Robotik

ASIMO adlı insansı robot

Robotik, makine mühendisliği -beraberinde uçak mühendisliği ve uzay mühendisliği -, yazılım mühendisliği, elektronik 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 ülkemizde de büyük ilgi görmektedir. Ülkemizde 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 pekçok çalışmalar yapmış, sibernetik ve robotik biliminin kurucusu olmuştur. Ondan sonra bilinen en büyük sibernetik uzmanlarından biri Ebu ü iz(El Cezeri)'dir. Çağının çok ilersinde robotlar yapmıştır. Eski tarihlerde yaşamış olan meslektaşlarının icatlarını geliştirmiş ve kendine ait olan bir çok şey yapmıştır.El Cezeri, Otomatik Makineler tarihinde Çağın Doruğuna Erişmiş Büyük Mühendis İbni Razzaz Cesari 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 heykeltraşlarından 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 gerçektende birçok müzik parçasını çalabilen karmaşık makinelerdi. Avrupanın 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 yeralmaktadır. Fransa ulusal müzesinde sergilenen otomatlar son derece karmaşık çizimleri ustalıkla yapmaktadır. Ayrıca şiirde yazabilen otomatlar zemberek - kam prensibiyle çalışmaktaydı.

Endüstriyel robotik

SCARA ROBOTLAR

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 asagıda verilmistir;

Koordinat Sistemlerine Göre Robotların Sınıflandırılması

§ Kartezyen koordinat sistemi, § Silindirik koordinat sistemi, § Küresel koordinat sistemi, § Döner koordinat sistemi.

Robot Tiplerine Göre Sınıflandırma

§ Kartezyen robotlar, § Mafsallı robotlar § Scara robotlar.

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 :

• Doğruluk • Yüksek hız • Kolay montaj • Hassasiyet • Yüksek Verim

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 Özünü ; 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 Maximum yük 10 Kg Maksimum Hız X Y Kombinasyonu 8.4 m/s Z Ekseni 2.3 m/s R ekseni 1700°/sn Doğruluk X Y Kombinasyonu ± 0.01 mm Z Ekseni ± 0.01 mm R ekseni ± 0.003 mm Standart tip YK600XG / YK500XG

ÖZELLİKLER VE KAZANDIRDIKLARI

§ Kolay programlama, düşük maliyet

§ Yüksek hız, yüksek doğruluk ve arttırılmış yük kapasitesi

§ Az bakım gerektiren üstün tasarım ve 18 ay garanti

§ YX-K Serisi Robotlarda; 120mm’den 1200mm kol uzunluklarına, 0.5 kg’dan 50 kg yük kapasitesine kadar geniş seçenekleriyle

§ Kompakt denetleyici ile maksimum verim § Tepe üstü, yere, duvara montaj ve neme karşı, toza karşı yalıtılmış seçenekleriyle

§ Gövdesi üstünde pnömatik hava giriş/çıkış ve lojik portuyla kolay ve pratik manipülasyon imkânı

Scara Tipi Robotun Kullanım Alanları

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

Elektronik devre elemanlarının yerlestirilmesi sırasında robotun tutucu kolu kullanılır. Bu kola alınan parça bakırlı plaket üzerinde önceden belirlenen yere yerlestirilir. Yerlestirme islemi ve öncesi bilgisayar tarafından kontrol edildigi için hata meydana gelmeyecektir.

Robotların elektronik sanayinde kullanılmasıyla birlikte seri üretim yapılmaya baslanmıs ve kalite artmıstır.

UYGULAMALAR

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

§ Otomotiv, beyaz eşya, kimya, cam, mobilya, gıda, elektronik, metal, seramik, kâğıt gibi birçok endüstriyel sektörde kullanıma uygundur.

Operasyonel robotik

İnsanın yaşamasına elverişli olmayan ortamlarda çalışırlar. Örnek: Radyasyon ortamı, sualtı, uzay v. b. 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

• Robotik protezler (Ortopedi)

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.

• Ameliyat Robotları (Tıbbi operasyonlar)

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

• daVinci Ameliyat Robotu

Sibernetik

• Konstruktif mimari (Dış Görünüm ve Beden)

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 adamları plastik ve Metal yerine kalsiyum ve doğal dokuları kullanmak için araştırmalar yapmaktadırlar.

• Zekâ ve Denetim Dizgesi (sistem)

Yapay zekâ araştırmaları, Programcılık ve veritabanı 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 adamları moleküler ve biyolojik bilgisayar sistemleri, üzerinde çalışıyorlar.

• Antropomorfik Robotik (İnsan ve canlı benzeşimli robotlar) da sibernetiğin alt koludur.

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.

Robosapien - Wowwee

Robosapien - Wowwee

Hobi Amaçlı Robotik

Robot hobisi dünyada 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.