İNSANSI ROBOTLAR

İnsansı robot, android ya da humanoid adı verilen robotların ilk gerçek ve oldukça basit örnekleri üretilmeden çok önce bilim kurgu yapıtları onları konu almaya başlamıştı. Bu yapıtların okuyucu ve...
kadın robot

İnsansı robot, android ya da humanoid adı verilen robotların ilk gerçek ve oldukça basit örnekleri üretilmeden çok önce bilim kurgu yapıtları onları konu almaya başlamıştı. Bu yapıtların okuyucu ve izleyicileri insana benzer ancak birçok yönleri ile insandan güçlü androidlerin insanlarla aynı ortamı paylaşmaları, insanlara yardımcı olmaları bazen de karşılarında rakip olarak mücadele etmeleri fikrini büyük bir ilgi ile benimsediler.

İnsana yardımcı bilim kurgu androidlerinden biri Mighty Atom adındaki bir çizgi roman kahramanı olarak 50’li yıllarda Japonya’da doğdu. Japon toplumu Mighty Atom’u sevmişti, İlk deneysel insansı robot çalışmalarına 1960’lı yılların sonunda Japonya’da Waseda Üniversitesi’nde başlandı. O zamandan günümüze geçen 40 yıl boyunca da Japonya insansı robot çalışmalarının en yoğun yapıldığı ülke oldu.

İNSANSI ROBOTLARJaponların insan şekilli ve insanın dostu robotların gerçekten de geliştirilebileceği fikrine olumlu bakmalarının sebeplerinden biri bilim kurgu robot kahramanlarına olan sempatileri olarak görülse de, günümüzdeki yoğun araştırmalar ciddi bir ihtiyaçtan kaynaklanıyor. Japon nüfusu hızla yaşlanıyor ve bu yaşlı nüfusa sağlık ve bakım hizmeti verecek gençlerin yüzdesi azalıyor. Eğer araştırma ve geliştirme çalışmaları başarıya ulaşırsa, bu hizmetleri insanların yerine insansı robotlar verebilecekler. İki bacak üzerinde yürüyen insansı yapı, insan ortamında çalışmaya en uygun olanı. İnsan yaşama ve çalışma ortamı insan yapısı için tasarlanmış bulunuyor. Tekerlekli robotların basamak çıkması zordur, eşikleri atlayamazlar. Bacaklı robotlar içinse bunlar sorun oluşturmayacak. İnsan boyutunda ve hareket kabiliyetindeki bir robot, insanın günlük yaşamında uzanması gereken elektrik düğmelerine, raflara ulaşabilir. İnsan gibi eğilip kalkabilen, dizlerini kırabilen, oturabilen iki bacaklı bir robot bir otomobil içinde seyahat edebilir.

İnsansı robotlar konusunda Japonya dışında da araştırmalar var. Ancak tüm dünyada bu çalışmaların ivmelenmesi, 1996 yılındaki çarpıcı bir gelişmenin sonrasında olur. Honda, 10 yılı aşkın bir süredir süredir dış dünyaya kapalı şekilde sürdürdüğü insansı robot araştırmalarını açıklar ve 1996’da P2 (Prototip 2) adını verdikleri robotu dünyaya sunar. P2 dışarıdan bir güç kablosu bağlı olmadan çalışan ilk yürüyen insansı robottur ve çok başarılı bir çalışmadır. İnsansı robotların endüstriyel bir ürün olarak üretilebileceğinin ilk örneğini ortaya koymaktadır.

P2’nin tüm dünyada televizyon ekranlarında görüntülerinin yayınlanmasından sonra, uluslararası bilim ve teknoloji dünyasının iki bacak üzerinde yürüyen robotlara ilgisi gittikçe yoğunlaştı. Bugün birçok ülkede bilim adamları birbirleri ile yarışırcasına insansı robot teknolojilerine katkıda bulunan çalışmalar yürütüyorlar. Kuşkusuz insansı robot çalışmalarının tek motivasyonu hasta ve yaşlılara robotlu bakım hizmetleri verilmesi değil. İnsan şeklinde bir robot, ağır ve tehlikeli işlerde de insanın yerini alabilecek, insanla yardımlaşabilecek.

Çok Yönlü Araştırma Sahası

İnsansı robot çalışmalarının en önemli öğelerinden biri kuşkusuz iki bacak üzerinde dengeli şekilde yürüme işlevinin yerine getirililebilmesi. Yukarıda anılan öneklerde de en çok bu hedef gerçekleştirilmeye çalışılmış bulunuyor. Ancak, dengeli yürümenin ve hareketliliğin sağlanması da, birçok bilim dalının katkısıyla meydana gelmekte olan insansı robot teknolojisinin sadece bir ayağını oluşturmakta. İnsan ortamında başarılı bir şekilde faaliyet gösterecek insansı robotun geliştirilmesi için geniş bir yelpazedeki araştırma alanlarında çalışmalar sürüyor.

Yürüme ve hareketlilik

Günümüze kadar elde edilen yürüme sonuçlarının çoğu, sadece düz zemin üzerinde ilerleme ve düz basamakları çıkabilmeyi sağlayabiliyor. İnsansı robotların insan ortamına, eve ve işyerlerimize girmesinden önce yürüme ve denge konusunda daha katedilecek çok yol olduğu görülüyor. Hareketlilik konusunda hedeflenen yetenekler arasında engebeli zemin üzerinde yürümek, basamakları ve merdivenleri tırmanmak, yere yatmak, emeklemek, sürünerek ilerlemek, yerden ayağa kalkmak, kendine zarar vermeden yere düşmek, kapıları açıp kapamak, kol ve bacaklarını eşgüdümlü olarak kullanmak, ve yüksek hızda koşmak sıralanabilir. Bu hedeflere ulaşmak için gerek kuram, gerekse uygulama açısından yeniliklere, yeni denge kıstaslarına gereksinim bulunuyor. Araştırmaların çok önemli bir bölümü denge kuramları üzerinde devam ediyor.

Mekanik tasarım

İnsan eklem hareketlerini gerçekleştirecek bir yapının hafif ve dayanıklı, bununla birlikte kendi ağırlığını ve fazlasını taşıyacak kadar güçlü motorları barındıracak şekilde tasarımı, optimizasyon tekniklerini de gerektiren zor bir problem.

Çevre ile etkileşim

HRP projesi çerçevesinde Honda P3 bir iş makinası kullanıyor

HRP projesi çerçevesinde Honda P3 bir iş makinası kullanıyor

Robotun çoğu zaman elleri, ancak gereğinde kolları bacakları ve gövdesiyle çevresindeki cisimleri itmesi, çekmesi tutması, yerlerini değiştirmesi, taşıması için ileri seviyede kontrol teorisi ve tekniklerinin kullanılması gerekiyor. Bu işlemlerin çevreye ve robota zarar vermeden, gereğinden fazla kuvvet kullanmadan gerçekleştirilmesi önem taşımakta.

Modelleme ve dinamik simülasyon

Gerek yürüme, hareketlilik ve çevre ile etkileşim kontrol yöntemlerinin sınanması, gerekse mekanik tasarım için bilgisayarda gerçeklenen bir robot modeli üzerinde çalışılması da son derece önemli. İmalat öncesinde kullanılacak motor güçlerinin belirlenmesinde simülasyon verileri kullanılmakta. Gerçek zamanda çalıştırılabilecek kadar hızlı bir simülasyon programı, robotun bir sonra atacağı adımın denge kaybına yol açıp açmayacağını hesaplaya bilecektir. Gerçek zamanlı simülasyon yöntemleri ve gerçeğe yakın temas kuvveti modellemesi, bu konudaki açık araştırma alanları.

Algılayıcılar

İnsansı robotun, insanınkine benzer algılayıcı sistemlerle donatılması gerekiyor. İnsanın dokunma duyusu birçok sinir hücresiyle tüm vücuduna dağılmış şekildedir. Robotun benzer bir algılamaya sahip olması için de yapay bir algılayıcı deriyle kaplanması konusundaki araştırmalar sürüyor. Kameralar görüntü algılama konusunda önemli bir rol oynamakla birlikte, göz görevini görecek kameraların aktif olarak kullanımı için hareketli platformlara montajı ve koordinasyon problemleri üzerinde çalışılmakta.

Hareketlerde doğallık

İnsanlarla birlikte çalışacak ve onlara yardımcı olacak robotun, insanlar tarafından yadırganmadan onlarla iletişime geçebilmesi gerekli. Bunun bir gereği, robutun hareketlerinin insana benzer bir doğallıkla gerçekleşmesi. Öte yandan, iki bacaklı yapının en mükemmel örneği olan insanın hareketleri robot için iyi bir model oluşturmakta, bu model robotun güç kaynaklarının en verimli şekilde kullanımında önem taşımakta.

Duygusal ve sosyal robotik

HRP2’nin mekanik yapısı yere yatmak, ve düşmesi durumunda yerden kalkmak da dahil bir çok haretetine olanak tanıyacak şekilde tasarlanmış.

HRP2’nin mekanik yapısı yere yatmak, ve düşmesi durumunda yerden kalkmak da dahil bir çok haretetine olanak tanıyacak şekilde tasarlanmış.

Robotların insan ortamında insanlar tarafından yadırganmadan çalışabilmesinde önem taşıyan diğer bir etken de onlara yapay duygular kazandırmak olacak. Yapay zeka tekniklerinin kullanımı ile robot öğrenme kabiliyetine sahip olacağı gibi, insanlarla da onların alıştığı şekilde iletişim kurabilecek. Özellikle hasta bakımında katı bir mekanik yapının duygularla zenginleştirilmesi önem taşıyor. İnsanın yardımcısı robot, onun arkadaşı da olabilmeli. Heyacanlana bilmeli, üzüle bilmeli, hatta bazen (izin verildiği kadar) kızabilmek. Duygularını sözleri olduğu kadar hareketleri ve mimikleriyle de ifade edebilmeli. Bilgisayar bilimi araştırmacıları bu konularda yoğun çalışma içindeler.

Uygulama alanı araştırmaları Robotların insanın yerini alabileceği alanların ve bu alanların gerektirdiği robot özelliklerinin incelenmesi, bu konularda deneysel çalışmalar yapılması, diğer alt başlıklardaki araştırmalara yön verecek nitelik taşıyor.

Carnegie Mellon Üniverssitesi’nde SARCOS bir yürüme testine hazırlanırken.

Carnegie Mellon Üniversitesi’nde SARCOS bir yürüme testine hazırlanırken.

Güvenlik

En son alt başlık olarak sıralamamıza karşın önem sırasında ilk sırayı alan öğe güvenlik. Zor işlerde insana yardımcı bir robotun güçlü olması gerekir. Ancak, bu güç çevresine ve özellikle de çevresindeki insanlara zarar vermemeli.

Robot gücünün kısıtlandığı durumlarda bile, dengesini yitirecek bir robotun düşmesi durumunda insanları yaralaması mümkün. Bunun için robot ağırlığının azaltılmasına çalışılıyor. Honda robotlarının Pl’den ASIMO’ya doğru giderek daha hafif yapılandırıldığı görülüyor. Ne kadar önlem alınsa da kazaların tamamen engellenmesi mümkün olmayacaktır. Olası bir kazada insanların en az zarar görmesi için yumuşak robot kaplamalarının ve yapılarının kullanılması, acil durum prosedürlerinin hataya en az imkan tanıyacak şekilde geliştirilmesi güvenlik araştırmalarının konusu.

TÜBITAK Destekli Sabancı Üniversitesi Robotu

Ülkemizde de TÜBİTAK tarafından desteklenen deneysel insansı robot çalışmaları sürdürülmekte. Sabancı Üniversitesi’nde yürütücülüğünü yaptığım “İki Bacaklı İnsansı Robot Tasarım, İmalat ve Kontrolü” adını taşıyan proje, TÜBİTAK 1001 araştırma destek programınca desteklenmekte. 2006 yazında başlayan ve üç yıl sürecek bu projede engebeli zemin üzerinde yürümenin yanısıra görsel kontrol ve kuvvet kontrolü tekniklerinin çevre ile etkileşimde kullanılması ana hedefleri üzerinde yoğunlaşılıyor. Tamamen insan boyut ve şeklinde planlanan robotun mekanik ve kontrol donanımı tasarımları tamamlanıp, yürüme deneylerine başlanmış bulunuyor.

Yrd. Doç. Dr. Kemalettin Erbatur

Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi

Kategoriler
Bilim&Teknoloji

Benzer Konular

  • Robot Yapay Zeka

    Üstelik Hakları Var!

    Çok Geç Kalmış Olabiliriz. Dokunuyor hissediyor ve hatırlıyorlar. Üstelik hakları var! İnsanı robottan ayırmanın en dillere pelesenk klişesi, biz insanoğlunun hissedebilmesi, oysa Terminatör âlemine böyle sıfat üflenmemiş olması… Robotların...
  • Çocuklarımızı robot olmaktan kurtaralım

    Çocuklarımızı robot olmaktan kurtaralım

    Çok uzun yıllardır, 23 Nisan haftası geldiğinde çocuk, her haliyle odak noktama yerleşiyor. Onlarla ilgili “ne olacak bu çocuklarımızın hali” tedirginliğiyle, türlü düşler kurma konumuna geliyorum. Günümüzde bu düşler...
  • Metin Sitti

    Türk Profesörün Becerikli Mikroları

    ABD Pittsburgh’daki Carnegie Mellon Üniversitesi profesörlerinden Metin Sitti mucize robotlar üzerinde çalışıyor. Doğadan esinlenerek geliştirdiği robotlar su yüzeyinde yürüyüp düz duvara tırmanabiliyor ya da hap gibi yutulup vücudumuzun içini...
  • 225’inci Doğum Gününüzü Kutlayabilirsiniz

    225’inci Doğum Gününüzü Kutlayabilirsiniz

    Yaşlıların Çoğaldığı Gelecekte Sanal Alemler İnsanın Yaşamını Belirleyecek. Sanal sevgililer, sanal parlamentolar, yaşlılara bakan robot yataklar… Beyne takılan mikroçip yeni bir toplumun ortaya çıkmasına yol açacak. Akdeniz Üniversitesi Gerontoloji...