Robotik

Robotik, robotların tasarımı, üretimi ve kullanımı ile ilgilenen çok disiplinli bir bilim dalıdır. Makine mühendisliği, uçak mühendisliği, uzay mühendisliği, 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 teknolojisi insanın yerinde geçebilecek ya da insanın eylemlerini taklit edebilecek makineler yapmayı hedefler. Robotların birçok farklı durumda kullanılması amaçlansa da, günümüzde daha çok tehlikeli ortamlarda (örn. bomba imhası), üretim süreçlerinde, veya insanın yaşayamadığı uzay, sualtı, yüksek sıcaklık ve radyasyonlu ortamlarda kullanılmaktadır. Robotlar her biçimde yapılabileceği halde, bazı robotlar insana benzer olarak yapılmaktadır. Bunun, robotların insanlar tarafından kabulünü kolaylaştıracağı düşünülmektedir. Birçok robot doğadan esinlenerek yapılmıştır biyo-ilhamlı robotiğin konusudur.

Tarihte robotikle ilintili en erken atıf MÖ 3. yüzyılda Çin'de yazılmış bir Lie Zi yazmasında bulunmuştur. Bu yazma MÖ 1000 yıllarında yaşamış Zhou Kralı Mu'ya sunulan mekanik bir insan mankeninden bahseder. Antik Yunanda, MÖ 3. yüzyılda yaşamış Ktesibios çağını aşan pek çok çalışmalar yapmış, yüzden fazla mekanik otomata tasarlamıştır. Onun çalışmaları Bizantiyonlu Filon ve İskenderiyeli Heron tarafından devam ettirilmiştir.

Onlardan sonra bilinen en önemli robotik öncüsü El-Cezeri'dir. Çağının çok ilerisinde mekanik otomatalar yapmıştır. Eski tarihlerde yaşamış olan meslektaşlarının icatlarını geliştirmiş ve kendine ait olan birçok tasarım 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 basılmıştır. El-Cezeri'nin mezarı hâlen 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 tasarlandığı sanılan savaşçı makine kayıt altına alınmış bir başka örnektir. Resimdeki model Leonardo'nun orijinal çizimlerinden yararlanılarak 1950 yılında yeniden yapılmıştır. Robot kollarını çenesini ve başını hareket ettirebilmektedir.

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

Scara, kelimelerinin baş harflerinden oluşmuştur. Yani seçimlere uyan (faaliyet yerine getirme) montaj robot koludur. Bu robot 1970'ten sonra Japon Endüstriyel Konsorsiyomu ve bir grup araştırmacı tarafından Japonya’da Yamanashi Üniversitesi’nde geliştirilmiştir.

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.

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

Bu kola alınan parça bakırlı plaket üzerinde önceden belirlenen yere yerleştirilir. Yerleştirme işlemi ve öncesi bilgisayar tarafından kontrol edildiği için hata meydana gelmeyecektir.

Dizme, yerleştirme, taşıma, paketleme, silikon çekme, delme, kesme, yapıştırma, kalite kontrol, ölçüm, test işlemleri, yükleme ve boşaltma gibi birçok üretim sürecine kullanılmaktadır.

İnsanın yaşamasına elverişli olmayan ortamlarda çalışırlar. Örnek: Radyasyon ortamı, su altı, uzay vb. sistemler programlanabilir ve kendi kendine çalışan bir olmaktan çok uzaktan kontrollüdür. 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 veya pnömatik) veya radyo frekansı kullanılır.

Gelişmiş protezler piezo elektrik sensörlerle tendonlardaki gerilimleri (beyin komutlarını) algılayabiliyorlar ve parmaklara veya 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.

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.

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.

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.

Robotik etkinlikleri özellikle FeTeMM Eğitimi'nde ogrenmenin bir parçası olarak kabul ediliyor. Bu etkinlikler okul sonrasi programlar veya daha genel bir ifade ile okul disi ogrenmenin kapsaminda degerlendirilebiliyor.