Ne önü var ne arkası, 3 bacağı kopsa da durmuyor

Bugüne kadar üretilen insansı (android) ya da hayvan benzeri (quadruped) robotların neredeyse tamamı, biyolojik canlıları taklit ettikleri için dış görünüş olarak iki taraflı (bilateral) bir simetriye sahipti.

Duke Üniversitesi araştırmacıları şu can alıcı soruyu sordu: Ya şekil en önemli simetri türü değilse? Ya bir robotun başarısı, görünüşünden ziyade her yöne ne kadar kusursuz hareket edebildiğiyle ölçülüyorsa?

Bu soru, ekibi "Dinamik Simetri" (Dinamik İzotropi) adı verilen yepyeni bir tasarım prensibi geliştirmeye yöneltti. Bu kavram, bir robotun dışarıdan ne kadar dengeli göründüğüne değil; kuzeye, güneye, doğuya, batıya, yukarıya veya aşağıya aynı ivmeyle ve aynı kolaylıkla hareket edip edemediğine odaklanıyor.

İleri ve geri kavramını yok ediyor

Araştırma lideri Doçent Boyuan Chen, geliştirdikleri felsefeyi şu sözlerle açıklıyor: "Çoğu robotik araştırması simetriyi vücut yapısıyla ilgili bir soru olarak ele aldı. Biz ise en güçlü simetrinin robotun yapabilecekleri düzeyinde olduğunu savunuyoruz. Bir robot her yönde eşit derecede iyi ivme kazanabildiğinde, dünyaya belirli bir açıyla bakma ihtiyacı ortadan kalkar. İleri ve geri aynı hale gelir. Sol ve sağ eşitlenir. Böylece robot kontrolünün tüm problemi karakter değiştirir."

Bilim insanları, bu çok yönlü hareketi (omnidirectional) elde etmek için yapay zeka simülasyonlarında 1500’den fazla robot morfolojisini test etti. Bilgisayar analizlerinin sonucunda ortaya çıkan en optimize, en kusursuz tasarım ise ezberleri bozan yapısıyla "Argus" oldu.

20 adet modüler teleskopik ayaktan oluşuyor

Argus, merkezi bir gövdeden dışarıya doğru uzanan 20 adet modüler teleskopik ayaktan oluşuyor. Bu ayakların her biri, geometride özel bir yere sahip olan 12 yüzlü "düzgün dodekahedron" şeklinin köşe noktalarına monte edildi. Bu ultra simetrik geometrik düzenleme, robotun etrafında kusursuz ve eşit bir kuvvet dağılımı sağlıyor. Argus, bir yöne gitmek için önce gövdesini çevirmek zorunda kalmıyor; bulunduğu pozisyonu hiç bozmadan anında her yöne doğru hareket üretebiliyor.

Duke Üniversitesi Genel Robotik Laboratuvarı'ndan Jiaxun Liu, robotun hareket kabiliyetini ilk gördüklerinde gözlerine inanamadıklarını belirterek, "Argus'un sık ağaçlar arasında, engebeli arazilerde ve hatta şiddetli çarpışmalar altında bile nasıl yön değiştirmeden akıp gittiğini gördüğümüzde, tamamen farklı bir çağın başladığını anladık" ifadelerini kullanıyor.

Dünyayı "Tüm Vücuduyla" Gören İlk Robot

Geleneksel robotlar dünyayı genellikle baş bölgesine monte edilmiş tek bir ana kamera veya kısıtlı sensörlerle algılarken, Argus bu ezberi de bozuyor. Robotun 20 bacağının her birinin ucunda özel bir derinlik kamerası yer alıyor.

Araştırmacıların "tüm vücut algılama" olarak tanımladığı bu sistem sayesinde robot, etrafındaki dünyayı 360 derecelik kesintisiz bir küre şeklinde görüyor. Bir engel veya tehlike nereden gelirse gelsin, 20 kameradan en az biri o engeli anında görüş açısına alıyor.

Bu radikal organ yerleşimi sayesinde Argus; beton, çimen, çamur, kum, ağaç kabuğu, ıslak yüzeyler ve yoğun orman patikaları üzerinde hangi tarafının öne dönük olduğunu umursamadan tam hız ilerleyebiliyor.

3 bacağı kopsa bile durdurulamıyor

Araştırmacılar robotu kasıtlı olarak itti, dengesini bozdu ve sistem parçalarını sabote etti. Argus, 3 bacağı tamamen devre dışı bırakıldığında bile dengesini kaybetmeden yürümeye devam etti.

Kendi ağırlığının yanında 4,5 kg'lık ekstra bir yükü neredeyse tam hızda taşıdı. Hareket halindeyken dev bir küpü başarıyla takip edip itmeyi başardı.

Farklı bacak gruplarını asimetrik olarak uzatıp duvarlara sabitleyerek, birbirine yakın iki dikey duvar arasında yukarıya doğru tırmanmayı başardı.

Uzmanlar, bu yeni nesil dinamik simetri prensibinin gelecekte yıkıcı depremlerdeki arama-kurtarma robotlarında, zorlu gezegen keşif görevlerinde (Mars ve Ay otonom araçları) ve yerçekimsiz ortamlarda çalışacak uzay makinelerinde çığır açacağını öngörüyor.