Kuşlar pürüzlü, sert ya da kaygan, kalın ya da ince fark etmeksizin bir yüzeye tüneyebilirler. Fakat bir dal Teflon malzeme ile kaplanmış ise kuşlar tüneme eylemini sağlayabilir mi? Daha iyi robotlar geliştirmek adına bu konu araştırmacıların ilgisini çekmekte.
Beş adet yüksek hızlı kameranın gözlediği, Gary adında küçük, soluk mavi bir kuş uçmak için sinyal bekliyor. Stanford Üniversitesi ‘nden mezun ve aynı zamanda Gary ‘nin eğitmeni olan Diana Chin, parmağı ile yaklaşık 20 inç ötedeki tüneme yerine işaret ediyor. Teflonla kaplı tüneme yerini Gary’ni sağlam bir şekilde kavrayabilmesi imkansız görünüyor.
Gary’nin Teflon malzemeye veya diğer çeşitli malzemelere başarılı, doğru bir şekilde konabilmesi ya da tüneyebilmesi, araştırmacılara bir makinenin/robotun bu eylemi nasıl yapabileceğini öğretmektedir.
Modern hava robotları
Makine mühendisliği doçenti David Lentink’in laboratuarında görev alan Chin, “Modern hava robotları genellikle kolay kalkış ve iniş için bir piste veya düz bir yüzeye ihtiyaç duymaktadır.
Bir kuş için hemen hemen her yer buna şehir merkezleri de dahil, tüneme potansiyeline sahip konumlar olarak geçmektedir. Kuşların bunu nasıl başardığını, ilgili kuvvetleri ve dinamik durumlarını anlamak istedik.” demiştir.
En gelişmiş robotlar bile, farklı şekillerde, boyutlarda ve yapılarda nesnelerle iletişim kurarken hayvanların sergilemiş olduğu tutuş, kavrama kabiliyetlerini sağlayamamaktadır.
Bu nedenle araştırmacılar, Gary ve diğer iki kuşun köpük, zımpara kağıdı ve teflon ile kaplanmış çeşitli doğal ve yapay tüneme yerleri dahil olmak üzere farklı yüzey türlerine nasıl konduğu hakkında veri toplamıştır.
Makalenin kıdemli yazarı Lentink, “Bu, Olimpik bir jimnastikçinin ellerini tebeşirlemeden Teflon kaplı çubuklara tutunmasını istemekten farklı değil.” şeklinde ifade etmektedir. Buna rağmen papağanlar insanın kolay düşündüğü ama neredeyse imkansız görünen eylemi yapmaktadır.
Ekibin, 6 Ağustos tarihinde eLife’da araştırmaları yayınlanmıştır. Kuşların pençeleri ve ayaklarıyla oluşan sürtünme ile ilgili ayrıntılı çalışmalar yer almaktadır. Araştırmacılar bu çalışma ile papağanın başarılı konabilme sırrının kavrama şeklinde saklı olduğunu bulmuşlardır.
Fletcher Jones Mühendislik Fakültesi Başkanı olan Mark Cutkosky ve Lentink’in laboratuarında makine mühendisliği yüksek lisans öğrencisi olan William Roderick şunları söylemektedir:
“Çalışan bir kişiye baktığımızda, bir sincap sıçradığında veya bir kuş uçarken görüyoruz ki hem verimlilik hem de kontrollü atletizm, çeviklik anlamında teknolojimizin hayvanların sergilediği bu karmaşık potansiyele ulaşabilmesi için bizim uzun bir yolumuz var.
Ancak milyonlarca yıldan beri gelişen doğal sistemleri inceleyerek, daha önce görülmemiş özelliklere sahip sistemler kurmaya doğru büyük adımlar atabiliriz.”
Konan Kuşun Tutunma Şekli
Bu araştırmadaki tüneme yerleri, evcil hayvanlarımızın tüneklerini (kafes içindeki yüzeyler gibi) kapsamamaktadır. Araştırmacılar, bir papağanın ayak merkezi ile yaklaşık olarak aynı hizada olan tüneme yerindeki noktayı uzunlamasına, ikiye böldüler.
Kuş, tüneği tek bir dalmış gibi hissetmiştir fakat her iki bölümde de 6-eksenli kuvvet / tork sensörünün üstüne konmuştur. Bu, araştırmacıların kuşun tünediği yer üzerinde birçok yönde oluşan toplam kuvvetleri ve bu kuvvetlerin her iki bölümdeki eksenlere göre nasıl değiştiğini göstermektedir. Aslında kuşların ne kadar zor bir işi başardığını gösterir.
Kuşların çeşitli büyüklük, yumuşaklık ve kayganlıktaki dokuz kuvvet algılayabilen tüneme yerlerinin hepsiyle temasından sonra grup, konmanın ilk aşamalarını analiz etmeye başlamışlardır. Farklı tüneme yüzeylerinin karşılaştırılmasında, tüneme yerlerine nasıl yaklaştıkları ve inişleri sırasında oluşan kuvvetler arasında farklılıklar görmeyi beklemişlerdir, fakat tespit edebildikleri bulgu bu olmamıştır.
Chin “İlk olarak tüm verilerimizi yaklaşma hızına göre analiz ettik ve inerken kuşların oluşturduğu kuvvet ile bariz bir fark göremedik.” diye hatırlatmakta. “Ama sonra ayakların ve pençelerin kinematiğine bakmaya başladık – bunları nasıl hareket ettirdiklerinin detaylarını inceledik. Ayak ve pençelerini iniş yapmaya adapte ettiklerini keşfettik.” şeklinde eklemektedir.
Kuşların ayak parmaklarını sarıp pençelerinin kıvrılma dereceleri, iniş sırasında karşılaştıkları durumlara bağlı olarak değişmiştir.
Pürüzlü veya yumuşak, nemli yüzeylerde (orta boy köpük, zımpara kağıdı ve sert ahşap tüneme yüzeyleri gibi ) kuşların ayakları pençelerinden aldıkları az bir destek ile yüksek sıkma kuvveti oluşturabilir.
Kavraması zor olan tüneme yerlerinde (floss ve yumuşak tahta parçası, teflon ya da huş ağacı gibi.) kuşların pençeleri daha fazla kıvrılmıştır. Sağlam bir duruşa sahip oluncaya kadar pençelerini tüneme yüzeyinde hareket ettirirler.
Bu değişken kavrama, çeşitli yüzeylere inecek robotları geliştirirken araştırmacıların, başarılı bir kavrama için gerekli hareketten inişe yaklaşmanın kontrol edilmesini ayırabileceğini öne sürüyor.
Ölçümleri ayrıca şunu göstermiştir: Kuşlar pençelerini, yalnızca 1-2 milisaniye içinde tümsek ya da çukur kavranabilir yüzeyde yeniden konumlandırabilir. (Daha iyi anlaşılması adına bir kavramla kıyaslarsak bir insanın göz kırpması 100 ila 400 milisaniye arası değişir.)
Kuşlar ve Robotlar
Cutkosky ve Lentink laboratuvarları papağanların farklı yüzeylerden uçmasını belirlemeye başladı bile. Papağanların etrafta nasıl dolaştığını keşfeden önceki çalışmalar ile araştırmacı grup, bulguların daha hızlı ve aktif uçan robotların gelişebilmesinde etkin olabileceğini umuyor.
Chin, “Öğrendiğimiz her şeyi uygulayabilirsek çok çeşitli ortamlardan ve havadan havaya geçiş yapabilen çift modlu robotlar geliştirebiliriz ve bugün sahip olduğumuz uçan robotların çok yönlülüğünü arttırabiliriz.” şeklinde ifade etmektedir.
Bu amaçla Roderick, kuşların kavrama şeklini ve fiziğini taklit edecek mekanizmaları tasarlamaya çalışmaktadır.
Bu çalışmanın bir uygulaması, Roderick ‘in ilgilenmekte olduğu, ormanlar gibi araştırma alanlarında otonom şekilde kayıt yapabilen ve küçük küçük gruplardan oluşarak bir ekip gibi hareket edebilen tüneyebilen robotlardır.
Roderick, daha önce nelerin elde edildiği, bu elde edinilenler ile sınırları zorlama adına mühendisliğin bir temeli olan çizim yapmaktan ve yeni alanlara uygulamaktan gerçekten zevk aldığını belirtmektedir.
Cutkosky, bu yazının ortak yazarı ve Stanford Bio X ve Wu Tsai Sinir Bilimleri Enstitüsü üyesidir. Lentink aynı zamanda Stanford Bio-X’in bir üyesidir.
Bu araştırma Ulusal Bilim Vakfı, Bilimsel Araştırma Hava Kuvvetleri Ofisi, Stanford ‘daki Makine Mühendisliği Bölümü ve Savunma Bakanlığı tarafından finanse edilmiştir.
Bunlar da ilginizi çekebilir:
Küresel ısınmanın, kuşları acımasız canlılara dönüştürdüğü saptandı
Kuzgunlar Ve Kargalar Neden Dünyanın En Zeki Kuşlarıdır?
Araştırmacılar Brezilya’da Dünya Üzerindeki En Nadide Kuşlardan Birisini Görüntülemeyi Başardı
Editör / Yazar: Aybike PİROL
Kaynak:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190806131451.htm
https://elifesciences.org/articles/46415#abstract
https://doi.org/10.7554/eLife.46415.004
