MİTSuperLimbs projesi, düşmelerden sonra ayakta durmalarına yardımcı olacak robotik uzuvlarla astronotların aydaki hareketliliğini geliştirmeyi, gelecekteki ay görevlerinde güvenliği ve verimliliği artırmayı amaçlıyor.
Astronotların tökezlediğini ve tökezlediğini gösteren, Apollo görevlerinden alınan yavaş çekim görüntüler eğlenceli bir şekilde ilişkilendirilebilir.
MIT’deki mühendislerin belirttiği gibi, aydaki bu aksilikler aynı zamanda yenilik şansını da temsil ediyor.
“Astronotlar fiziksel olarak çok yetenekliler, ancak yerçekiminin Dünya’nın altıda biri olduğu ancak ataletlerinin hala aynı olduğu ayda mücadele edebilirler. Dahası, uzay giysisi giymek önemli bir yüktür ve hareketlerini kısıtlayabilir” diyor Harry Asada. MIT’de makine mühendisliği profesörüdür. “Astronotların düşmeleri durumunda tekrar ayağa kalkabilmeleri için güvenli bir yol sağlamak istiyoruz.”
Asada ve meslektaşları, astronotu fiziksel olarak destekleyebilecek ve düştükten sonra tekrar ayağa kaldırabilecek bir çift giyilebilir robotik uzuv tasarlıyor. Araştırmacıların Süper Sayısal Robotik Uzuvlar veya “Süper Uzuvlar” olarak adlandırdığı sistem, astronotun yaşam destek sistemini, kontrolör ve uzuvlara güç sağlayan motorları da taşıyacak bir sırt çantasından uzanacak şekilde tasarlandı.
MIT bilim insanları, onu kullanan astronottan gelen geri bildirimlere dayanarak, fiziksel bir prototipin yanı sıra uzuvları yönlendirecek bir kontrol sistemi de geliştirdiler. Ekip, bir ön versiyonu, astronotların uzay giysisine benzer daraltıcı bir giysi giymeye gönüllü olan sağlıklı denekler üzerinde test etti. Gönüllüler oturma veya yatma pozisyonundan kalkmaya çalıştıklarında, SuperLimbs desteğiyle bunu kendi başlarına iyileşmek zorunda oldukları zamana kıyasla daha az çaba harcayarak başardılar.
Araştırma ekibi, SuperLimbs’in astronotlara bir düşüşten sonra fiziksel olarak yardımcı olabileceğini ve bu süreçte diğer önemli görevler için enerjilerini korumalarına yardımcı olabileceğini öngörüyor. Tasarım önümüzdeki yıllarda özellikle kullanışlı olabilir. NASA50 yılı aşkın bir süredir ilk kez astronotları aya geri göndermeyi planlayan Artemis misyonu. Apollo’nun büyük ölçüde keşif misyonundan farklı olarak, Artemis astronotları ilk kalıcı ay üssünü inşa etmek için çabalayacaklar; bu, çok sayıda genişletilmiş araç dışı aktivite (EVA) gerektiren, fiziksel olarak zorlu bir görev.
Ekip üyesi ve MIT doktora öğrencisi Erik Ballesteros, “Apollo döneminde astronotların düştüğü zamanların yüzde 80’i kazı ya da bir aletle bir tür iş yaparken oluyordu” diyor. “Artemis görevleri gerçekten inşaat ve kazıya odaklanacak, dolayısıyla düşme riski çok daha yüksek. SuperLimb’lerin iyileşmelerine, böylece daha üretken olmalarına ve EVA’larını uzatmalarına yardımcı olabileceğini düşünüyoruz.”
Asada, Ballesteros ve meslektaşları bu hafta tasarımlarını ve çalışmalarını IEEE Uluslararası Robotik ve Otomasyon Konferansı’nda (ICRA) sunacaklar. Ortak yazarları arasında MIT doktora sonrası araştırmacısı Sang-Yoep Lee ve Jet Propulsion Laboratory’den Kalind Carpenter yer alıyor.
Bir duruş göstermek
Takımın tasarımı, Asada’nın yaklaşık on yıl önce ilk kez geliştirdiği SuperLimbs’in en son uygulaması. O zamandan beri bunu uçak imalatı, inşaat ve gemi yapımında çalışanlara yardımcı olmak da dahil olmak üzere bir dizi uygulamaya uyarladı.
Son zamanlarda Asada ve Ballesteros, özellikle NASA’nın astronotları ayın yüzeyine geri göndermeyi planladığı bir dönemde, SuperLimbs’in astronotlara yardımcı olup olamayacağını merak etti.
Asada, “NASA ile iletişimimizde aya düşme sorununun ciddi bir risk olduğunu öğrendik” diyor. “Astronotların düşmelerden kurtulmalarına ve işlerine devam etmelerine yardımcı olmak için tasarımımızda bazı değişiklikler yapabileceğimizi fark ettik.”
Ekip ilk önce insanların bir düşüşten sonra doğal olarak nasıl toparlandıklarını incelemek için bir adım geri attı. Yeni çalışmalarında, birkaç sağlıklı gönüllüden yan, ön ve sırt üstü yattıktan sonra dik durmaya çalışmaları istendi.
Araştırmacılar daha sonra, astronotların hareketlerinin uzay kıyafetlerinin büyük bir kısmı tarafından sınırlandırılmasına benzer şekilde, gönüllülerin hareketleri kısıtlandığında ayakta durma girişimlerinin nasıl değiştiğini incelediler.
Ekip, geleneksel uzay giysilerinin sertliğini taklit edecek bir giysi yaptı ve çeşitli düşme pozisyonlarından tekrar ayağa kalkmaya çalışmadan önce gönüllülere bu giysiyi giydirdi. Gönüllülerin hareket sırası benzerdi, ancak hiçbir engel olmadan yaptıkları girişimlerle karşılaştırıldığında çok daha fazla çaba gerektiriyordu.
Ekip, her gönüllünün ayağa kalkarken yaptığı hareketlerin haritasını çıkardı ve her birinin, öngörülebilir bir sırayla bir pozdan veya “yol noktasından” diğerine geçerek ortak bir hareket dizisi gerçekleştirdiğini buldu.
Ballesteros, “Bu ergonomik deneyler, bir insanın nasıl ayağa kalktığını basit bir şekilde modellememize yardımcı oldu” diyor. “İnsanların yaklaşık yüzde 80’inin benzer şekilde ayağa kalktığını varsayabiliriz. Daha sonra bu yörüngeye göre bir kontrol cihazı tasarladık.”
Yardım eli
Ekip, bir insanı desteklemeye ve tekrar ayağa kaldırmaya yardımcı olacak bir sırayı takip ederek bir robotun yörüngesini oluşturacak bir yazılım geliştirdi. Kontrol cihazını, büyük bir sırt çantasına taktıkları ağır, sabit bir robot koluna uyguladılar. Araştırmacılar daha sonra sırt çantasını büyük elbiseye bağladılar ve gönüllülerin elbiseye geri dönmesine yardımcı oldular.
Gönüllülerden tekrar sırt üstü, ön veya yan yatmalarını istediler ve ardından robot kişinin hareketlerini algılayıp ayağa kalkmalarına yardımcı olmak için adapte olurken onlardan ayakta durmalarını istediler.
Genel olarak, gönüllüler, büyük kıyafeti giyerek tek başlarına ayakta durmaya çalıştıkları zamana kıyasla, robotun desteğiyle çok daha az çabayla istikrarlı bir şekilde ayakta durabildiler.
Elbiseyi ve kol desteğini de deneyen Ballesteros, “Sanki seninle birlikte hareket eden ekstra bir güç varmış gibi geliyor” diyor. “Bir sırt çantası taktığınızı ve birinin üstten tutup sizi yukarı çektiğini hayal edin. Zamanla bu durum doğal hale geliyor.”
Deneyler, kontrol sisteminin bir robotu, bir kişinin düşme sonrasında ayağa kalkmasına yardım etmesi için başarılı bir şekilde yönlendirebildiğini doğruladı. Araştırmacılar, kontrol sistemini, bir sırt çantasından dışarı çıkabilen çok eklemli iki robotik koldan oluşan SuperLimbs’in en son sürümüyle eşleştirmeyi planlıyor. Sırt çantasında ayrıca robotun pili ve motorlarının yanı sıra astronotun havalandırma sistemi de bulunacak.
Ballesteros, “Bu robotik kolları, belirli mühendislik kısıtlamalarına sahip klasik robot manipülatörlerinin tasarımlarını aramak için yapay zeka arama ve tasarım optimizasyonuna dayalı olarak tasarladık” diyor. “Birçok tasarımı süzdük ve insanı ayağa kaldırmak için en az enerji tüketen tasarımı aradık. SuperLimbs’in bu versiyonu bu sürecin ürünüdür.”
Yaz boyunca Ballesteros, SuperLimbs sisteminin tamamını NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’nda kuracak ve burada tasarımı kolaylaştırmayı ve gelişmiş, hafif malzemeler kullanarak parçalarının ve motorlarının ağırlığını en aza indirmeyi planlıyor. Daha sonra, uzuvları astronot kıyafetleriyle eşleştirmeyi ve bunları düşük yerçekimi simülatörlerinde test etmeyi umuyor; böylece bir gün astronotlara gelecekteki Ay ve Ay görevlerinde yardımcı olmayı amaçlıyor.
Asada, “Uzay giysisi giymek fiziksel bir yük olabilir” diyor. “Robotik sistemler bu yükü hafifletmeye yardımcı olabilir ve astronotların görevleri sırasında daha üretken olmalarına yardımcı olabilir.”
Bu araştırma kısmen NASA tarafından desteklendi.
0 Yorumlar