerdir. Son zamanlarda, özellikle Caltech’teki araştırma ekipleri, diğer doğal hareketlerin mekanik tasarımı etkileyip etkileyemeyeceğini araştırmak için biyomimetik mühendisliğe odaklanmıştır. Bu yaklaşım, hayvanların itici güç adaptasyonlarını robotlarda yeniden üretmeyi amaçlayan robotik alanına da genişlemiştir.
Caltech’te Aeronautics ve Medical Engineering Profesörü Mory Gharib tarafından yönetilen dikkat çekici bir çalışma, bir robotik flap’ın hasara nasıl uyum sağladığını inceledi. Gharib, havacılık yüksek lisans öğrencisi Meredith Hooper ve doktora sonrası araştırmacı Isabel Scherl ile birlikte, robotik flap’ı hassas ölçümler için bir yağ tankında test etti. Robotun flap’ının bir kısmını kasıtlı olarak hasar verdikten sonra, robotun vuruş mekaniklerini ayarlayabilmesi ve etkili itiş gücünü koruyabilmesi için makine öğrenmesi uyguladılar. Hasar görmüş bir balık veya böcek gibi, robot propulsion(öne doğru eğilim gösterme) yöntemini uyarlayarak işlevini sürdürdü ve etkin alternatifler buldu.
Makine öğrenmesi, bu adaptasyon sürecinde kritik bir rol oynadı. Robot, çeşitli vuruş mekanikleri ile tekrar tekrar denemeler yaptı ve veriler, en etkili hareketlerin belirlenmesi için analiz edildi. Makine öğrenmesi algoritması, bu hareketleri iteratif olarak rafine etti ve kuvvet üretimi ve verimlilik temelinde en iyi adayları seçti. Bu iteratif yaklaşım, robotun yüzme hareketini optimize etmesine olanak sağladı. Hatta flap’ının %50’si çıkarılmış olmasına rağmen istenilen sonuçlar elde edildi. Bu biyomimetik prensiplere dayalı mekanik uyum sağlama yeteneği, robotun otonomisini ve işlevselliğini özellikle hasarın olası olduğu senaryolarda oldukça arttıracağı düşünülüyor.
Bu araştırmanın sonuçları, otonom denizaltı araçları (AUV’ler) ve mikro hava araçları (MAV’ler) için geniş bir etkiye sahiptir. Okyanografik araştırmalar ve izleme için önemli olan AUV’ler, artırılmış uyum yeteneklerinden büyük ölçüde faydalanabilir. Uyarlanabilir itiş sistemleri entegre ederek, AUV’ler zorlayıcı ortamlarda itiş sistemleri arızalansa bile görevleri tamamlayabilir ve kurtarılabilir. Benzer şekilde, arama ve kurtarma operasyonları gibi acil durum yanıt senaryolarında kullanılan MAV’ler, olası hasarlara rağmen karmaşık arazilerde gezinme yeteneklerini geliştirebilir.
Biyolojik ve robotik sistemler hasara uyum sağlayabilse de ayarlama yöntemleri farklıdır. Çalışmalar, balıkların genellikle yüzgeç hasarını telafi etmek için vuruş amplitüdünü artırdığını gösterirken, robotik sistem hem vuruş amplitüdünü hem de frekansını değiştirmiştir. Bu fark, doğal organizmalar üzerindeki evrimsel baskıların robotik sistemler için geçerli olmayabileceğini vurgular.
Bahsi geçen makaleyi okumak isterseniz buraya tıklayabilirsiniz.
