Biyonik Tutucular

Festo 2012 "NanoForceGripper" isimli tutucusu ve "PowerGripper" araştırma projesiyle doğadan esinlenerek geliştirilen enerji verimi yüksek tutma konseptlerinin otomasyon teknolojisine nasıl uygulanabileceğini sergiliyor. Nesneleri kavramak, tutmak, konumlandırmak bir yerden başka bir yere yerleştirmek, bunların tümü üretim prosesinde yer alan ve otomasyon teknolojisi sayesinde değişik biçimlerde çözümlenen önemli eylemler, hareketlerdir. Ancak konvansiyonel kavrama, tutma ve yerleştirme çözümlerinde kuvvet-ağırlık oranı enerji verimliliği açısından pek de avantajlı sayılmaz. Oysa doğa verimlilik bakımından çok olumlu örnekler doğada mevcuttur.

Endüstriyel üretimdeki enerji tüketiminin optimizasyonu için üretim proseslerinde hâlâ mevcut olan verimlilik potansiyellerinin ortaya çıkarılması gerekiyor. Geko'dan alınan ilhamla enerji verimi daha yüksek tutma, kavrama sağlanmıştır. NanoForceGripper'i tasarlayan Bionic Learning Network mühendisleri Geko kertenkelesine "bakarak" oluşturdukları bu tutucuyu vantuz benzeri öğelerle donatmışlar. Bu sayede NanoForceGripper nesnelerin üzerine güvenle ve uzun süreyle yapışabilmektedir. NanoForceGripper'e bu önemli özelliği kazandıran ise Van-der-Waals kuvvetleri olarak da bilinen çok düşük değerli moleküller arası çekim kuvvetleridir.

Tutucunun en önemli parçası alt yüzünde yer alan ve cm² başına 29.000 tutma öğesi bulunduran bir folyo: Gecko® Nanoplast®-Folyosu. Bu folyo sayesinde bir kez tutulan bir parça, bir nesne hiç enerji sarfiyatı olmaksızın tutulmaya devam ediyor. Sadece nesneyi bırakmak bir karşı kuvvet gerektiriyor. Folyonun tutulan nesneyi serbest bırakması balıkların kuyruk yüzgeçlerinden esinlenerek üretilen Fin Ray Effect® özelliğine sahip bir yapı sayesinde gerçekleşiyor. "Push-Push" olarak adlandırılan bir mekanizma düz sathın dalgalı bir satha dönüşmesine yol açan yay tansiyonunu açığa çıkarıyor. Folyo kaplı tutma yüzeyi git gide küçülerek tuttuğu nesneyi yumuşak bir biçimde bırakıyor. Push-Push mekanizmasıyla çalışan tutucuların enerjisiz tutması ve yüksek enerji verimiyle kavraması bir yeniliktir. Özellikle nesnelerin enerji tüketmeden tutulması düne kadar, özellikle de bu şekilde mümkün değildi. NanoForceGripper ile cam eşyalar veya göstergeler gibi düz satıhlı nesneler neredeyse hiç enerji tüketmeden kavranabiliyor.

Yeni teknoloji pnömatik bazlı mevcut kavrama/tutma teknolojilerini bütünler nitelikte olup ihtiyaç ve koşullara göre uygulanabiliyor. PowerGripper için ise kuş gagasının verdiği ilhamdan yola çıkıldı. "PowerGripper" Bionic Learning Network çerçevesinde başlatılan bir yüksek okul projesi. Bu projede öğrenciler tek boyutlu alan tutucusu, mekan tutucusu ve nokta hedefli tutucu olmak üzere üç tutucu versiyonundan yola çıkarak kuş gagasının karmaşık kinematiğine benzeyen bir tutma konseptini araştırdılar. Bu konsepte göre ilerleyen sistem tasarımcıları Festo'nun Fluidic kasını lazerli eritme yöntemiyle (Selective Laser Melting) kombini ederek teknikte "Watt kinematik zinciri" olarak bilinen hareket prensibine uygun bir çözüm ürettiler. Gerek çok hafif pnömatik kaslar gerekse temel niteliğindeki komponentlerin yapımında kullanılan titanyum alaşımı (Ti6Al-4V) sayesinde genel itibariyle çok hafif bir yapı gerçekleştirildi. Bu nedenle PowerGripper konseptinde çok iyi bir kuvvet-ağırlık oranı yakalandı. "PowerGripper" araştırma projesi niteliğinde olsa bile yeni tutma sistemlerinin geliştirilmesine yönelik birçok olanaklara işaret ediyor. Tutucuların hafif ancak sağlam yapıları arka plandaki sistemin de daha hafif tasarlanmasına ve toplu olarak enerji verimi daha yüksek bir sistemin kurulmasına imkan tanıyor.