Giriş
Bir robot, görevleri otonom veya yarı otonom bir şekilde yerine getirebilmesini sağlayan çeşitli mekanik, elektriksel ve hesaplamalı bileşenlerin bir entegrasyonudur. Bir robotun temel bileşenleri genel olarak şu şekilde kategorize edilebilir:
- Mekanik Yapı – Hareket ve etkileşim için fiziksel destek sağlayan çerçeve.
- Aktüatörler, Sensörler ve Kontrolcüler – Robotun çevresini algılamasını ve tepki vermesini sağlayan “kaslar” ve “sinir sistemi”.
- Güç Kaynakları – Robotun operasyonunu sürdüren enerji kaynağı. Bu kategorilerin her biri, bir robotun işlevselliğini, verimliliğini ve uygulama alanını belirlemede önemli bir rol oynamaktadır. Bu makale, bu bileşenleri derinlemesine incelemekte ve önemlerini vurgulamaktadır.
Mekanik Yapı
Mekanik yapı, herhangi bir robotun temelini oluşturur ve formunu, hareket kabiliyetini ve dayanıklılığını belirler. Çerçeve, tekerlekler ve kollar fiziksel destek sağlar ve hareketi mümkün kılar.
Çerçeveler ve Şasi
Çerçeve veya şasi, robotun iskeleti olarak hizmet eder ve tüm bileşenleri bir arada tutar.
Çerçeve Türleri:
- Sabit Temelli Çerçeveler: Sabit robotlarda kullanılır (örneğin, fabrikalardaki robot kolları).
- Hareketli Çerçeveler: Tekerlekli, paletli veya bacaklı robotlarda kullanılır.
- Modüler Çerçeveler: Farklı görevler için yeniden yapılandırılabilir.
Kullanılan Malzemeler:
- Alüminyum: Hafif ve dayanıklı, robot kolları ve dronlarda yaygın olarak kullanılır.
- Karbon Fiber: Süper hafif ve güçlü, dronlar ve yüksek performanslı robotlarda kullanılır.
- Plastik (ABS, PLA): Ekonomik, 3D yazıcı ile üretilen robotlarda ve prototiplerde kullanılır.
Hareket Sistemleri: Tekerlekler, Paletler ve Bacaklar
Robotlar, çevrelerini gezebilmek için farklı hareket sistemlerine dayanır.
Hareket Türleri:
- Tekerlekli Robotlar:
- Pürüzsüz yüzeylerde basit ve verimli.
- Örnekler: Otonom taşıma araçları (AGV’ler), Mars gezginleri.
- Paletli Robotlar:
- Tekerleklerin zorlanacağı zorlu arazilerde kullanılır.
- Örnekler: Askeri ve kurtarma robotları.
- Bacaklı Robotlar:
- Hayvan/insan hareketini taklit etmek üzere tasarlanmış, engebeli arazilerde kullanışlıdır.
- Örnekler: Boston Dynamics’in “Spot” robotu, ASIMO gibi insansı robotlar.
Robot Kolları ve Uç Birimler
Robot kolları ve uç birimler (yakalama cihazları, eller veya araçlar) robotların nesnelerle etkileşimde bulunmasını sağlar.
Robot Kol Türleri:
- Sabit Robot Kolları: Üretimde kullanılır (örneğin, otomobil fabrikalarındaki kaynak robotları).
- İşbirlikçi Kollar (Cobots): İnsanlarla güvenli bir ortamda birlikte çalışır.
- İnsansı Kollar: Hizmet ve tıbbi uygulamalar için insan benzeri beceriyi taklit eder.
Uç Birim Türleri:
- Yakalama Cihazları: Nesneleri alıp yerleştirmek için kullanılır (vakumlu, pençe veya yumuşak yakalama cihazları).
- Araçlar: Kaynak torçları, tornavidalar, cerrahi aletler.
Aktüatörler, Sensörler ve Kontrolcüler
Bu bileşenler, robotların çevresini algılamasına, karar vermesine ve hareket etmesine olanak tanır.
Aktüatörler: Motorlar ve Servolar
Aktüatörler, enerjiyi mekanik harekete dönüştürerek robotların hareket etmesini sağlar.
Aktüatör Türleri:
- DC Motorları: Sürekli dönüş için tekerlekli robotlarda yaygın olarak kullanılır.
- Adım Motorları: Robot kollarında hassas kontrol sağlar.
- Servo Motorları: Robot eklemlerinde doğru konumlandırma için kullanılır.
- Hidrolik & Pnömatik Aktüatörler: Ağır hizmet uygulamaları için güçlü kuvvet sağlar.
Sensörler: Robotun “Sinir Sistemi”
Sensörler, robotların çevresini algılamasına ve buna göre tepki vermesine olanak tanır.
Yaygın Sensör Türleri:
- Proksimit Sensörler: Nesneleri algılamak için kızılötesi veya ultrasonik dalgalar kullanır.
- Görsel Sensörler: Navigasyon ve nesne tanıma için kameralar ve LIDAR.
- Jiroskoplar & IMU’lar: Yön ve dengeyi ölçer (dronlar ve insansı robotlarda kullanılır).
- Dokunma Sensörleri: Fiziksel temas algılar (örneğin, basınca duyarlı robotik yakalama cihazları).
- Kuvvet/Tork Sensörleri: Robot kollarında uygulanan kuvveti ölçer.
Uygulamalar:
- Engelden kaçınma (Proksimit sensörleri).
- Yüz tanıma (Kameralar, yapay zeka tabanlı görsel algılama).
- Denge robotları (Jiroskoplar, IMU’lar).
Kontrolcüler: Robotun “Beyni”
Kontrolcüler, sensör verilerini işler ve komutları yerine getirir, böylece robotun işlevsel olmasını sağlar.
Kontrolcü Türleri:
- Mikrodenetleyiciler (MCU’lar): Küçük robotlar için düşük güçlü bilgisayarlar (Arduino, ESP32).
- Tek Kart Bilgisayarlar (SBC’ler): Yapay zeka görevleri için gelişmiş işlemci (Raspberry Pi, Jetson Nano).
- Programlanabilir Mantık Denetleyicileri (PLC’ler): Endüstriyel otomasyon için kullanılır.
Kontrolcünün Fonksiyonları:
- Sensör verilerini işler (örneğin, ultrasonik sensörler kullanarak engelleri tespit eder).
- Aktüatörlere komut gönderir (örneğin, bir robot kolunu hareket ettirir).
- Yapay zeka algoritmalarını uygular (örneğin, derin öğrenme kullanarak nesne tanıma).
Güç Kaynakları
Robotlar, kesintisiz operasyon için güvenilir bir güç kaynağına ihtiyaç duyar.
Pil Gücü
Çoğu mobil robot, şarj edilebilir pillere dayanır.
Pil Türleri:
- Lityum-İyon (Li-Ion): Dronlar, robot kolları ve otonom araçlarda yaygın olarak kullanılır.
- Nikel-Metal Hidrür (NiMH): Eski robot sistemlerinde kullanılır.
- Kurşun-Asit Piller: Endüstriyel robotlar için ağır hizmet gücü sağlar.
Pil Düşünceleri:
- Enerji kapasitesi (mAh veya Wh).
- Şarj verimliliği ve ömrü.
- Ağırlık-güç oranı.
Kablolu Güç
Bazı robotlar, bir güç kaynağına bağlı kalır.
- Endüstriyel robotlarda kullanılır, burada ağırlık sorun değildir.
- Pil şarj etme sorunlarını ortadan kaldırır ancak hareketliliği sınırlar.
Güneş ve Alternatif Enerji
Bazı robotlar güneş enerjisi veya diğer yenilenebilir kaynaklar kullanır.
- Güneş Enerjili Robotlar: Uzayda (örneğin, Mars gezginleri) ve tarımda kullanılır.
- Yakıt Hücreleri: Uzun süreli görevler için hidrojen bazlı güç sağlar.