İnsansı Robot Tasarımında Atılacak Büyük Bir Adım, İnsan Bedeni İçin Ne İfade Edebilir?

Tanıdık bir senaryoyla başlayalım: Tren istasyonuna vardınız ve bir sonraki trenin gelmesine daha 15 dakika var. Peki, bu kadar süre beklemek yerine, bisiklet kullanabilen bir robot sizi gideceğiniz yere götürseydi? Almanya’da yürütülen bir proje başarıya ulaşırsa bir gün bu gerçek olabilir.

Roboy 2.0, Münih Teknik Üniversitesi’nin (MTÜ) yürüttüğü, insana mümkün olabilecek en yakın benzerlikteki robotu tasarlamayı amaçlayan, iddialı bir disiplinler arası projedir. Roboy, şimdiden bisiklet sürebiliyor, el sıkışabiliyor ve konuşabiliyor. Roboy aynı zamanda ksilofon da çalabiliyor; yapması gereken hareketleri düşündüğünüzde, bu enstrümanı çalmak bir robot için oldukça karmaşık.

Roboy 2.0, bu yaza kadar dondurma standında servis yapabilecek; 2020’ye geldiğimizde, temel tıbbi teşhisleri koyabilecek. Tamamen açık kaynaklı olarak yürütülen araştırma; robotik, sağlık hizmetleri, yapay zeka ve görsel-işitsel veri işleme alanlarındaki yeni gelişmelere temel oluşturacak.

Altı yıldan uzun bir süredir genel müdür unvanıyla Roboy projesinin başında bulunan Rafael Hostettler şöyle diyor: “Hedefimiz, tıpkı insan bedeni gibi işleyen insansı bir robot yaratmak. İnsanlar gibi hareket etmesinin yanı sıra bizim gibi görmesini, duymasını ve etkileşim kurmasını istiyoruz.”

Bu hedefe ulaşabilmek için, yeni MTÜ öğrencileri ve çok çeşitli disiplinlerde uzmanlıklarını almış eski MTÜ öğrencilerinden oluşan ve 100’ün üzerinde üyesi olan bir ekip oluşturuldu. Bu ekip, küresel bir bilim insanı ağıyla birlikte robotu geliştiriyor. Projenin ortakları arasında, Stockholm’de bulunan KTH Kraliyet Teknoloji Enstitüsü (sinir protezleri), Hong Kong Çin Üniversitesi (robotu kontrol etmeye yarayan algoritmalar), Oxford Üniversitesi (yapay liflerin geliştikçe yüklenmesi) ve MTÜ (robotik, gerçek zamanlı sistemler ve ürün geliştirme yöntemleri) yer alıyor.

Roboy; sinirbilim, programlama ve beyinle ilgili tıp dalları gibi alanlarda ilerlemeyi amaçlayan Avrupalı öncü girişim İnsan Beyni Projesi’nin bir parçasıdır. Roboy, doğrusal olmayan karmaşık yapısıyla biyolojik bedeni andırıyor, şartlara bağlı olarak değişken tepkiler verebiliyor. Sinirbilimciler, Roboy’un insan vücudundaki sistemlere benzerliğinden yola çıkarak, anlamlı bilgiler elde edebilirler. Hostettler, Roboy projesinin, “sinirbilim araştırmalarını destekleyecek gerekli altyapıyı sağlayabileceğini ve uzun vadede, insan beynine yönelik bütünleşik bir kavrayışı mümkün kılabileceğini,” söylüyor.

Yükü Azaltıp Çevikliği Artırmak

İnsan bedenini bu denli ayrıntılı şekilde, mekanik olarak kopyalamak yalnızca büyük maliyetlerle mümkün. Mühendisler, standart robot üretimindeki gibi sadece eklemleri motorlarla değiştirmek yerine, kemikleri, kasları ve lifleri kopyalayabilmek için 3B baskı, üretimsel tasarım ve diğer süreçler gibi gelişmiş yöntemler kullanıyorlar.

Hostettler, “Roboy, insan bedeninin kas-iskelet sistemini taklit etmeye çalıştığı için kas birimleri denilen parçaları kullanıyor,” diyor. “Bu özellik, Roboy’u kontrol etmeyi çok daha zorlu kılsa da insan vücudunun akla yatkın bir kopyasını sunuyor. Ayrıca bu, dış iskeletler gibi insan vücuduyla uyumlu robotların yanı sıra, implantlar ve protezler gibi insan vücuduna eklemlenebilecek robotları ve robot parçalarını nasıl geliştirebileceğimize dair değerli bilgiler de sağlıyor.

Robotun yapısı, ağırlığı ve kemik benzeri bileşenlerinin düzeni önemli bir rol oynuyor. Autodesk Fusion 360’taki üretimsel tasarım işlevselliği, bilim insanlarına şu şekilde yardımcı oluyor: Aynı anda dayanıklılık korunurken, önemli bileşenlerin ağırlığı önemli ölçüde azaltılıyor.

“Buna göre, ellerin ağırlığını bir miktar azalttığımızda, kalçanın karşı koyması gereken güç de azalıyor ve bu, kalçayı da hafifletebileceğimiz anlamına geliyor,” diyor Hostettler. “Dolayısıyla, diğer tüm bileşenlerin ağırlığını azaltarak, Roboy’u daha atik hale getirebiliriz.”

Roboy’un hedefi, bağımsız olarak yürümeyi öğrenebilmek. Ancak, Roboy’un ilk adımları için gereken temel şey, üretimsel tasarımla elde edilebilecek sağlam ve hafif bir iskelet.

Hostettler şunları söylüyor: “Genel olarak üretimsel tasarımı destekleyen iki ana sebep var. Bunların ilki, ağırlığın azaltılmasıdır. Bu hafifleme özellikle, kafanın dış kısmı gibi kütlenin merkezinden uzakta veya pek çok yönden kuvvete maruz kalan ve kalça gibi genellikle oldukça ağır olan parçalarla ilgilidir. İkincisiyse, üretimsel tasarım sayesinde çok sayıda elemanı tek parçada bir araya getirebilmemiz. Üretimsel tasarımdan en iyi şekilde nasıl yararlanabileceğimizi keşfetmeye devam ediyoruz.”

Üretimsel tasarım, kalçaları geliştirmek için halihazırda kullanılıyor. Buluttaki hesaplamalar sayesinde, ilk prototipi geliştirmek ekibin yalnızca üç gününü aldı. Üretimsel tasarım, kafatasının arkasının geliştirilmesi için kullanılacak; omurga ve Roboy’un hareket edebilen bileşenleriyse, orta vadede optimize edilecek.

Hızlı Prototipleme İçin 3B Baskı

Fusion 360 tasarımları, doğrudan 3B baskı süreçlerinde kullanılabiliyor ve oluşturulan dosyalar sorunsuzca 3B basılan nesnelere dönüştürülebiliyor. Roboy 2.0’ın neredeyse tüm parçaları lazerle sinterlenmiş (toplaşık hale getirilmiş) ve plastik benzeri malzemelerle 3B baskıyla oluşturulmuştur.

“Geleneksel yöntemlerle şekillendirilen parçaların teslimatı yaklaşık altı ila sekiz hafta sürüyor. Hızlı ürün geliştirme dünyasında bu süre sonsuzluk kadar uzun,” diyor Hostettler. “Biz aynı sürede, genellikle üç veya dört yeni versiyon geliştiriyoruz.”

3B baskının sunduğu geometrik özgürlük, ekibin, imalat sınırlamalarının dayattığı hiçbir kısıtlama olmadan, bileşenleri tasarlamasına olanak tanıyor. Aletsiz üretim, ayrıca zamandan ve paradan tasarruf etmenizi sağlıyor.

İnsan Bedeni 2.0

Roboy 2.0’ın temel hedefi araştırma ve yenilik olsa da; geliştirme sırasında elde edilen bilgiler, diğer alanlarda etkisini göstermeye başladı bile. “Roboy’un kas iskelet yapısı, sinirbilim dışında yaygın şekilde kullanılan modelden ziyade, insan vücudunun daha biyolojik modelinin makul bir devamı niteliğinde,” diyor Hostettler.

Bu açıdan bakıldığında model, yenilikçi protezler geliştirmek için çok değerli bilgiler sunuyor. Örneğin sinirbilimciler, insan vücudunun 600’den fazla kas arasındaki etkileşimi nasıl koordine ettiğini daha iyi anlamak için, Roboy 2.0 projesinden elde edilen bilgileri kullanıyorlar.

Hostettler son olarak şunları belirtiyor: “Roboy, biyolojik bir bedeni kontrol etmede karşılaşılan güçlüklerin aynısını üretiyor. Dinamikleri çok daha farklı ve biyolojik sistemlere göre çok daha basit olan endüstriyel bir robot karşısında Roboy gibi bir robotun kontrol edilebilmesi, projenin başarısını çok daha güçlü bir biçimde onaylayacak.”