Endüstri 4.0'ın Temel Teknolojileri

OTONOM ROBOTLAR

Gelişen teknoloji, artan rekabet, globalleşmenin sonucu olarak ortaya çıkan verimlilik, kazanç ve kar artış isteklerinin yoğunlaşmasıyla demir dev robotik sistemlerin gelişim ihtiyacı artmıştır. Günümüzde artık Universal Robots’un bir üretim cihazı sadece lehimlemek, boyamak, vidalama yapmakla kalmayıp, yıprandıklarında veya kırıldıklarında anında kendisi için yeni parçalar oluşturmakta, kişilikleri olan işçi robotlar üretilmektedir. İnsanların hizmet etmesine veya çalışmasına yardımcı olacak otomatik bir cihaz fikri oldukça eski yıllara dayanmaktadır. Robot terimi, emek veya angarya anlamında olan Slavca “robota” kelimesinden gelir. «Ustaca Mekanizmalar Bilimi» kitabında pek çok rönesans bilim adamını bir araya getiren kitapta Da Vinci ustaların fikir ve eserlerine yer vermiş, bu fikirler ilk otomasyona dayalı araç yapmak için bir araya getirilmiştir. Fakat bu çalışmalardan ortaya somut bir sonuç çıkmamıştır. Robot sözcüğünü ilk olarak Çek oyun yazarı Karel Capek kullandı. Robot kelimesi, Çek diline göre esir anlamını taşıyordu. Capek, 1921’de yazdığı Rossum’un Evrensel Robotu adlı oyunda robotların insanlar gibi işe gideceklerini, fabrikalarda çalışacaklarını ve bir süre sonra dünyayı yöneteceklerini anlatıyordu. Daha sonra Capek’in oyununda kullandığı “robot” sözcüğü bir çok dile girdi ve bilim kurgu film yazarlarının ortak sözlüğünde yerini almıştır.İlk sanayi devrimi üretime güç sağlamak amacıyla buhar kullanımının bir sonucu olarak ortaya çıkmış, 1760’lı yıllarda başlayarak 1840’lı yıllara kadar devam etmiştir. İkinci sanayi devrimi, 1870 ile 1914 yılları arasında gerçekleşmiş seri üretim, iş bölümü ve elektrik açısından dikkate değer olmuştur. Üçüncü sanayi devrimi, 1969 yılının başında, otomatikleştirilmiş üretim ve bilgi işlem ile elektroniğin ortaya çıkmasıyla gerçekleşmiştir. Dördüncü sanayi devrimi 2000’li yıllarda internetin kullanımına bağlı olarak dijital, fiziksel ve biyolojik alanlar arasındaki sınırları yıkan teknolojilerin kaynaşmasının sonuncu olarak dijital dönüşümle ortaya çıkmıştır. Sanayi devrimleriyle artan üretim talebi ve dolayısıyla otomasyon için motivasyon kaynağı olmuş, Sayısal Kontrollü (NC) makinelerin icadı, bilgisayarın popülaritesiyle (1950) ve entegre devrelerle birleşerek (1970’li yıllarda) basit, endüstriyel robot gelişimini başlatmıştır. Modern endüstriyel robot kolları 1960’larda ve 1970’lerde dünya çapında gelişmeye devam etmiştir. 1970’lerin ortalarında, endüstriyel robotlarda patlama yaşanırken, 1980’lerde otomotiv şirketleri tarafından robotik şirketlere yatırımlar artmış, 1990’larda azalıp 2010 yılından itibaren ivme kazanmıştır. Sanayi devrimleriyle artan üretim talebi ve dolayısıyla otomasyon için motivasyon kaynağı olmuş, Sayısal Kontrollü (NC) makinelerin icadı, bilgisayarın popülaritesiyle (1950) ve entegre devrelerle birleşerek (1970’li yıllarda) basit, endüstriyel robot gelişimini başlatmıştır. Modern endüstriyel robot kolları 1960’larda ve 1970’lerde dünya çapında gelişmeye devam etmiştir.1970’lerin ortalarında, endüstriyel robotlarda patlama yaşanırken, 1980’lerde otomotiv şirketleri tarafından robotik şirketlere yatırımlar artmış, 1990’larda azalıp 2010 yılından itibaren ivme kazanmıştır.Robot, sensörleri ile çevresini algılayan, algıladıklarını yorumlayan, bunun sonucunda karar alan (yapay zekâ), karar sonucuna göre davranan, hareket organlarını çalıştıran veya durduran elektromekanik bir cihazdır. Robotlar doğrudan bir operatörün kontrolünde çalışabildikleri gibi bir bilgisayar programının kontrolünde önceden programlanmış görevleri de yerine getirebilir. Robotik bilim dalı, bazı görevler için insanın yerini tamamen alabilecek, bazı görevler için de insanlara yardım edebilecek sistemlerin hazırlanmasıyla ilgili çalışmaları kapsar. Robot endüstrisi ve teknolojisinin temellerini makine ve mekatronik mühendisliği, elektik ve elektronik mühendisliği, bilgisayar ve denetim bilimi oluşturur. Dünyadaki robotların yaklaşık yarısı Asya’da, %32’si Avrupa’da, %16’sı ABD’de ve %1’i de Avustralya ve Afrika’da bulunuyor. Tüm robotların %40’ı ise Japon yapımı.Robotlar eklem yapılarına, kullanım alanlarına, işlevsel özelliklerine, kontrol yöntemlerine ve çalışma prensiplerine göre çeşitli şekillerde sınıflandırılmaktadır. Tarihi gelişim açısından günümüze kadar genel olarak bu sınıflandırmaya baktığımızda, endüstriyel ve mobil robotlar olarak karşımıza çıkmaktadır. Endüstriyel robotlar eklem sayılarına ve işlevsel özelliklerine göre sınıflandırılırken, mobil robotlar ise genel olarak çalışma prensiplerine, sayılarına, ebatlarına ve uygulama alanlarına göre sınıflandırılmaktadır. Aynı zamanda bu sınıflandırmalara ek olarak hem endüstriyel hem de mobil robotlarda insan robot etkileşimini uzaktan çeşitli aygıtlarla yapmamızı sağlayan haptik sistemler farklı bir sınıflandırma olarak karşımıza çıkmaktadır. Mobil robotlar; insansı robotlar, çoklu robotlar, sürü robotları, mikro nano robotlar, biyolojik (biyo-ilhamlı) robotlar, işbirlikçi robotlar ve duyargalar şeklinde sınıflandırılmaktadır.ISO 8373 tarafından belirlenen özelliklerine göre bir endüstriyel robot “üç veya daha fazla programlanabilir ekseni olan, otomatik kontrollü, programlanabilir, çok amaçlı, bir yerde sabit duran veya tekerlekleri olan endüstriyel uygulamalarda kullanılan manipülatör” şeklinde tanımlanmaktadır. Programlanabilir olup kendi başına iş yapabilme yeteneği günümüze kadar endüstriyel robotların imalat, kesme, taşıma, montaj gibi birçok işi yapmasını sağlamıştır. Sanayide yapılan üretimler hızlanmış, işçilik maliyetleri düşmüş ve üretim miktarları kat be kat artmıştır. İnsan hatalarının önemli olduğu, insan hayatını tehlikeye sokan, dikkat ve hassasiyet gerektiren işlerde tutarlı, tekrarlı, yüksek başarımlı sonuçlar elde edilmiştir. Endüstriyel robotlar, işlevlerine, boyutlarına, hassasiyetine, gücüne, kullandığı enerjiye, kontrol yöntemine, hareket yeteneğine ve eklem yapısına göre çeşitli şekillerde sınıflandırılmaktadır. Ancak genel olarak ilk üç uzvunun özelliğine göre sınıflandırılmış bu minvalde kavramsal olarak ifade edilmiştir. Uzvunun yapısına göre kartezyen, silindirik, küresel, döner mafsallı ve scara tip robotlar şeklinde sınıflandırılmaktadır.