AB tarafından finanse edilen araştırmacılar, fil hortumu gibi hareket eden yumuşak bir robot geliştirdi. Robot, taze meyve toplayacak kadar hassas; aynı zamanda bir hastayı kaldırmaya yardım edecek kadar güçlü.
Cenova'daki İtalya Teknoloji Enstitüsü'nde yumuşak robotik uzmanı olan Lucia Beccai, filler hakkında bir belgesel izlerken bu fikri buldu. Beccai, fil hortumlarının çok yönlülüğüne hayran kaldı; bu hortumlar bir ağaçtan tek bir yaprağı nazikçe koparabiliyor, ardından devasa kütükleri taşıyabiliyor.
Bu çok yönlülük, günümüz robotlarında eksikti. Peki ya araştırmacılar fil hortumunun anatomisini ve işlevini taklit edebilirse? Bu durum, robotların nesneleri nasıl tuttuğunu kökten değiştirebilir; ev işlerinden enkaz altında hayatta kalanları aramaya kadar pek çok alanda kullanılabilir.
Beccai, "Fil hortumu gerçekten çekici çünkü çok hünerli ve hassas" dedi. "Büyük ölçekli, kemiksiz ama son derece çok yönlü bir duyu organı. Bugün, robotikte hortumun performansına eşdeğer bir yapı yok."
Bu gözlem, PROBOSCIS adlı beş yıllık bir AB araştırma girişiminin tohumu oldu. Proje; biyologları, mühendisleri ve malzeme bilimcilerini fil hortumunun mekaniğini çözmek için bir araya getirdi.
Hedef, bugünün uzmanlaşmış tutucularının ötesine geçmek ve daha evrensel bir robotik el yaratmaktı. Bu el, bir üzümü nazikçe tutabilecek ya da ağır bir nesneyi sıkıca kaldırabilecek; geniş bir şekil ve doku yelpazesine büyük donanım değişiklikleri olmadan uyum sağlayabilecek.
Bugün çoğu robot, motorlu eklemleri olan sert bir kola ve ucundaki bir tutucuya sahip. Bu unsurlar birbirinden ayrı ve farklı sınırlamaları olan parçalardır. Bu robotlar, Beccai'nin "tüm vücut manipülasyonu" dediği şeyi gerçekleştiremez. Yani bir fil hortumunun aksine, kollarını bir nesnenin etrafına sürekli ve akıcı biçimde saramazlar.
Hortum, biyologların kaslı hidrostat olarak adlandırdığı bir yapıya sahiptir. Aynı yapı bir ahtapot dokunacında ya da insan dilinde de bulunur. 100.000'den fazla bağımsız kasa sahip olan ve iskeleti olmayan hortum; uzayabilir, kasılabilir, herhangi bir yöne aynı anda bükülüp dönebilir. Kol ile tutucu arasında ayrım yoktur; tek bir sürekli yapıdır.
Hortum aynı zamanda son derece güçlüdür ve neredeyse 300 kilograma kadar yük taşıyabilir. Afrika fillerinin uçlarında, daha hassas görevler için iki küçük parmak benzeri çıkıntı bile bulunur.
Hortumun nasıl çalıştığını daha iyi anlamak için Cenevre Üniversitesi'nde evrimsel biyolog olan Profesör Michel Milinkovitch ve ekibi, sinema yapım tekniklerine başvurdu.
Filmlerde kullanılana benzer yansıtıcı işaret noktaları, fillerin Güney Afrika'daki bir rezervde farklı şekil, boyut ve dokulardaki nesneleri manipüle ederken hortum hareketlerini hassas biçimde takip etti. Yüksek hızlı kameralarla çekilen görüntüler, şaşırtıcı derecede verimli bir sistemi ortaya koydu.
Milinkovitch, "Fark ettiğimiz şu: filler küçük bir davranış kümesini birleştiriyorlar" dedi. "Bazı bölümleri kısaltma, bazılarını uzatma, bazılarını bükme; bu hareketleri görevi tamamlamak için birleştiriyorlar."
Milinkovitch, özellikle bir hareketi muhteşem buldu. Filler kafalarının arkasına uzandıklarında, çoğu zaman bakıcıdan bir ödül almak için hortumlarını sadece geriye doğru kıvırmıyorlardı.
Bunun yerine üst bölümü dışarı çıkarıp geçici olarak sertleştiriyorlardı. Böylece omuz ve dirsek gibi işlev gören iki "sözde eklem" oluşturuyor; alt bölüm geriye doğru sallanarak ödülü kapıyordu.
Milinkovitch, "Bu kesinlikle akıl almazdı çünkü bunu daha önce kimse görmemişti. Filler bunu çok hızlı yapıyor" dedi. Bu durum, hortumun eklemlerle ayrılan ayrı bölümler oluşturabildiğini gösterdi.
Ekip ayrıca, hayatını kaybeden hayvanat bahçesi hayvanlarından alınan bir erkek Afrika ve bir erkek Asya fili hortumu üzerinde anatomik çalışmalar gerçekleştirdi.
Beccai'nin ekibi, Milinkovitch'in bulgularını robotiğe aktarmak için hortumun ucuna odaklandı. Algılamayı ve yapay kasları, yani aktüatörleri, tek bir kusursuz gövdede birleştirmek için 3D baskı kullandılar. Balon benzeri bu pnömatik yapılar, hava ile şişirildikçe ve indirildikçe uzayıp kasılıyor. Araştırmacılar, bu yapıların boyutunu ve geometrisini değiştirerek sisteme belirli hareketler programlayabiliyor.
Hortum benzeri yumuşak bir robot oluşturmak için araştırmacılar, pnömatik aktüatörleri birden fazla yönde deforme olabilen örgü benzeri bir kafes yapıyla birleştirdi.
Cihaz, dokunma ve hortum ucunun bükülmesi hakkında geri bildirim sağlayan optik sensörler dahil olmak üzere, aynı yumuşak reçineden tek bir sürekli süreçle basılıyor.
Beccai, tek malzeme kullanımının kritik olduğunu belirtti. "Bu gerçekten önemli çünkü farklı bileşenler arasındaki malzeme ve mekanik arayüzleri ortadan kaldırıyor. Bu da duyusal geri bildirimle birleşen hareket sürekliliğine olanak tanıyor."
Prototip; uzayabiliyor, sıkışabiliyor, bükülebiliyor; ayrıca sıkıştırma, kepçeleme ve uzanma gibi hareketleri de gerçekleştirebiliyor. Bu tasarım, tek ve uyarlanabilir bir sistemle yumuşak ve hassas nesnelerden ağır ve düzensiz şekilli ürünlere kadar her şeyi kavrayabilen gerçek anlamda evrensel bir tutucuya doğru atılan bir adımı temsil ediyor.
Araştırma projesi Nisan 2025'te tamamlandı. Yumuşak robotik kol şimdilik bir laboratuvar prototipi olarak kalsa da ekip, bu kolun günümüz robotik kollarını sınırlayan tasarım sorunlarının büyük bölümünü çözdüğünü söylüyor.
Fillerden elde edilen önemli bulgulardan biri kontrolle ilgiliydi. Hortum binlerce kas içeriyor, ancak fil bunların hepsini kontrol etmiyor.
Beccai, fil beyinlerinin Milinkovitch ekibinin keşfettiği az sayıda kas sinerjisini kontrol ettiğini açıkladı. Bu sinerjiler, bir hareketi gerçekleştirmek için kasların koordineli iş birlikleridir. Geri kalanı hortumun fiziksel yapısı hallediyor.
Bu bulgu, araştırmacılara işlevsel yumuşak robotları laboratuvar dışında nasıl uygulanabilir kılacaklarını gösterdi: gelecekteki sistemleri bireysel aktüatörler etrafında değil, sinerjiler etrafında tasarlamak.
Beccai, bu yaklaşımın karmaşıklığı ve enerji ihtiyacını azaltacağını umuyor. Böylece cihazlar pille çalıştırılabilecek ve daha kolay konuşlandırılabilecek. Beccai, yumuşak meyve toplamadan çamaşır ayırma veya kırılgan tabakları taşımak gibi ev işlerine kadar geniş pratik uygulamalar öngörüyor.
Bu tür robotların çevresel uygulamalarda da potansiyeli var. Enkazları taşıma ve atıkları ayırmadan çevredeki bitkilere, toprağa veya deniz canlılarına zarar vermeden kırılgan ekosistemlerde çalışmaya kadar pek çok alanda kullanılabilir. Arama ve kurtarma çalışmalarında ise yumuşak bir kol enkazlar arasından sıkışarak geçebilir; dokunma duyusunu kullanarak insanları bulmaya yardımcı olabilir.
Ancak Beccai'nin en çok önemsediği alan, destekleyici robotik. Beccai, "Hayalim, sağlık alanında örneğin engelli ya da yaşlı bir kişiyi kaldırarak ona yardım eden, aynı zamanda bir çatal ya da taze bir meyve uzatabilen bir sistem inşa etmek" dedi.
Hem transferlerde yardım edecek kadar güçlü hem de günlük nesneleri taşıyacak kadar nazik tek bir robot, insanların daha bağımsız yaşamasını sağlayabilir. Geleneksel bir makinenin aksine, yumuşaklığı sayesinde ürkütücü hissettirmesi de gerekmiyor.
Beccai için hedef hiçbir zaman sadece daha iyi bir tutucu olmadı. Hedef, etrafta bulunması doğal hissettiren bir robottu; gerektiğinde güçlü, önemli olduğunda nazik bir robot.
Bu makale ilk olarak AB Araştırma ve Yenilik Dergisi Horizon'da yayımlandı.
