VAUD– EPFL mühendisleri, çapı yalnızca 1 ila 3 milimetre olan ve iplik gibi bükülebilen yeni bir motor geliştirdi. FiberMotor adı verilen teknoloji, giyilebilir robotlardan akıllı tekstillere ve protezlere kadar farklı alanlarda kullanılabilecek.
İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Lozan’da (EPFL) çalışan mühendisler, yalnızca birkaç milimetre kalınlığında, esnek ve iplik görünümünde bir motor geliştirdi. FiberMotor adı verilen sistem, elektrik enerjisini doğrudan doğrusal harekete dönüştürüyor.
Teknoloji, EPFL Mühendislik Fakültesi bünyesindeki Soft Transducers Laboratory tarafından geliştirildi. Ekip, 2023 yılında sıvı basıncı ve akışı oluşturabilen, iplik şeklinde dünyanın ilk pompasını geliştirmişti. Bu pompanın akışkanları dolaştırmak için akıllı tekstillere dikilebilmesi ve giyilebilir destek cihazlarında kullanılabilmesi hedeflenmişti.
Yeni FiberMotor ile bu yaklaşım bir adım daha ileri taşındı.
İki iç içe fiber hareket ediyor
Çapı 1 ila 3 milimetre arasında değişen FiberMotor, iç içe yerleştirilmiş iki boş fiberden oluşuyor. Her bir fiberin çevresine, insan saçından biraz daha kalın yalıtımlı bakır tel elektrotlar sarılıyor.
Elektrotlara elektrik gerilimi uygulandığında oluşan elektrostatik kuvvet, iki fiberi tekrar tekrar aynı hizaya getiriyor. Bunun sonucunda içteki fiber, dıştaki fiberin içinde ileri ve geri hareket ediyor. Araştırmacılar bu hareketi teleskopun açılıp kapanmasına benzetiyor.
EPFL Soft Transducers Laboratory Başkanı Herbert Shea, FiberMotor’un fiber biçiminde geliştirilen ilk kaymalı motor olduğunu belirtti. Shea’ya göre motor, yumuşak robotik sistemleri çalıştırabilecek kadar kuvvet üretirken sessiz, esnek ve iki yönlü hareket edebiliyor.
Araştırma sonuçları Advanced Materials dergisinde yayımlandı.
Dişli ve aktarma sistemlerine ihtiyaç duymuyor
Giyilebilir robot teknolojilerinde kaldırma, itme ve çekme gibi doğrusal hareketleri oluşturmak önemli bir mühendislik sorunu olarak görülüyor. Geleneksel motorlar bu hareketleri sağlayabilmek için çoğu zaman dişliler, aktarma mekanizmaları ve sert parçalar gerektiriyor.
FiberMotor ise bu tür mekanik aktarma sistemlerine ihtiyaç duymuyor. Motorun hareket mesafesi, kullanılan fiberlerin uzunluğuyla sınırlı.
Dişli ve aktarma mekanizmalarının bulunmaması, motorun ters yönden gelen bir kuvvetle hareket ettirilebilmesini de sağlıyor. Böylece kullanıcı beklenmedik bir yönde hareket ettiğinde fiberler birbirine kilitlenmek yerine kayarak hareket etmeye devam ediyor.
Araştırmacılar bunun, teknolojinin insan hareketleriyle birlikte çalışan giyilebilir sistemlerde daha doğal kullanılmasına imkân sağlayabileceğini belirtiyor.
Dört motor 46 gramlık çikolatayı kaldırdı
Laboratuvar testlerinde tek bir FiberMotor yaklaşık 75 gramlık sabit bir yükü taşıyabildi.
Dört motor bir araya getirildiğinde ise toplam güç 46 gramlık bir çikolata parçasını kaldırmaya ve tendonlarla hareket ettirilen robotik bir parmağı bükmeye yetti.
Araştırmacılar ayrıca FiberMotorları diz şeklindeki bir prototip giysinin içine yerleştirdi. Motorların ince ve hafif olması sayesinde gelecekte kuvvetin tek bir sert motor ünitesinde toplanması yerine akıllı tekstilin farklı bölgelerine dağıtılması hedefleniyor.
Giyilebilir robotlar ve protezlerde kullanılabilir
EPFL ekibi, bir sonraki aşamada FiberMotor’un performansını ve dayanıklılığını artırmaya çalışıyor. Bunun için daha ince elektrotlar ve farklı malzemeler üzerinde çalışmalar yürütülüyor.
Araştırmacılar uzun vadede teknolojiyi yumuşak dış iskeletler, hareket desteği sağlayan giyilebilir cihazlar, sanal gerçeklik için dokunsal geri bildirim sistemleri ve hafif protezlerde kullanmayı hedefliyor.
Araştırmanın ilk yazarı Sylvain Schaller ise teknolojiyi ticarileştirmek amacıyla Elecsyor adlı bir girişim kurdu.
Ekip ayrıca motorun, kullanıcının vücut pozisyonu ve hareketlerinden gelen verileri algılayarak çalışma şeklini kişinin hareket niyetine göre hızlı biçimde değiştirebilmesi üzerinde çalışıyor.
