Piyano çalabilen robotik el

İnsan elinin karmaşık hareketlerini taklit etmek robotik uzmanları için zor bir görev. Birçok kemik ve eklemin yanı sıra tendonlar, bağ dokular, kaslar, sinirler ve çok daha fazlasının eşleştirilmesi gerekiyor. Cambridge Üniversitesi’nden araştırmacılar, tasarımı basitleştirmek ve eli kontrol eden programlamayı kolaylaştırmak için yaptığı çalışmanın sonucunda piyano çalabilen yumuşak iskeletli bir robotik el geliştirdi.

Robotik el, Stratasys Connex 5000 adlı 3D yazıcıda, eldeki kemik ve bağ dokuları taklit eden yumuşak ve katı malzemeler kullanılarak yazdırıldı. Bu el UR5 robotik kolun bilek kısmına takıldı. Bir Python API kullanılarak iskelet elin hassas kontrolü sağlandı.

Parmaklarda herhangi bir tahrik sistemi ya da hidrolik sistem bulunmuyor. Bu yüzden parmaklar kendi başına hareket edemiyor. Ancak araştırmacılar bileği döndürerek parmakların piyanoda gerekli tuşlara basmasını ve basit melodileri çalmasını sağladı. Ayrıca 3D yazıcı sayesinde araştırmacılar, kemikleri arasındaki bağ dokuların sertliğini düzenleyerek piyano çalma ve hareket için gerekli esnekliği sağlamayı başardı.

Beyne gerek duymayan hareket kabiliyeti

Proje lideri Dr. Fumiya Iida “Vücutlarımız kemik, bağ doku ve deri gibi akıllı mekanik tasarımlardan oluşuyor. Bunlar, beynin müdahalesi olmadan da bizim akıllı şekilde hareket etmemizi sağlıyor. Son teknoloji ürünü 3D yazıcılar kullanarak insan benzeri yumuşak eller üretebiliyoruz. Şimdi de aktif kontrol olmaksızın fiziksel tasarımın önemini inceleyebilir hale geldik. Bunu insanlarda gerçekleştirmemiz mümkün değildi çünkü insan beynini robot gibi kapatmak imkansız.” diyor.

Bilimciler tek bir parmakla basma, baş parmak hareketi ve karış davranışlarını inceledi. İlk deneylerde dört adet tek parmak kullanıldı. Burada farklı kontrol parametreleri incelendi. Baş parmak hareketi deneyleri ise baş parmakla birlikte tasarımın işaret parmağının da kullanılmasını içeriyordu. Burada amaç insan piyano sanatçılarının notalar arasındaki yumuşak geçiş hareketini taklit etmekti. Karış davranışında ise amaç notalar arasındaki atlama ve geçişleri sağlamaktı.

En az kontrolle en fazla hareket

Piyanoda bulunan güç algılayıcı dirençler, çalma verisini Ardunio ile çalışan bir mikro denetleyiciye gerçek zamanlı olarak göndererek davranışların ve performansın ölçülmesini sağladı.

Ekipten Josie Hughes “Robotlarda yürüme, yüzme ya da uçma gibi birçok farklı hareket elde etmek için pasifliği kullanabiliyoruz. Akıllı mekanik tasarım, en yüksek hareket çeşitliliğine en az kontrol maliyetiyle ulaşmamızı sağlıyor. Sadece mekanikleri kullanarak ne kadar hareket elde edebileceğimizi görmek istedik.” diyor.

Daha gelişmiş robot ellerin daha iyi piyano çaldığı ya da daha karmaşık işleri gerçekleştirdiği birçok örnek var. Bu çalışmada geliştirilen robot el de bir piyano çalma yarışmasında birincilik elde edecek kadar iyi piyano çalmıyor. Ancak araştırmacılar, bu tasarımın, enerji kullanımını azaltırken daha doğal harekete ulaşabilen robotlar geliştirme konusunda öncülük edebileceğini söylüyor. Bu araştırma gelecekte daha karmaşık idare yöntemleri ile genişletilerek, bu yaklaşımı kullanan robotların insanlar gibi tıbbi görevleri gerçekleştirmesini ya da hassas nesneleri tutabilmesini sağlayabilir.

Kaynak: New Atlas