Bilim İnsanları, Bir Örümceği Emir Verilince Zıplaması İçin Eğittiler

Şaşırtıcı bir olay.

Bilim insanları bir örümceği eğiterek, emir verildiği zaman zıplamasını sağladılar. Araştırmacılar bu sayede, doğayı örnek alan yeni nesil robotlara ilham vermeyi umuyorlar.

Zıplama yeteneğine sahip olan pek çok örümcek var ve bir de kral gibi zıplayan örümcek var (Phidippus regius). Evet yanlış duymadınız. Araştırmacılar, bu özel çalışmada kendisini kullandı.

Kral gibi zıplayan örümcek, kusursuz bir yönteme sahip. Bu örümcekler avlarını yakalamak için sıçradıkları zaman, vücut uzunluklarının altı katı kadar uzağa uçabiliyorlar. Uzunlukları kabaca 15 milimetre olan bu küçük elemanlar, en az 60 milimetre zıplayabiliyorlar.

Karşılaştırma yapmak gerekirse, insanlar vücut uzunluklarının 1.5 katına kadar zıplamayı zar zor başarıyorlar.

Kral gibi zıplayan örümcekler, mükemmel görme becerisi ve kusursuz avlanma biçimi ile birlikte, Manchester Üniversitesinde zıplayan mikro robotlar üzerinde yapılan yeni bir araştırma için mükemmel adaylardı.

Ancak dişi örümceklere zıplamayı öğretmek kolay bir şey değildi ve sıçrama ile konma rampası fikrini gerçekten anlayan sadece bir örümcek vardı. Bu örümceğin ismi de Kim’di.

Araştırmacılar, Kim’in zıplamalarını yüksek teknolojili kameralarla videoya kaydederek, kendisinin inanılmaz zıplayışlarının ardındaki sırları ortaya çıkarmak istediler.

(Scientific Reports)

Video görüntüleri, Kim’in birkaç farklı zıplama yönteminin olduğunu açığa çıkardı. Kim, yakın mesafede (yaklaşık iki vücut uzunluğunda) hız ve isabet için daha hızlı ve daha düşük bir eğriyi tercih ediyordu. Ancak daha uzun atlamalarda (yaklaşık altı vücut uzunluğunda), enerji bakımından daha verimli olan bir zıplamayı kullanma eğilimi gösteriyordu.

Kim, atlayış açısını daha yüksek veya daha alçak şekilde zıplamak üzere ayarlayabiliyordu ancak araştırmacılar, kendisinin daha alçak zıplarken daha emin durumda olduğunu belirttiler.

Mikrosistemler mühendisi Mustafa Nabawy, BBC’den Helen Briggs’e şöyle söylüyor: “Kendisi en uygun açıda zıplıyor, yani karşı karşıya kaldığı durumu anlayabiliyor.”

“Ve sonra, enerji ihtiyacı bakımından en uygun olan atlamayı gerçekleştirmek için, kalkış sırasında atlama verimini ayarlayabiliyor.”

Araştırmacılar ayrıca, Kim’in atlamadan önce rampaya “ipekten bir güvenlik şeridi” koyduğunu farkettiler; bu, zıplarken sabit kalmak için kullandığı bir yöntem olabilir.

Araştırmacılar 3 boyutlu CT taramaları gerçekleştirdikten sonra, örümceğin vücut ve bacak yapısının bir örneğini oluşturdular.

Videoları örnekler ile beraber tahlil eden araştırmacılar, örümceğin zıplayışının altında yatan kuvvetleri daha iyi anladılar.

Biyologlar, örümceklerin uzuvlarını genişletmek için bacaklarındaki sıvının hidrolik basıncını kullandıklarını biliyorlar, ancak örümceklerin, kas güçlerini artırmak ve hatta değiştirmek amacıyla da hidrolik basıncı kullanıp kullanmadıkları henüz belli değil.

Fakat bu örümcek türünün kas gücü, zıplamak için tek başına yeterliydi.

Takım üyesi ve aerodinamik araştırmacısı Bill Crowther şöyle söylüyor: “Elde ettiğimiz sonuçlara göre Kim, bacaklarını hidrolik olarak hareket ettirebilirken, sıradışı atlama verimine ulaşmak için ilave hidrolik gücüne ihtiyaç duymuyor”

“Bu sebeple örümceklerdeki hidrolik hareketin rolü, belirsizliğini koruyor.”

Ancak bu çalışma, kral gibi zıplayan örümceğin anatomisini daha iyi anlamamızı sağlamanın yanında, zıplayan küçük robotlar yapmak için de çeşitli anlamlar barındırıyor.

Eğer araştırmacılar zıplayan örümceklerin yapısına yaklaşabilirlerse, bu durum, şu an pek çok robotu sıkı bir şekilde yere bağlı halde tutan bazı sınırlamaların çözülmesine yardımcı olabilir.

Nabawy bir havacılık mühendisi ve özellikle yeni türden uçan ve zıplayan robotlar tasarlamakla ilgileniyor. Örümceğin zıplayışı, bu hayalin nasıl gerçeğe dönüştürülebileceğine dair bazı ipuçları sunuyor.

“Atlama sırasında bacaklar üzerindeki kuvvet, örümceğin ağırlığının beş katına kadar çıkabiliyor; bu şaşırtıcı bir şey. Eğer bu biyomekanikleri anlayabilirsek, onları diğer araştırma alanlarına uygulayabiliriz” diyor Nabawy.

“Örümceklerin her şeyi planlaması lazım. Avlarına mümkün olduğu kadar kısa sürede ve kesin şekilde ulaşmaları için, isabetli ve kusursuz atlayışlar gerçekleştirmek zorundalar.”

Araştırmacılar, örümcek üzerindeki çalışma tamamlandıktan sonra, örümcekle hemen hemen aynı boyutta olan basit bir atlayış mekanizması oluşturdular. Mühendislik yapı malzemeleri uygundu fakat, sonunda proje başarısız oldu.

Araştırmacıların çalışmak istediği ölçek çok küçüktü. “Güç ve kontrol elektroniği, doğa ile henüz bu ölçekte rekabet edemiyor” diye belirtmişler.

Araştırmacılar hâlâ, bütün bu yeni bilgileri kullanarak işlevsel bir robot oluşturmayı planlıyorlar, fakat bunu yapmak için, zıplayan örümceklerin zıplamalarını tam olarak nasıl kontrol ettiklerini incelemek gibi daha fazla araştırmanın yapılması gerekiyor.

Şimdilik doğa, mühendisliğe göre çok daha ileride.

Çalışma Scientific Reports bülteninde yayınlandı.

 

 

 

 

ScienceAlert

Bunları da okumak isteyebilirsiniz...

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir