Sabancı Üniversitesi Mekatronik Mühendislerinin Büyük Başarısı! Türkiye’nin İlk İnsansı Robotu: “SURALP”

Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Mekatronik Mühendisliği Öğretim Üyesi Kemalettin Erbatur liderliğindeki bir ekip tarafından Türkiye’nin ilk insansı robotu geliştirildi.



SURALP (Sabancı Üniversitesi Robot Araştırmaları Laboratuar Platformu) adını taşıyan Türkiye’nin ilk insansı robotu  kamuoyuna tanıtıldı.

Türkiye’nin İlk Yürüyen İnsansı Robotu: SURALP (Sabancı Üniversitesi Robot Araştırmaları Laboratuvar Platformu)
Dünyada insansı robotlar üzerindeki araştırmalar kırk yılı aşkın bir süre önce başladı ve 1990’ların ortalarından sonra hızlandı. İnsansı robotun iki bacak üzerinde yürümesi insanın yaşadığı ortamlarda engelleri aşabilmesi açısından bir avantaj teşkil ediyor. İnsan şeklindeki robotun insanlar tarafından sosyal bir varlık olarak algılanmasının insana benzemeyen robotlarla karşılaştırıldığında daha kolay olacağı kabul ediliyor. Bu tespitler robot biliminin bu alanında gittikçe yoğunlaşan araştırmaları motive ediyor. Dünyada insansı robot konusuyla ilgili birçok başarılı araştırma yapılmış ve etkileyici sonuçlar alınmış durumda. Bununla birlikte, insanların insansı robotları kendi yaşama ortamlarında güvenli şekilde kullanmalarının sağlanabilmesi için kat edilmesi gereken uzun bir yol var. Birçok eklemi içeren, yapısı itibarı ile dengesini kolaylıkla kaybedebilen iki bacaklı robotun güvenilir şekilde yürümesinin sağlanması zor bir kontrol problemini oluşturuyor. Değişken zemin eğimleri ve düzensizlikleri bu problemin çözümünü bir kat daha güçleştiriyor. İnsansı robotların insanın yardımcıları olarak işlevsel olabilmeleri için yürümenin yanında elleri vasıtasıyla çevre ile etkileşebilmeleri, nesneleri tutabilmeleri, itebilmeleri, taşıyabilmeleri, onların yerlerini değiştirebilmeleri de gerekiyor. Bu etkileşim, temas için kuvvet kontrolü tekniklerini, nesnelere yönelmek için ise kameralar yardımı ile görsel kontrolü önemli kılıyor.

Bu doğrultuda, Sabancı Üniversitesi’nde ülkemiz için gurur kaynağı olacak nitelikte bir insansı robot araştırması sürdürülüyor. Bir çok evreyi içeren bu çalışmanın önemli bir sonucu Türkiye’nin ilk insansı robotu SURALP’ın tasarım ve imali oldu.

Hazırlık evresi
Sabancı Üniversitesi’nin yürüyen insansı robotlar üzerindeki araştırmaları, 2001 yılında, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Mekatronik Mühendisliği Programı öğretim üyesi Doç. Dr. Kemalettin Erbatur’un Japonya’daki Yokohama Milli Üniversitesi’nde konuk öğretim üyesi olarak yaptığı çalışmalarla başladı. 2002 yılında yurda dönüşünden sonra, Erbatur, insan boyut ve yapısında bir robotun Türkiye’de tasarım ve imalini hedefledi. İnsansı robot araştırmaları, Prof. Dr. Asif Şabanoviç’in koordinatörlüğündeki Sabancı Üniversitesi Mekatronik Mühendisliği Programı’nın ana çalışma konularından biri olarak benimsendi. 2002-2006 yılları boyunca bir hazırlık evresi yaşandı. Bu süreçte Erbatur ve öğrencileri robotun imalinde kullanılacak çok çeşitli malzeme, algılayıcı, motor ve mekanik parçaları belirleyerek tedarik ettiler. Erbatur’un geliştirdiği ve dünyada çok az sayıda benzeri olan üç boyutlu bir insansı robot simülasyon programının kullanılması ile çeşitli iki bacaklı robot yürüyüşü kontrol yöntemlerinin elde edilmesi de bu dönemde gerçekleşti.

TÜBİTAK Projesi
Çalışmaların deneysel safhasına 2006 yılında TÜBİTAK tarafından mali olarak desteklenen ve Doç. Dr. Kemalettin Erbatur tarafından yürütülen 106E040 numaralı Araştırma Projesi kapsamında geçildi. Bu projede, eğimli zemin üzerinde yürüyüş ve çevre ile etkileşim problemleri üzerinde teorik ve deneysel olarak çalışılabilmesine yönelik bir insansı robotun tasarımı, imali ve kontrol yöntemleri geliştirilerek robota uygulanması amaçlandı. Ön tasarımı yapılan bacakların mukavemet analizinde yürüme simülasyonlarından alınan kuvvet ve moment isterleri kullanıldı. Kontrol donanımını taşıyan bir gövde ve iki bacaktan oluşan bir robot (bacak modülü) 2007 yılında imal edildi. Bacak modülü ile gerçekleştirilen yürüme deneylerine paralel olarak, kolların, ellerin, bel eklemine sahip yeni bir gövdenin ve kameralar için hareketli bir platform özelliği taşıyan baş ve boyun sisteminin tasarım ve imali sürdü. Bu şekilde 2008 yılının sonunda tamamlanan insan boyutlarındaki robota SURALP (Sabancı Üniversitesi Robot Araştırmaları Laboratuvar Platformu) adı verildi.

SURALP, kollarında, bacaklarında, boynunda ve gövdesinde olmak üzere toplamda 29 serbestlik derecesine sahip. Yürüme ve çevre ile etkileşim fonksiyonlarının geliştirilmesine 106E040 numaralı TÜBİTAK projesinin 2009 yılında başarı ile sona ermesinden sonra da devam edildi. Robot eğimi değişen yüzeyler üzerinde yürüyebiliyor, dengesi bozulduğunda elleri ile duvardan destek alabiliyor, kamera ve kuvvet algılayıcılarını kullanarak tuttuğu cisimlerin yerini değiştirebiliyor.

Dünyada kabul gördü
Doç. Dr. Erbatur ve ekibi SURALP’ın tasarım ayrıntılarını, üzerinde geliştirilen yürüme ve çevre ile etkileşim yöntemlerini sundukları birçok uluslararası bilimsel yayına imza attılar. SURALP dünyada en önde gelen insansı robotlardan biri olarak gösteriliyor. İnsansı robot çalışmalarının kilometre taşlarından biri olarak kabul ediliyor

Türk robot bilimine çağ atlatan proje

SURALP’ın tasarım ve imalatının, yürüme ve hareket etmeyi sağlayan teorik alt yapının Türk bilim adamları tarafından gerçekleştirilmesi ülkemizin robot teknolojisi açısından büyük önem taşıyor. Dünyada tam insan yapısında robot üretebilen ülke sayısı bir elin parmaklarını geçmiyor. Japonya ve Kore bu ülkeler arasında başı çekiyorlar. ABD ve İspanya’nın tam insan yapısında robotları yeni yeni ortaya çıkıyor. Türkiye SURALP ile bu ülkelerin arasına girdi. Doç Dr. Erbatur 2001 yılında insansı robot çalışmalarına başladığında Türkiye insansı robot teknolojisinin 30 yıl gerisindeydi. Bu fark SURALP’ın Türkiye’de tasarım ve imalinden sonra 10 yıla indi. Bu gelişme ile Türkiye, insansı robot çalışmalarında en hızlı ilerleyen ülkelerden biri oldu.

Verimli kaynak kullanımı maliyeti düşürdü
Doç. Dr. Kemalettin Erbatur ve ekibinin başarısının çarpıcı yanlarından biri de SURALP’ın yurt dışındaki benzerlerinden çok daha düşük maliyetle ve çok daha sınırlı bir kadro ile gerçekleştirilmiş olması. Honda 1990’ların sonunda P2 adını verdiği insansı robotu tanıttığında 100 milyon dolar ve 200 adam/yıllık emeğin robot için harcandığı belirtiliyordu. SURALP için yapılan tüm harcamalar ise bir milyon doları geçmiyor.

Çekirdek ekibin büyük başarısı
Kemalettin Erbatur, SURALP’in tasarım ve imali boyunca 10 yüksek lisans ve doktora öğrencisi ile çalıştı. TÜBİTAK projesi sırasında Sabancı Üniversitesi Mekatronik Programı’ndan dört öğretim üyesi de projeye destek verdi. Mekanik sistemin üretiminde Sabancı Üniversitesi teknisyenleri görev aldı. Yurt dışında insansı robotlar üzerinde çalışan kurumlar araştırmacı sayısı açısından çok daha geniş ekiplere sahipler. Bu da Sabancı Üniversitesi’ndeki çekirdek ekibin büyük başarısını bir kez daha gözler önüne seriyor.

SURALP’ın tasarım, imal ve kontrol sistemi geliştirilmesine 2002-2010 yılları arasında katkıda bulunan Sabancı Üniversiteliler:
Doç. Dr. Kemalettin Erbatur-İnsansı Robot Araştırma Ekibi Lideri
Dr. Özkan Bebek: Yüksek.Lisans Öğrencisi 2002-2003
Dr. Yasser Elkahlout: Yüksek.Lisans Öğrencisi 2002-2003
Ozan Ayhan: Yüksek.Lisans Öğrencisi 2003-2004
Okan Kurt: Yüksek Lisans Öğrencisi 2004-2006
Utku Seven: Yüksek Lisans Öğrencisi 2005-2007, Doktora Öğrencisi 2007-…
Evrim Taşkıran: Yüksek Lisans Öğrencisi 2007-2009
Özer Koca: Yüksek Lisans Öğrencisi 2007-2009
Metin Yılmaz: Yüksek Lisans Öğrencisi 2008-2010
Kaan Can Fidan: Yüksek Lisans Öğrencisi 2010-…
Tunç Akbaş: Yüksek Lisans Öğrencisi 2010-…



2006-2009 yılları arasında 106E040 nolu TÜBİTAK Projesi çerçevesinde Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Mekatronik Mühendisliği Programı öğretim üyeleri Prof. Dr. Asif Şabanoviç, Doç Dr. Mustafa Ünel, Yrd. Doç. Dr. Güllü Kızıltaş ve Yrd. Doç Ahmet Onat da projeye araştırmacı olarak destek verdiler.

Sabancı Üniversitesi tekniker ve teknisyen kadrosundan Mehmet Güler, Süleyman Tutkun, İlker Sevgen ve Umut Demir de çok sayıdaki robot parçalarının üretiminde çalıştılar.

Araştırmalarda görev alan lisansüstü öğrenciler bu zor projede kazandıkları tecrübelerin de yardımıyla çeşitli uzmanlıklarda ön plana çıkıyorlar. Örneğin doktora öğrencisi Utku Seven mekanik tasarım programlarının kullanımında Türkiye çapında seminerler verecek derinlikte uzmanlığa sahip.  Araştırmanın ilk yıllarında bulunarak mezun olan öğrenciler arasında çeşitli üniversitelerin akademisyen kadrolarında yer alanlar ve firmaların araştırma-geliştirme bölümlerinde çalışanlar çoğunlukta. Evrim Taşkıran Avrupa'nın önde gelen insansı robot araştırma gruplarının birinde çeşitli projelerde çalışıyor.

Robotun Yapısı
SURALP, insanla orantılı olarak tasarlanarak imal edildi. Robotun bacaklarında ve kollarında 6’şar eklem bulunmakta. Boyun iki ekleme sahip. Üst gövdeye konumlandırılmış bir de bel eklemi bulunuyor. Tek serbestlik dereceli el mekanizması doğrusal bir şekilde açılıp kapanıyor. Ana üretim malzemesi olarak uçak sanayinde kullanılan 7000 serisi alüminyum kullanıldı. Kayış-kasnak mekanizmaları doğru akım motorlarında oluşan dönel hareketi eklemlerdeki redüktörlere iletiyorlar. Robotun algılama sistemi çeşitli konum, eğim, kuvvet ve moment algılayıcılarını ve kameraları içeriyor. SURALP’ın, kontrol elektroniği sırtına yerleştirilmiş. Yürüme ve diğer hareket fonksiyonları, bu donanım üzerinde çalışan kontrol ve algılama algoritmaları ile sağlanıyor.

SAYILARLA SURALP
Boy    1644 mm
Ağırlığık    114 kg
Üst bacak uzunluğu    280 mm
Alt bacak uzunluğu    270 mm
Bilek-taban mesafesi    122.6 mm
Taban ölçüleri    240 mm x 140 mm
Üst kol uzunluğu    219 mm
Alt kol uzunluğu    255.5 mm

Robot hakkında daha ayrıntılı bilgi www.suralp.com sitesinde bulunabilir.



   

Mesaj Ekle

Plain text

  • No HTML tags allowed.
  • Web sayfası ve e-posta adresleri otomatik olarak bağlantıya çevrilir.
  • Satır ve paragraflar otomatik olarak bölünürler.