Robotik

ASIMO adlı insansı robot

Robotik, makine mühendisliği beraberinde uçak mühendisliği[1] ve uzay mühendisliği [2], elektronik mühendisliği, bilgisayar mühendisliği, mekatronik mühendisliği ve kontrol mühendisliği dallarının ortak çalışma alanıdır. Robotlar bir yazılım aracılığıyla yönetilen ve yararlı bir amaç için iş ve değer üreten karmaşık makinelerdir. Robotik bütün dünyada olduğu gibi Türkiye'de de büyük ilgi görmektedir. Türkiye'de Robotik Mekatronik adı altında anılır. Üniversitelerimizde Mekatronik adıyla robotik bölümleri açılmakta, ön lisans, lisans, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitimler verilmektedir.

"Robot kavramı ve uygulamaları", insan konforu ve güvenliğiyle ilgili temel kavramlarda ve uygulama niteliklerinde ilkesel düzeyde değişimlere yol açacak bilimsel ve teknolojik bir adımdır.

Robot teknolojisi, çağımız gelişim süreci içinde gelişen birçok bilimsel ve teknolojik olguların, robot adını verdiğimiz teknolojik ürünler üzerinde bütünleşmesi ve uygulamasını içerir.

Tarihçe

Robotik biliminin babası; Ktesibius'tur. Ktesibius çağını aşan pek çok çalışmalar yapmış, sibernetik ve robotik biliminin kurucusu olmuştur. Ondan sonra bilinen en büyük sibernetik uzmanlarından biri El-Cezeri'dir. Çağının çok ilersinde robotlar yapmıştır. Eski tarihlerde yaşamış olan meslektaşlarının icatlarını geliştirmiş ve kendine ait olan birçok şey yapmıştır.》El Cezeri, Otomatik Makineler tarihinde Çağın Doruğuna Erişmiş Büyük Mühendis İbn-i Razzaz Cezeri adıyla anılır. Yazdığı kitabındaki tüm buluşlar insanımsı, estetik değerlere sahiptir ve hiçbiri hayal ürünü değildir. Alman Profesörü Widemann, tarafından tekrar üretilip çalıştırılmışlardır. El Cezeri'nin kaleme aldığı orijinal ismi Kitab-ül Camii Beyn-el ilmi vel-amel En Nafi-i fi Sınaat-il hiyel kitabı, Kültür Bakanlığı 1990 yılında Olağanüstü Mekanik Araçların Bilgisi Hakkında Kitap adında basmıştır. Kitabın Türkçe çevirisi ise Sevim Tekeli tarafından hazırlanarak Türk Tarih Kurumu Yayınları tarafından basıldı. El-Cezeri'nin mezarı halen Cizre'de Nuh Peygamber Camii'nin avlusunda bulunuyor. Avrupalılar tarafından Al-Jasar olarak bilinmektedir. İtalya Floransa'da yaşamış Rönesansın en büyük ressam ve heykeltıraşlarından kabul edilen Leonardo Da Vinci'ye ait 1495 yılında tasarımlandığı sanılan savaşçı robot kayıt altına alınmış bir başka örnektir.

Resimdeki model Leonardo'nun orijinal çizimlerinden yararlanılarak 1950 yılında yeniden yapılmıştır. Robot kollarını çenesini ve başını hareket ettirebilmektedir.

18. ve 19. Yüzyılda Avrupa'da Robotik

Bu yüzyıllarda daha çok eğlence amaçlı gerçekleştirilen Robot - Otomatlar zengin sarayların gözdesiydi. Yanda: 1776 yılında Fransız mekanikçi Pierre Jaquet Droz tarafından yapılan org çalan müzisyen Osmanlı Sarayı için geliştirilen otomatlardan biri de 1769 yılında [Baron Von Kempelen] tarafından yapılan satranç oynayan adamdı. Bu otomat Viyana ve Moskova fuarlarında sergilenmişti. Ancak daha sonraları bu otomatın içinde insan gizlendiği iddia edilmiştir. Bir Zemberekten güç alan metal silindir ve üzerindeki kamlar sayesinde olasılıkları hesaplayabilen karmaşık bir mekanizması vardı. O yıllarda Laterna mekaniğinin benzeri olan bu sistemler daha sonraları Thomas Alva Edison'a da ilham kaynağı olacak ve Edison üzerinde sabitlenmiş kamları bulunan silindirin yerine üzerine yazılabilir balmumu silindiri koyarak gramafonu icad edecekti. Bu örnek tarihte icatların öyle gökten düşmediğine ilişkin çarpıcı bir örnektir.

1785 yılında Pierre Kintzing tarafından yapılan Müzisyen. Dönemin değer yargılarına göre oldukça estetik bir görünümü olan ve bir tür vurmalı akustik çalgı olan Harpsicord çalan kadın döneminin androidi sayılabilirdi. Bu gün Fransada müzede bulunan bu örnek de kurulan bir zemberekten güç almaktaydı. Bu otomatlar gerçekten de birçok müzik parçasını çalabilen karmaşık makinelerdi. Avrupa'nın bilgi birikimi, o çağda doruğa çıkmış olan saat yapımcılığı ve mekanik ustalığından ileri gelmekteydi. Çok küçük parçalar yapmakta ustalaşmış saat yapımcıları ve mekanik ustaları için otomat yapımı sarayda ve soylu çevrelerde kendilerini gösterebilecekleri eşsiz fırsatlardı.

Charles Roberts adlı bir mekanik ustası tarafından geliştirilen bu örnekteki resim çizen otomatların tarihi bilinmemektedir. Ancak 19. yüzyılda yayınlanan bir kitapta resimleri yer almaktadır. Fransa ulusal müzesinde sergilenen otomatlar son derece karmaşık çizimleri ustalıkla yapmaktadır. Ayrıca şiirde yazabilen otomatlar zemberek - kam prensibiyle çalışmaktaydı.

Endüstriyel robotik

ISO 8373 Standardına göre belirlenmiş endüstriyel robot tanımı ve robot tiplerinin sınıflandırılması şöyledir:

"Endüstriyel uygulamalarda kullanılan, üç veya daha fazla programlanabilir ekseni olan, otomatik kontrollü, yeniden programlanabilir, çok amaçlı, uzayda sabitlenmiş veya hareketli manipülatördür."

Robotların Sınıflandırılması

Günümüzde kullanılan robotlar çesitli sınıflara ayrılabilirler. Bunlar kullanılan eksen takımlarına göre, tiplerine göre, kullanılan tahrik elemanının çesidine göre vb. Bunlardan en önemli olan sınıflandırma yöntemleri aşağıda verilmiştir;

Koordinat Sistemlerine Göre Robotların Sınıflandırılması

Robot Tiplerine Göre Sınıflandırma

Scara Robotlar

Scara, Selective Compliance Assembly Robotic Arm kelimelerinin baş harflerinden oluşmuştur. Yani seçimlere uyan (faaliyet yerine getirme) montaj robot koludur. Bu robot 1970’den sonra Japon Endüstriyel Konsorsiyomu ve bir grup araştırmacı tarafından Japonya’da Yamanashi Üniversitesi’nde geliştirilmiştir. Scara tipi robot, çok yüksek hızlara, en iyi tekrarlama kabiliyetine, yüksek hassasiyet ve doğruluk oranlarına sahip bir robot çeşididir.

Scara Tipi Robotun Özellikleri

Scara tipi bir robota ait şematik çizim verilmiştir. Scara robotun genel özellikleri şöyledir:

Scara Tipi Robotun Yapısı

Bu robot genellikle dikey eksen çevresinde dönen 2 veya 3 kol bölümünden meydana gelmiştir. Şekil 16’de görülen 1 numaralı eksen robota ana dönmeyi veren eksendir. Bu eksen en çok montaj robotlarında kullanılmaktadır. 2 numaralı eksen doğrusal dikey eksendir.

Bu eksende sadece dikey hareket yapılabilmektedir. Bu özellik montaj robotlarında istenildiğinden dolayı, montaj robotlarının büyük bir kısmı aşağıya doğru dikey hareket yapar. Dikey eksen hareketleri koordinat hareket eksenleri içinde aşağıya doğru yapılan en çabuk ve düzgün hareketlerdir. 3 numaralı eksende robot kolunun erişebileceği uzaklık değiştirilebilir. 4 numaralı eksende ise dönen kol bileği hareket eder. robotun çalışma alanına ait çizdiği hacim verilmiştir.

Yamaha Scara Robotlar

Yamaha, 1974 yılında servo motor teknolojilerinin gelişmesiyle robot AR-GE çalışmalarına başladı.1976 yılında ilk scara robotu geliştirerek, araştırmalarının verimlerini almaya başladı. 2002 yılında YK120X/150X mini SCARA Robotları, 2005 yılında YK220X-YK500XG serisi yeni SCARA robotlar, 2007 yılında YK600XGH-1000XG serisi robotlar üretildi. X serisi robotlar Yamaha’nın ticari amaçlı geliştirmiş olduğu ilk Scara Robot modelleridir.X serisi robotlardan sonra geliştirilen XG serisi robotlar High Speed Scara Robotlardır.

Yamaha Robot Teknolojilerinin Özü

Kompakt yapı, düşük maliyetli üretim teknolojisi, direkt bağlantı yapıları, montaj kolaylığı ve üstün Absolute Resolver teknolojisi oluşturmaktadır. Yamaha, robotlarının bütün bileşenlerini kendisi imal ettiği için üretim safhasında kalite yönetimi, maliyet yönetimi gibi konularda üstünlüklerini, kullanıcılara maliyeti düşük, yüksek performans ve kaliteli ürünler ile sunmaktadır.

Son geliştirilen YK-XG serisi robotlar için birtakım özellikler aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Kol uzunlukları 500/600 mm
En fazla yük 10 kg
En fazla
Hız X-Y kombinasyonu 8,4 m/s
Z ekseni 2,3 m/s
R ekseni 1700°/s
Doğruluk X-Y kombinasyonu ±0,01 mm
Z ekseni ±0,01 mm
R ekseni ±0,003 mm
Standart tip YK600XG / YK500XG
Özellikleri ve Kazandırdıkları
Scara Tipi Robotun Kullanım Alanları

Günümüzde Scara tipi robotlar yaygın olarak birçok alanda kullanılmaktadır. Elektronik devre elemanlarının baskılı devre üzerine yerleştirilmesinde, elektromekanik olarak çalısan küçük cihazların ve bilgisayar disk sürücülerinin montajında bu robotlardan faydalanılmaktadır.

Elektronik devre elemanlarının yerleştirilmesi sırasında robotun tutucu kolu kullanılır. Bu kola alınan parça bakırlı plaket üzerinde önceden belirlenen yere yerleştirilir. Yerleştirme işlemi ve öncesi bilgisayar tarafından kontrol edildiği için hatâ meydana gelmeyecektir.

Robotların elektronik sanayiinde kullanılmasıyla birlikte seri üretim yapılmaya başlanmış ve kalite artmıştır.

Uygulamalar

Operasyonel robotik

İnsanın yaşamasına elverişli olmayan ortamlarda çalışırlar. Örnek: Radyasyon ortamı, su altı, uzay vb. sistemler programlanabilir ve kendi kendine çalışan bir olmaktan çok uzaktan kontrolludur. Servo DC motor, hidrolik ve pnömatik sistemler tercih edilebilir. Yüksek teknoloji gerektirir. Özel amaçlara göre özel yaklaşımlar geliştirilir. Uzaktan yönetim için güç aktarım sistemleri (hidrolik veyâ pnömatik) veyâ radyo frekansı kullanılır.

Tıp ve sağlıkta robotik

Gelişmiş protezler piezo elektrik sensörlerle tendonlardaki gerilimleri (beyin komutlarını) algılayabiliyorlar ve parmaklara veyâ eksenlere gerilimin şiddetine göre güç gönderebiliyorlar. Güç aktarımı servo motorlar ve yapay tendon sistemleriyle yapılıyor. Bu protezler çok pahalıya malolduğundan çok yaygın olarak şimdilik kullanılamıyor. Mâliyeti düşürmek için son zamanlarda bellekli metâller üzerinde çalışılıyor.

Tamamen adımlı motorlar ve hassas kontrollerle yapılan sistemler, kıtalar arası iletişimle cerrahların ameliyatlara katılmasını sağlıyabilmektedir.

Sibernetik

Amaç sistemi canlı dokuya benzetmek olduğu için elektronik, malzeme bilimi, sibernetik ve tıp konunun içine girmiştir. Ayrıca konstruktif fizik, pnomatik, hidrolik ve makine gibi geleneksel mühendislik ve bilim kategorilerinide ilgilendirmektedir. Plastik döküm yöntemleri, Üç boyutlu yaratım yeteneği ve sanatsal görüş gibi soyut yeteneklerde gerektirmektedir. Bâzı sibernetikçi bilim insanları plâstik ve metal yerine kalsiyum ve doğal dokuları kullanmak için araştırmalar yapmaktadırlar.

Yapay zekâ araştırmaları, programcılık ve veri tabanı sorgu dillerini bilmeyi ve yeni algoritmalar geliştirebilmeyi gerektiriyor. Araştırmalar, mevcut ikili bilgi sisteminin (0 ve 1 (Boole cebiri)) sınırlarını zorluyor. İnsan beyni kadar esnek ve yetenekli bir yapay zekâ, slikon teknolojisiyle mümkün görünmüyor. Bu yüzden bâzı bilim insanları moleküler ve biyolojik bilgisayar sistemleri, üzerinde çalışıyorlar.

Oyuncak robotlar

Elektronik ve mekanik sistemler içeren Robotik oyuncaklar çok karmaşık olabiliyor. Sibernetiğin teorik araştırmaları, ilk ticârî ürünlerini bu alanda veriyor. Furby, Sony'nin AIBO robot köpeği, ünlü robot araştırmacısı Mark Tilden'in Robosapien'i bu alandaki öncü ürünlerden bâzıları.

Hobi Amaçlı Robotik

Robot hobisi Dünya'da çok sayıda kişinin uğraş alanıdır. Bu kategori herkesin değişik eğilimlerine göre şekillenebilmektedir. Örnegin Japonya'da her yıl hobi robotlarının yarıştırıldığı gösteriler düzenlenmektedir. Hobi tutkunlarının kurduğu birçok topluluk mevcuttur. Bu alana yönelik çok sayıda kitap ve yayın vardır. Ulusal ve uluslararası birçok yarışma düzenlenmektedir.

FeTeMM Eğitimi'nde Robotik Etkinlikleri

Robotik etkinlikleri özellikle FeTeMM Eğitimi'nde ogrenmenin bir parçası olarak kabul ediliyor.[3][4][5][6] Bu etkinlikler okul sonrasi programlar veya daha genel bir ifade ile okul disi ogrenmenin kapsaminda degerlendirilebiliyor.[6][7][8]

Kaynakça

  1. ↑ Sergei Lupashin (2011-03-28). "Quadrocopter Ball Juggling, ETH Zurich" (İngilizce) (HTML). YouTube. http://www.youtube.com/watch?v=3CR5y8qZf0Y. Erişim tarihi: 2013-05-10.
  2. ↑ L. Pedersen, D. Kortenkamp, D.Wettergreen, I. Nourbakhsh (2009). "A Survey of Space Robotics" (İngilizce) (HTML). Carnegie Mellon University, School of Computer Science. http://www.cs.cmu.edu/~illah/PAPERS/ISAIRAS03.pdf. Erişim tarihi: 2013-05-10.
  3. ↑ Erdoğan, N., Corlu, M. S., & Capraro, R. M. (2013). Defining innovation literacy: Do robotics programs help students develop innovation literacy skills? International Online Journal of Educational Sciences, 5(1), 1-9
  4. ↑ Corlu, M. S.(2014). FeTeMM eğitimi makale çağrı mektubu [Call for STEM education research in the Turkish context]. Turkish Journal of Education, 3(1), 4-10. http://www.turje.org/index.php?page=archive&aa=117
  5. ↑ Tekerek, M. (2009). A human robot interaction application for robotic education. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 1(1), 2164-2169.
  6. 1 2 Sahin,A., Ayar, M.C., & Adiguzel, T. (2014). Students experiences with STEM-related after school activities and their learning outcomes. Educational Sciences: Theory and Practice,14(1), 309-322. 
  7. ↑ Ayar, M. C., Yalvac, B., Ugurdag, F., Sahin, A. (2013). A robotics summer camp for high school students: learning about engineering design at first hand and career interest in engineering. Proceedings of the American Society for Engineering Education (ASEE), Atlanta, GA, USA: June 23-26, 2013.
  8. ↑ Ayar, M.C. & Saka, Y. (2014). Robotics etkinlikleri: İlgi gelişim aşamaları ve kariyer tercihleri. XI. Ulusal Fen Bilimleri ve Matematik Eğitimi Kongresi. Adana, Türkiye: 11-14 Eylül 2014.
This article is issued from Vikipedi - version of the 9/9/2016. The text is available under the Creative Commons Attribution/Share Alike but additional terms may apply for the media files.