Yakın Geleceğin Gözdeleri: İyonik Robotlar

Evrim, konaklarını çılgınca ve karmaşık şekillerde kontrol eden parazitlerinki gibi pek çok zekice adaptasyonu ortaya çıkardı. Fakat evrim, hiçbir zaman dönen çarklar ve pervaneler yerine iyonları hızlandırarak robotlara güç vermenin harika bir yolu olan iyon itkisini hayal edememişti. Bu teknoloji hala çok erken bir evrede olsa bile, bir gün daha önce görülmemiş uçan makinelere öncülük edebilir. Uzay aracı bağlamında iyon itki gücünü duymuş olabilirsiniz, ancak bu uygulama biraz farklı. Güneş enerjisiyle çalışan çoğu iyon itkili uzay aracı, xenon atomlarını elektronlarla bombardıman ederek pozitif yüklü xenon iyonları üretir. Sonra da negatif yüklü bir ızgarayla iyonlar hızlandırılır ve uzaya fırlatılır. Ortaya çıkan itki, geleneksel motorlara kıyasla oldukça yüksektir. Uzay boşluğundaki araç bu iyonların akışı sayesinde yavaş yavaş hızlanır.

Dünyadaki bir robotun kullanabileceği hava molekülleri varken xenon gazı ile uğraşması gerekmiyor. Bu durumda (elektrohidrodinamik itki olarak bilinen), elektrik iletken bir metalden yapılmış küçük bir tarağa akar. Taraktaki her bir süper ince diş aşağıda yer alan karbon fiberden yapılmış “toplayıcı” ızgaraya iyon fırlatır. Washington Üniversitesi’nden Makine Mühendisi Igor Novosselov, ekibinin kullandığı sistemi ayrıntılandıran bir makalede, “A noktasından B noktasına giderken, iyonlar havadaki nötr moleküllerle – azot, oksijen, biraz CO2 ve su-pek çok kez çarpışır. Bu şekilde bu iyonlar havayı zemine doğru hızlandırarak itki sağlar,” diyerek çalışma prensibini açıklıyor. Kulağa çok kolaymış gibi geliyor, değil mi? Çırpacak kanatlar ya da döndürecek çarklar yok. Fakat gerçek şu ki, iyonik itki robotik uzmanlarının daha yeni uğraşmaya başladıkları birçok sorunla birlikte geliyor.

Bu sorunlardan biri güç. İtki için yeterli miktarda iyon üretmek adına çok fazla güç gerekiyor, öyle ki şu anda Novosselov ve meslektaşları robotlarını bir güç kaynağına bağlamak zorunda. Makineyi birkaç santimetre uzunluğunda bir çubukla birbirine yapışmış dört ayrı iyon itici gibi düşünebilirsiniz. Dört tane değişken itkiyle makine bir quadcopter gibi yönlendirilebilir. Ancak itki motorları şimdilik kendini yerden kaldırabiliyor. Bu aküyü, sensörleri, yönlendirme ve sürekli uçuşu mümkün kılacak diğer elektronik cihazları taşımak için yeterli değil. Bu yeni itici, modellendiği UC Berkeley iyon iticisi kadar güçlü değil ve sadece birinin uçuşu son derece kaotik.

Fakat bu yeni iticinin başka bir özelliği var: Üretimi, Berkeley versiyonundan çok daha kolay ve hızlı. Şu anda Stanford’da bulunan bu iticinin yaratıcısı, makine mühendisi Daniel Drew, “Son derece ince ve hassas malzemeler kullanma lüksüne sahiptim,” diyor. “Ama tasarımları üretilmek için başka laboratuvarlara göndermek zorunda olacaktım, sonra bana geri gönderilmelerini beklemem, daha sonra temiz odaya girip, bir sürü pahalı alet kullanmam gerek. Bunun sonunda da sayılı adet cihaza sahip olacağım.”

Yeni itici, sadece tek laboratuvarda yapılan bir lazer kesim işlemi kullanıyor. Yeni iticiyi tasarlayanlardan Sawyer Fuller, “Bunlardan birini yapmak için birkaç gün veya hafta yerine, hammaddeyle 30 dakikadan daha az bir süreye ihtiyacımız var,” diyor. Ekip bu sayede robotik araştırmalarında önemli bir husus olan tasarımlarını hızlı yenilemeyi başarıyla uyguluyor. Donanım tasarlarken bir değişikliğin uygulanması aylar alabilir. Lazer kesim sayesinde, Drew bazı hassasiyetlerden fedakarlık ederken süreci de önemli ölçüde hızlandırmış oldu. Bu da cihazın gücünü ve verimliliğini arttırmak için farklı malzemelerden yapılmış farklı şekilli elektrotlarla deneme yapmak anlamına geliyor. Günün sonunda hedef, iyon robotunun kendi başına uçması. “Sorun şu ki, robot yeterli bataryayı taşıyabilir mi?” diye soruyor, Drew. “Ve bence su anki cevap, muhtemelen taşıyabilirin kıyısında bir yerlerde. Öyleyse mesele, bu mekanizmanın verimliliğini nasıl artırabiliriz?”

Bu iyon iticinin güzelliği, hareketli hiçbir parçasının olmaması. Böcek benzeri robotlar mekanik kanatlarını çırpıyor, bu da kırılabilecek bir çok hareketli parçaya sahip olmaları demek. Bir quadcopter’in perveneleri ve motorları için de durum aynı. Ancak iyon iticiyle, yeterli miktarda elektrik olduğu sürece, hareketlisiniz. Bu basitlik aynı zamanda daha düşük üretim maliyetlerini de beraberinde getiriyor, dolayısıyla bu tür makineleri sürü olarak kullanabileceğimiz anlamına geliyor. Fuller, “Tarımda hastalıkları teşhis edebilir veya gaz kaçağı bulabilir veya uzayı keşfedebilirler,” diyor. “Uçan robotları diğer gezegenlere gönderme konusunda gerçekten heyecanlıyım, çünkü maliyetleri çok düşük”.

Sonuçta, bu teknolojinin kendisini geleneksel uçan makinelerle sınırlamasına gerek yok. Araştırmacılar zaten iki ayak üzerindeyken, örneğin bir tepeyi tırmanırken enerjiden tasarruf etmek ve dengeyi sağlamak için yardımcı olarak pervane kullanan robotlar tasarladı. İyon iticiler de niçin diğer bacaklı robotlara destek vermesin? Çünkü bu tür makinelerin zaten pilleri var, bu da iyonların itkisiyle ilgili güç problemini çözebilir.

Kaynak