ABD'de Türk bilim insanı liderliğinde kritik gelişme: Robotik ve protezde çığır açacak yapay kas lifi geliştirildi

Geleneksel robotik tasarımlar ve gelişmiş protez uzuvlar, yıllardır hantal motorların, sert dişli kutularının ve yüksek ses çıkaran hidrolik pompaların gölgesinde geliştiriliyordu. Bu mekanik zorunluluklar, protez kullanan bireyler veya mobil robotik iskeletler (exoskeleton) için hem ağırlık hem de estetik ve ergonomik açıdan büyük bir engel teşkil ediyordu. MIT ve Bari Politeknik Üniversitesi ortaklığında imza atılan bu yeni teknoloji, biyolojik kas yapısını mikroskobik düzeyde taklit ederek bu sorunları kökten çözmeyi hedefliyor.

GERÇEK İNSAN KASINDAN İLHAM ALAN MİMARİ

Geliştirilen sistemin temel çalışma prensibi, mekanik hiçbir hareketli parça barındırmaması üzerine kurulu. İnce lif tüplerinin içine hapsedilen özel bir sıvı, elektrik akımına maruz kaldığında oluşan elektro-hidrodinamik çekim gücü sayesinde hareket ediyor. Akımın şiddetine göre sıvı, lif tüpünün içinde yön değiştirerek yapay kasın milisaniyeler içinde kasılmasını veya gevşemesini sağlıyor.

Projenin başındaki isim olan Türk bilim insanı Özgün Kılıç Afşar, bugüne kadar laboratuvarlarda denenen benzer teknolojilerin ağır ve gürültülü hidrolik kompresörlere bağımlı olduğunu, bunun da mobil veya hafif tasarımlara entegrasyonu imkansız kıldığını belirtti. Afşar, buluşun mimarisini şu sözlerle aktardı:

"Geliştirdiğimiz bu sistem doğrudan gerçek insan kas liflerinin geometrisinden ilham alıyor. Bu konfigürasyonu sadece estetik bir biyolojik taklit olsun diye değil, hidrolik sıvıyı harici bir depoya ihtiyaç duymadan, doğrudan kas hücresi tasarımının kendi içinde depolamanın bir yolunu bulmak zorunda olduğumuz için seçtik."

İSKELETE DAĞITILAN VE BİRBİRİNE ZIT ÇALIŞAN LİFLER

Bari Politeknik Üniversitesi’nden Prof. Vito Cacucciolo ise, bu yapay kas liflerinin robotik iskeletlere veya protez kollara entegre edilme biçiminin de ezber bozduğunu ifade etti. Mevcut robot kollarında tüm ağırlığın ve motorların eklem noktalarında (dirsek, omuz vb.) toplandığına dikkat çeken Cacucciolo, şu detayları paylaştı. Geliştirilen yapay lifler, tıpkı insan anatomisindeki pazı ve arka kol kasları gibi birbirine zıt (antagonist) çalışacak şekilde tasarlandı. Sistemde bir kas grubu kasılıp güç üretirken, ona bağlı diğer lif grubu eş zamanlı olarak uzayarak hareketi sönümlüyor ve kusursuz bir eklem kontrolü sağlıyor. Lif formundaki bu yapay yapılar, tek bir noktaya monte edilmek yerine bir robota veya tıbbi dış iskelete adeta bir kumaş gibi dokunabiliyor. Böylece güç ve ağırlık tüm yüzeye homojen olarak dağıtılabiliyor.

Çalışmayı dışarıdan inceleyen ve araştırmada yer almayan bağımsız uzmanlardan İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü (EPFL) Profesörü Herbert Shea da buluşun taşınabilirlik ve güç yoğunluğu açısından sektörün onlarca yıldır aşamadığı sınırları parçaladığını vurguladı.