Yeni kanat çırpan robot, dalış yapan bir kuş gibi yüzüyor ve uçuyor.

Su kuşları, martılar, puffinler ve petreller, hem uçabilen hem de yüzebilen 100 kuş türünden bazılarıdır. Bu dalış yapan kuşlar, avlarının peşinden yüzmek için suya dalabilir ve havaya geri sıçrayarak uçabilirler.

Doğal olarak suya adapte olmuş bu kuşlardan ilham alan MIT ve İsviçre'nin Lozan kentindeki EPFL mühendisleri, su altında yüzebilen ve ardından suyun dışına uçarak havada devam edebilen bir robot tasarladılar; bu robot, dalış yapan kuşlara benzer bir şekilde çalışıyor.

“Kanat çırpan hava-su aracı” veya FAAV, 300 gramdan (yaklaşık yarım pound) daha hafif olup, bilim insanlarının dalış yapan kuşların havada ve suda uçmalarını sağlayan mekanikleri incelemelerine yardımcı olmak için tasarlanmıştır.

Robotun merkezi bir gövdesi, iki esnek kanadı ve yönlendirilebilir bir kuyruğu vardır. Kanatlar ve kuyruk farklı boyutlarla değiştirilebilir. Su tankında ve yerel bir gölde gerçekleştirilen deneylerde mühendisler, robotun su yüzeyinden uçarak havaya geçişini sağlamak için kanat boyutu, kanat çırpma frekansı ve kuyruk açısı kombinasyonlarını belirlediler.

Sonuçları, bugün Science dergisinde yayınlanan bu çalışma, bilim insanlarının dalış yapan kuşların uçuş mekaniklerini havada ve suda hareket etmek için nasıl adapte ettiklerini anlamalarına yardımcı olabilir — bu iki ortamın fiziksel özellikleri oldukça farklıdır. Tasarım ayrıca yeni bir hava-su dronları ve araçları sınıfını da başlatabilir. Araştırmacılar, bu tür kanatlı robotların okyanus biliminde, geleneksel okyanus gemilerinin erişemeyeceği tehlikeli su bölgelerine uçmak ve örnek almak için kullanılabileceğini öngörüyorlar.

“Hayalimiz, okyanus bilimcilerin, deniz biyologlarının ve kıyı topluluklarının bu robotu bir tekneden veya kıyıdan fırlatabilmesi ve robotun ilgi alanına, örneğin bir buzdağına veya bir liman tesisine, ya da bir balina sürüsünün üzerine yakın uçabilmesidir,” diyor MIT'de makine mühendisliği yardımcı doçenti Raphael Zufferey. “Robot, bir ölçüm almak veya bir örnek toplamak için suya daldıktan sonra, verileri geleneksel yöntemlerin maliyetinin çok daha düşük bir kısmıyla teslim etmek için geri uçar. Sonra daha fazla dalış yapmak için geri dönebilir.”

Zufferey, yeni çalışmanın baş yazarıdır ve çalışmaya EPFL ve Washington eyaletindeki Northwest Indian College'dan yazarlar da katılmıştır.

Uçuş mekaniği

MIT'de Zufferey, AURA Laboratuvarı

Yeni çalışmaları için ekip, hem havada hem de su altında uçabilen bir araç tasarlamayı hedefledi. Böyle bir aracın, iki çok farklı maddeye uyum sağlaması ve geçiş yapması gerekecekti. Su, havadan 1,000 kat daha yoğundur ve birinden diğerine geçmek çok farklı mekanikler gerektirir. Ya da insanlar böyle varsayıyor.

“Bu geçişin çalışması için bazı uyarlamalar yapmanız gerekiyor. Ama doğada var olan bir çözüm var,” diyor Zufferey. “Puffinler gibi kuşlar havada çok hızlı uçabilir ve su altında saatte 3 metre hızla dalıp yüzebilirler. Gerçekten harika şeyler yapabiliyorlar. Bu yüzden bunun mümkün olduğunu biliyorduk. Sadece hiç kimse bunu mobil bir robotik sistemde denememişti.”

Dalış yapan kuşların nasıl uçtuğuna dair bir fikir edinmek için ekip, bilimsel literatürü inceledi ve puffinler, petreller, balıkçıllar ve diğer dalış yapan kuşlar hakkında mevcut verileri topladı. Daha küçük kuşların havada uçarken saniyede yaklaşık 10 kez kanat çırptığını ve su altında yüzerken saniyede yaklaşık dört kez kanat çırptığını gözlemlediler. Daha büyük kuşlar, daha geniş kanat açıklıkları nedeniyle hem havada hem de suda biraz daha düşük bir kanat çırpma frekansına sahiptir.

Kuşların biyomekaniğini akılda tutarak, ekip, gerçek dalış yapan kuşların frekanslarına benzer frekansta kanat çırpan bir robot geliştirdi.