Robotlar ve uygulama alanları, teknolojik gelişmeler ile beraber, insanlar ile daha etkileşim halinde olan bir ilerleme kaydetti. Robot yapılar, sağlık ve iyileştirme alanlarında, terapilerde, asistanlık grevlerinde ya da ev işlerinde ve eğlence sektöründe daha aktif olarak kullanılabileceği öngörülmektedir. Tüm bu uygulamalarda, insanlar ile olan etkileşimleri farklı düzeylerde olacak, karmaşık davranışlarımızı anlamaya ve bu sayede ilerleme kaydetmeye çalışacaklardır. Bilim adamları ve robot tasarımcıları, sosyal etkileşimler açısından gelişmiş olan robotlar üretmek zorunda kalacaklardır. Robotların ilerleme sürecinde, uzun bir süre araştırmacılar bir başka makineler ile iletişim ve etkileşim olanakları olan robotik yapıların cazibesine kapıldılar. Robotların gündelik bir takım işlerde insan yerini alması bu cazibelerin ana teması oldu.
Robotik yapılar, kurulum dönemleri ve onarım dönemleri hariç, insanlardan uzakta, üretim alanlarında (araba, elektronik eşya üretimi vs.) çalışmaktaydılar. İnsan Makine Arabirimi (İMA) adı verilen yapılar, robotun hareketini belirleyen komutlar girebileceğimiz eğitim terminalleri gibi bir takım programlama cihazlarından ibaretti. Robotlar, insanlar ile olan etkileşimlerinin ayırdında değildi ve çoğu zaman yanlışlıkla da olsa bizlere zarar vermemeleri için etrafı çitler ile çevrili olan alanlara kapatılıyorlardı. Mobil cihazlar ile etkileşim halinde olan yeni nesil robotların geliştirilmesi, insan robot ilişkisinde yeni ufuklar açtı. İnsan robot birlikteliği sıradan bir hal almaya başladı. En azından insanlar ile ortak mekan kullanmaları gerektiği zaman, onlara zarar vermeden mekanı paylaşabiliyorlar.
Yapılandırılmamış alanlarda çalışmalarını yürütebilen otonom mobil makinelerinin geliştirilmesi ile, çözülmesi gereken yeni mühendislik problemlerinin yanında kolektif davranışlı robotik’ ve “sosyal etkileşimli robotik” adı altında iki ana alandaki çalışmaları tetikledi. 1990’lı yılların başında, arı benzeri robotik yapılardan oluşan “robotik toplumlar” konusunda yapılan çalışma ve bulgular, imece tekniği ile performans artırımı konusunda yeni araştırma alanlarına zemin hazırladı. Çoklu robotik yapılar ya da dağınık robotik sistemlere; iletişim, engelleme, saldırı, mücadele gibi yeni etkileşim sistemleri kullanıldı. Kendi kendini organize etme ve bireylerin önem atfetmediği homojen yapıdaki böcek toplumlarından esinlenme bu çalışmaların ana mantığını oluşturmaktadır. Kolektif olan bir takım davranış biçimleri, yapay zeka araştırmacıları için ilgi çekici olan modellerdir. Çünkü basit bireylerden oluşan toplulukların bir araya gelerek zor işlerin altından kalkmasına olanak sağlar. Bu tip sistemler, kendisini yenileyerek iyileştirebilen makineler ya da takım sporları yapan robotlar gibi düşüncelerin merkezinde olduğu için bilim dünyasının büyük ilgisini görmüştür.
İnsan toplumunun içerisinde bireysellik, yani toplumda bulunan her kişinin farklı nitelikte olması durumu da robotik toplumlar için oldukça önemlidir. İnsanlar ile etkileşim kurabilecek robotların üretilebilmesi, öğrenme ve taklit, iletişim, duygular ve partner bulma davranışlarında dayalı tekniklerin geliştirilmesi ile alakalıdır. Oysa bu tür kavramlar günümüzde tam olarak açıklanabilmiş değil. Günümüzde insanlar ile robotların etkileşimine dayalı olan çalışmalar, insanlara hizmetkârlar ya da evcil hayvanların rollerini üstlenmek için yapılmıştır. Bu çalışmalar insan robot etkileşiminin temellerini oluşturan çalışmalardır. Sosyal robotlar, insan ve robotların beraber yaşadığı yoplumlara atıfta bulunan bir ifadedir.
İnsan ve robotlar arasında bulunan bu sosyallikte, robotlar insanı tanıyabilir ve sosyal bir takım etkileşimlerde bulunabilir ve belleğine işlenmiş anılar yani geçmiş mevcuttur. Dünyayı deneyimlerden yararlanarak yorumlamaya çalışma gibi yetenekler de bu robotlarda mevcuttur. Bu robotik topluluklar birbirleri ile etkileşim kurabilir ve birbirleri ile bilgi alışverişi yaparak öğrenme sürecini başlatabilirler. Bu tür robotların geliştirilmesi, değişik model ve tekniklerin uygulanmasını gerektirir.
Robot Tasarımında Önemli Hususlar
Tüm robot tasarımları temelde ortak birtakım problemlerin çözümünü gerektirir:
*Kavrama (planlama, karar alma)
* Algılama ( çevreyi hissetme)
*Hareketler (hareket kabiliyeti ve nesneleri kullanma)
*İnsan-robot etkileşimi ( kullanıcı arabirimi, giriş ve geri besleme cihazları )
*Mimari (mekanik yapılar, elektro-mekanik sistemler, kontrol sistemleri)
Sosyal robotlar ayrıca bazı sosyal etkileşim kurallarına uyacak nitelikte olmalıdırlar.
*İnsanların algılanması (robotun, insan hareketleri doğru algılama ve yorumlama)
*Doğal bir ikili etkileşim (robotun inandırıcı davranış sergilemesi),
*Anlaşılabilir ipuçları (robotun doğru şekilde anlaşılmayı sağlayacak ipucu verebilmesi),
*Gerçek zamanda işleyiş(robotun insanlar ile uygun bir hızda çalışması).
Robotun tasarımı aşamasında bu tür problemlere uygun çözümler sağlanabilir. Tasarımcılar değişik bir takım yöntemler ile bu durumlara çözüm bulmaya çalışır. Örnek olarak, mimarileri; iki tekerli olan basit robotlardan, çok bacaklılara, yılan benzeri olanlara ve iki bacaklı insan benzeri olan robotlara kadar uzanmaktadır. Mimari günümüzde sadece mekanik bir takım hareketler değil, aynı zamanda belli bazı fonksiyonları uygulamak için gerekli altyapıyı oluşturmada çok önemli bir rol oynamaktadır. Bu nokta kolektif olan robotlar ve toplum etkileşiminden esinlenilerek oluşturulan robotlarda oldukça önem teşkil etmektedir. Hareket yeteneği ve esneklik, taklit gibi fonksiyonların oluşumuna zemin hazırlar. Sosyal robotlar iki ana kategoride incelenebilir: biyolojiden esinlenilerek tasarlanan, ve işlevsel olarak tasarlanan.
Günümüzde robotların algı, kavrayış ve davranış kabiliyetleri insana göre kısıtlı bir düzeydedir. Bu nedenle, çok yakın bir gelecekte kişiler ve robotlar arasında çok ciddi sosyal problemler açığa çıkacaktır. Ancak bu robotların bazı kısıtlı alanlarda yüksek başarılar elde edemeyeceğini göstermez.
Gerçekleme Biçimi ve Kontrol
Endüstriyel robotların işlevselliğini belirleyen hareketin hassasiyeti ya da tekrar edilebilirlik gibi bazı basit ölçütler bulunmaktadır. Bunlar, bir bakıma robotun kullanıldığı ortam ile arasında ki etkileşimi ifade eder. Robot, bazı nesnelerin işlenişi, kaynak yapmak, takip, enstrüman çalmak gibi görevler üstlenmektedir. İnsanlar ile etkileşim gerektiren durumlarda olan robotlar içinse, başarı ölçütleri kolay belirlenemez. Ölçütler genellikle koşullara bağlı olduğu için belirlemek zordur
Gerçekleme biçimi ise sistem ile çevre arasındaki alışveriş için gerekli şartları oluşturup fiziksel etkileşimler için zemin hazırla şeklinde tanımlanır.
Gerçekleme şekli bu hali ile çevre ve robot arasında sadece fiziksel olan bir etkileşim ile kalmayarak robotun tüm algıları ile hissedeceği ve işlemcileri ile çevre üzerinde uygulayabileceği değişimlerin tümünün bir ölçütü şeklinde ifade edilir. İnsanlar ile etkileşen robotlar bu tanımlamada yalnızca mekanik olan hareketler ile sınırlı değildir. Hatta bir vücutlarının olmasına bile gerek yoktur.
Gerçekleme biçimi ölçütü, dikkat çektiği bir başkasında bir yakınlık duygusu uyandırmak robot hayvanlar için oldukça önemlidir.
Robotun harekete geçmesi için gerekli özelliklerin tamamı, robotun kontrol mimarisinden türetiliyor. Bu mimari robot üzerinde bulunan yazılımın herhangi bir kısmı olarak değil de, tümünün bileşeni olarak değerlendirilmelidir. Kontrol mimarisi, alt seviyede olan algılayıcıların okunma işlemi ve haberleşme gibi, üst seviyede ise performans optimizasyonu gibi birden çok program sürecini paralel olarak işlemeye izin vermelidir. Algılayıcı bilgilerinin yorumlanma ve bir anlama çevrilmesi için ileri düzeyde işaret yeteneği ve algı bilgilerini bütünleştiren teknolojiye ihtiyaç vardır.
İnsan ve Robot Etkileşimi
Gerçekleme şeklinin robot algılayıcılarında etkileşimin bir ölçütü olması, insan ve robot iletişiminin gerçekleme biçimi ve kontrol mekanizmasının bir parçası olarak düşünmemize zemin hazırlar. Böylece sosyal robot ara yüzleri geniş bir alanda ele alınabilir.
Duygular, insan davranış biçimlerinde önemli bir yerdedir. Duyguların yapay zeka aracılığı ile oluşturularak sosyal robotlarda kullanılması, günümüz bilim insanlarının büyük oranda dikkatini çekmektedir. MIT’te tasarlanan Kismet isimli robotun davranış ve motivasyon sistemlerinde duyguların etkilerinin incelenişi büyük ilgi toplamıştır.
Duyguların iletilmesinde konuşma ve iletişimin yeri oldukça fazladır. Fakat iletişim sürecinde duygu iletimini sağlayan bir takım parametreler ortak bile olsa, robotların günlük hayatta kullanması için hâlâ oldukça kompleks bir yapıdadır. Aynı durum, vücut dili ve yüz ifadeleri kullanılmadan oldukça yetersiz kalan sentezlenmiş yapay sesler için de geçerli olmaktadır. Jest ve mimikler kişiler arasında önemli bir iletişim aracı olmasına rağmen sosyal robot davranışlarında etkileşim açısından oldukça yetersiz bir durumdadır. Bunun en temel nedeni ise bu ifadelerde yer alan önemli noktaların algılanışının karmaşıklık göstermesidir. Robotlar yüz ifadelerini birer şekilmişçesine yansıtma anlamında yetersizdirler. Yüz ifadeleri sosyal robot iletişiminde kullanmanın değişik yolları vardır. Üç boyutlu yapıda olan bilgisayar grafiklerini kullanmak, bunlar arasında ilginç bir yöntemdir.
İnsanların algılanması, sosyal robot tasarlarken göz önüne alınacak en önemli noktadır. İnsanlarla anlamlı bir iletişim sağlamak için robotlar, dış dünyayı insanların algılayabileceği gibi algılayabilmelidirler. Bu, robotların da bize benzer algılama becerilerine sahip olmaları gerektiği anlamına gelmektedir. İnsan davranışlarını takip etmek, kim olduğunu, ne söylediğini ve bunu ne şekilde söylediğini anlamak, sosyal robot ara yüzünün bir parçası olmalıdır.
Hizmet Robotları
Robotlar insanlara hizmet ettikleri zaman nitelikleri ortaya çıkar. Belirli bir iş için tasarlanmış olan endüstriyel robotlar, seri üretim sistemlerinin performans ve hızını yüksek miktarlara taşımış durumda. Aynı beklenti evlerin temizliği, yaşlı bakımı, eğlence gibi bir takım işler için tasarlanmış ve test edilmiş olan özel robotlar için de geçerli olmaktadır.
Mobil Robotlar
Mobil robotlar sosyal etkileşimde bulunmak zorunda olmasa da gelecekte bu durumun nasıl işleyeceği bir merak konusu. Genellikle robotların otonom olması durumu, bir çeşit hareket serbestisine sahip olmaları ve insan denetimi gerektirmeden hareket etmeleri anlamına gelmektedir.
Uygulamaların çok geniş bir yelpazeye yayılması nedeni ile mobil robotlar net ve açık bir sınıflandırmaya tabi tutulamamaktadır. Örneğin, tekerlekli olarak yapılan robotlar boyutlarına göre kategorize edilirken, yürüyen robotlar ise bacak sayısına göre kategorilendirilir. Yapılacak olan bir işin kolay bir şekilde modellenmesi ve belirsiz olan durumların sadece sakınma ile kısıtlandırılması şeklindedir. Birçok alandaki mobil robot uygulamaları, karmaşık olan insan-robot ara yüzlerini gerektirmemektedir. Kullanım alanları olarak sosyal robotları aşağıdaki şekilde ayırmak mümkündür.
Temizlik sanayisinde; havaalanı, süpermarketler, caddeler ve sokaklar, fabrika gibi yerlerde yıkama, süpürme, kurulama, cilalama, parlatma, kazıma, çöp toplama tarzında işlemlerinde kullanılmaktadırlar. Üstelik tuvalet, pencere ve döşeme temizliği gibi insanların yaparken rahatsız olduğu bir takım işeri de içermektedir.
Bomba ve mayın haritalama, bunları çıkarma ya da imha etme, nükleer ve termik santral denetimleri, buhar jeneratörleri, tehlikeli atıkların saklanması, boru hatları ve yüksek gerilim hatlarının denetimi gibi bazı tehlikeli işlerde de kullanılmaktadırlar.Deprem, sel gibi afetler sonrası arama kurtarma görevlerini üstlenme, mobil otonom veya uzaktan
kontrol robotları içeren kurtarma robotları hayatımıza dahil olmayı beklemektedir.
Çok Robotlu Sistemler
Önceden yapılmış olan mobil robotlar ve bunların üzerinde yapılan simülatör çalışmalarının yapay zeka eklenerek yeni bir araştırma alanı olan çok robotlu sistemler oluşturulmuştur. Robot toplulukları ya da imece robotlu sistemler şeklinde ifade etmek de mümkündür. Günümüzde yeterli teknolojik gelişmeler kaydedilemediği için henüz imece yapan robotların görevleri için tam güvenilir bir kontrol mimarisi tasarlamaya yarayacak bir kuram mevcut değil.
Bu nedenle, bu alanda yapılan çalışmalar genellikle deneysel olmaktan öteye geçememektedir. Bunun nedeni ise geniş bir teknolojik ve bilimsel yelpazeyi barındırmasıdır. Kendi kendine organize olma, komleks algılama ve robot kontrolü otonom sistem için önemli olan birkaç alandır. İleri seviyede olan çoklu robot sistemler çok disiplinli olan yeni bir inceleme alanıdır.
Kaynakça:
Brian Rooks, “Robots get the measure of car body inspection”, Int. Journal of Indusrial Robot, vol. 28, pp.125-130, 2001.
R. Araujo, U. Nunes, A. T. Almeida, “3D surface tracking with a robot manipulator”, Journal of Intelligent and Robotics Systems, vol. 15, pp. 401-417, 1996.
M.Y.Amirat, J. Pontnau, F. Artigue, “A three-dimensional measurement system for robot applications”, Journal of Intelligent and Robotics Systems, vol. 9, pp. 291-299, 1994.
C.Pudney, “Surface Modelling for surface following robots” ,Australian Computer Sciences Communications,vol. 16, pp.43-54,1994.
Yazar: Taner Tunç