Basitçe tanımlamak gerekirse kodlama, bir robot ya da bilgisayarın programlarının okunup işlendiği yazılı talimatların tamamıdır. Robotik kodlama ise, bir robot tarafından yapılması gereken görevlerin belirlenmesi, bu görevin tamamlanması için kodun tasarlanması ve çıktının alınıp değerlendirilmesi için kodun robota gönderilmesi sürecidir. Robotik kodlama, yazılan kodun sonucunun gerçek hayatta nasıl gerçekleştiğinin gözlenmesi sürecini de içerir. Görevin doğru bir şekilde tamamlanıp tamamlanmaması, robotun hareketlerinin istenilen doğrultuda olup olmaması, yazılan kodun nasıl çalıştığıyla ilişkilidir. Bu süreçte robotun hareketlerinin gözlemlenip yazılan kod üzerinde değişiklikler yapılması deneme yanılma yöntemiyle derin bir düşünme ve araştırma geliştirme evrelerini içerir. Robotik kodlama, doğası gereği, analitik düşünme, sonuç odaklı olma ve eleştirel düşünme yeteneklerini geliştirir. Robotik kodlama ile uğraşan bireyler, kod yazılırken aslında robota hangi hareketi, hangi koşullar altında ve nasıl yapması gerektiğini söylemektedir. Kodu çalıştırdıktan sonra, robotun tüm hareketlerini gözlemlemek, istedikleri sonuçları alamadıklarında, hem tasarladıkları kodun doğruluğundan hem de çıktısının istedikleri sonucu verip vermediğinden emin olmak robotik kodlama ile uğraşan kişilerin temel görevlerindendir.
Robotik kodlama, makine ve kontrol sistemleri, elektronik, bilgisayar ve uzay bilimlerinin her birimi içinde barındıran çok geniş bir kavramdır. Birbirinden farklı alanların birbiriyle iç içe çalışması, birbirinden destek alması ve birbirini beslemesi robotik kodlama süreçlerinin olmazsa olmazıdır. Örneğin; bir robotun kodlanması aşamasında, o robotun iyi bir mekanik tasarımının yapılması, doğru donanımların robot üzerine eklenmesi gerekmektedir. İlgili sensörler, işlemciler, motorlar eklendikten sonra, tüm bu elektronik donanımların yapı sistemlerinde doğru ve uyumlu bir şekilde çalışması mekanizma tasarımının doğru bir şekilde yapılmasına bağlıdır. Bu da robotik kodlama sürecinin olmazsa olmaz bir parçasıdır.
Robotik Sistemler Nedir?
Robotik sistemler çok uzun sürelerden beri hayatlarımızın bir parçasıdır. Günlük hayatta kullandığımız her elektronik aletin içerisinde mutlaka robotik sistemler bulunur. Günümüzde kullanılan en popüler robotik sistemlere bir örnek vermek gerekirse, hepimizin aklına ilk olarak endsütriyel robotlar gelir. Endüstriyel robot, maddeler, parçalar, aletlerya da özel işlem takımlarını çeşitli programlar halinde talep edilen her türlü görev bakımından hareket imkanına sahip bir robotik tasarım olarak kullanılır. Robotik kodlama bakımından ilk defa 1905 yılında eklemli robot kol geliştirilmiştir. Bu, günümüzde kullanılan endüstriyel robotların ilk versiyonu kabul edilir. Günümüzde robotik sistemler, sahip oldukları mikroişlemciler ve mikroişlemci teknolojisindeki gelişmelerle beraber oldukça geniş kullanım alanlarına sahiptir.
Günlük Hayatta Robotik Kodlama
Günlük hayatta robotik kodlamanın sıklıkla kullanıldığına şahit olmaktayız. Robotik kodlama biz farkında olmasak da günlük hayatımızın değişmez bir parçasıdır. Mikrodalga, araba, televizyon, telefon, bilgisayar gibi birçok elektronik ürün kullandığımızda geri planda kusursuz çalışan bir robotik kodlama tasarımı olduğunu bilmeliyiz. Robotik kodlama, çalışan robotun çeşit ve görevine bağlı olarak görsel tasarım, makine mühendisliği, mekatronik mühendisliği, elektronik mühendisliği, döngüler, yön bulma, cebir, geometri, ve benzeri birçok alanın bilgi ve birikiminden faydalanmaktadır. Günlük hayatımıza baktığımızda, sadece kullandığımız elektronikler için değil, gündelik hayatta karşılaştığımız problemler için de robotik kodlamayı hayatımızın içinde görebiliriz. Kodlama ve algoritma mantığı, bireylerin hem karşılaştıkları problemleri çözmesinde hem de bağımsız ve iş birliği içinde bir organizasyon mantığıyla çalışmasını sağlar. Dolayısıyla robotik kodlama bilen ya da öğrenme aşamasında olan bireyler, kendilerini analitik düşünme açısından geliştirirken, planlama, araştırma, bilgi iletme, ekip çalışması, geri bildirim alma ve tekrar deneme gibi konularda kodlama sayesinde günlük hayatta kendilerini daha iyi bir konuma getirebilirler.
Robotik Kodlama Uygulamaları
Teknoloji ile birlikte robotlar da geliştikçe robotik kodlama uygulamalarının git gide daha çok hayatımıza yerleşeceği tahmin ediliyordu. Artık günlük hayatta neredeyse her yerde bir robotla karşılaşabiliyoruz ve robotik kodlama uygulamaları da başlıca üretim, sağlık ve eğitimde süreçlere oldukça yerleşmiş durumda.
Eğitimde Robotik Uygulamaları
Eğitime artık okul öncesi düzeyden üniversiteye kadar her seviyede robotik kodlama eğitimi dahil edilmiştir. Robotik uygulamalar ile öğrencilerin fen, teknoloji, matematik ve mühendislik (STEM) alanlarında becerilerini geliştirmeleri amaçlanıyor. Okullar, robotik kitler sayesinde robot tasarlama ve kodlamayı öğreterek öğrencilerin robotlara komut vermelerini sağlıyor. Robotik teknolojilerdeki hızlı gelişmeler, bu tür çalışmaların eğitimde yaygınlaşmasına olanak tanıdı. Ayrıca eğitimde robotik uygulamaları, problem çözme ve analitik düşünceyi geliştirme açısından çocuklara gündelik hayatta da katkı veriyor.
Sağlıkta Robotik Uygulamaları
Tıbbi alandaki robotlar; ameliyatlara hastane içi malzeme teslimatı ile dezenfeksiyonuna ve hizmet sağlayıcılarının hastalara bakım yapmalarına yenilikler katıyor. Cerrahi yardım ve modüler robotlar gibi tıbbi robotların geliştirilmesi için çok çeşitli teknolojik imkanlar sunuyor. Tıp alanında robot teknolojisi kullanmak; klinik ortamında verimli süreçleri, hastalarla sağlık çalışanları için güvenli bir ortamı ve yüksek düzeyde hasta bakımını mümkün kılıyor.
Robotlar iş yüklerini azalttığı için hemşireler ve diğer sağlık görevlileri hastalar ile daha fazla iletişim kurabiliyor ve sağlıklı bir hayat için daha etkili destek olabiliyorlar.
Cerrahi yardım robotları, cerrahların bilgisayar görüşü ve yapay zeka destekleyen teknolojilerle ameliyatlar yaparken hız ve kalite seviyelerinde sınıf atlatabiliyorlar. Belki de bazı cerrahi robotlar, gelecekte görevleri tek başlarına tamamlayarak cerrahların prosedürü konsoldan denetlemesine olanak sağlayabilecek.
Modüler robotlar ise birden fazla fonksiyon göstermek için yapılandırılabilir. Örnek olarak sağlık hizmetinde tedavi amaçlı kullanılan protez robotik kol ve bacakları ile dış iskelet robotlarını gösterebiliriz.
Üretimde Robotik Uygulamaları
Günümüzde hızla gelişen robotik teknolojiler sayesinde üretim sektörü, robotları oldukça sahiplenmiş durumda. Artan talepler, nitelikli iş gücü açığı ve değişken maliyetler düşünüldüğünde robotlardan normal insan gücüne göre daha fazla verim alınıyor. Büyük bir rekabetin yaşandığı pazar koşullarında şirketler, verimliliklerini korumak, kesintisiz üretim yapabilmek ve çalışma koşullarını iyileştirmek için robot teknolojilerini barındıran projeler tasarlıyorlar. Işığa, motivasyona ve ekstra güce ihtiyaç duymadan her ortamda programlanan görevleri yerine getirebilmeleri en büyük avantajları. Her ne kadar robotların devreye girmesi ile insanların iş bulacağının zorlaşacağı söylense de; robotların yazılımını güncelleme ve teknik destek gibi konularda uzman kişilere ihtiyaç kaçınılmazdır. Eskiden inşaat ve ziraat mühendisliği meslekleri rağbet görürken artık teknoloji, elektronik mühendisliği, yazılım uzmanlığı gibi alanlar gündem olmuştur.
Robotik ile Kodlama Öğrenmek
Robotik; makine, mekatronik, bilgisayar, yazılım, kontrol ve otomasyon, havacılık-uzay, elektronik ve haberleşme, elektrik gibi birçok mühendislik dalını bünyesinde bulunduran bir bilim dalı ve disiplindir. Tüm bunların yanı sıra, özellikle algoritma mantığının kavranması ve uygulamalarıyla öğretim kolaylığından dolayı çok iyi bir kodlama öğrenme aracıdır.
Kodlama öğrenmek için birçok yol vardır. Ülkemizde ve dünyada kodlama çok erken yaşlardan itibaren öğretilmektedir. Kodlama öğrenmenin erken yaşlardaki en etkili yollarından birisi de robotik ile kodlama öğrenmektir. Robotik kodlama, oluşturulan algoritma ve tasarlanan kod dizininin, direkt olarak somut çıktısını görebilme bakımından çok öğreticidir. Robotik üzerinden kod yazmayı öğretmek, öğrencileri STEM (Science, Technology, Engineering, Maths – Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) alanlarında kodlama, programlama ve algoritma kurma becerileri oluşturma konusunda geliştirmenin en iyi yoludur. Tüm bunların yanı sıra, robotik kodlama, robotik teknolojilerini kullanarak kodlama öğrenmenin yanı sıra, mücadele, ekip çalışması, sorun ve problem belirleyip çözme, işbirliği yapma gibi becerileri de kazandırmaktadır. 21.yüzyıl için önemli olan bilimsel yetkinliklere ulaşırken, kişisel gelişim için de çok önemli bir rol üstlenmektedir robotik kodlama.
Robotik Kodlama Eğitimi
Robotik kodlama eğitimi, hem ülkemizde hem de dünyada erken yaşlardan itibaren başlar. Algoritma mantığının öğrencilere ve robotik kodlama öğrenmek isteyen bireylere aktarılması için robotik kodlama oldukça ideal bir öğrenme yöntemidir. Robotik kodlama eğitimlerine ulaşmak ise zaman zaman maliyetli olabilmektedir. Basit kitlerle, kitaplarla, internet eğitimleri ya da uygulamalı fiziksel eğitimlerle robotik kodlama konusunda her yaş grubunda eğitim almak mümkündür.
Dünya’da birçok gelişmiş ülke, çocuklar için okuma yazma öğrenilmesinin ardından robotik kodlama öğretimini uygun görmektedir. Örneğin İngiltere’de okullarda 7 yaşından itibaren çocuklara robotik kodlama eğitimi verilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri’nde pek çok devlet okulu ve özel okul, ilk ve orta dereceli okullarda robotik kodlama dersini müfredata eklemiş bulunmaktadır. Öyle ki, hem gelişmiş ülkelerde hem de Türkiye gibi mühendis yetiştirme potansiyeli yüksek gelişmekte olan ülkelerde sadece okullarda değil, aynı zamanda robotik atölyeleri ve robotik takımları aracılığıyla da robotik kodlama eğitimleri verilmektedir.
Robotik Kodlama Eğitimi Kaç Yaşında Başlar?
Robotik kodlama eğitimi, artık ilkokul öncesi dönemde bile başlayabiliyor. Kodlama derslerini 3-4 yaşındaki bir çocuğun anlayabileceği şekilde tasarlanan dersler sayesinde, çocuklar aynı zamanda eğlenceli aktiviteler yaparak programlamanın mantığını öğrenebiliyorlar. Dolayısıyla çocukların ilkokul öncesi ve üniversite eğitimi arasında istedikleri yaşta robotik kodlama öğrenme fırsatı mevcut. Kurslar sadece robotik kitler üzerinden değil, online simülasyonlar üzerinden de gerçekleşebildiği için bilgisayar ve interneti olan her öğrenci, zaman ve mekan fark etmeksizin robotlarını kodlama imkanına sahip.
Temel Robotik Bileşenleri
Bir robot tasarlamak ve ona istenilen komutları verebilmek için gerekli birçok donanım vardır. Şimdi birlikte robotlara işlevlerini gerçekleştirmesini sağlayan başlıca bileşenlere göz atalım.
Mekanik Yapı
Hareket sistemi robotun işlevlerini belirler. Örneğin çevirme hareketi sayesinde dönmeyi sağlayan işlev, aynı zamanda robotun ileri, geri, sağa ve sola gitmesini de mümkün kılar. Robotlar bu hareketleri manipülatörleri sayesinde gerçekleştirebilir. Hareket veren cihazlar ise aktüatörlerdir. Aslında bu işlemler elektrik enerjisinin mekanik enerjiye dönüşümü ile olmaktadır. DC motorları bu yapılarda en sık kullanılar motorlardır. Tabii ki motorlar da her robotun çalışabilmesi için gerekli olan olmazsa olmaz güç kaynaklarıdır. Güç kaynağı robotlar için bir enerji deposudur ve enerji olmazsa, hareket işlevi de gerçekleşemez.
Manipülatörler
Robotların ana bileşenlerinden olan manipülatörler, harekete etki eden parçalardır. Gövde ve kollar ana parçalardır; birbirlerine eklemlerle bağlanır. Ayrıca bilekler ve kıskaçlar, parçaların veya aletlerin yönlendirilmesi için kullanılırlar.
Kontrolörler
Kontrolörler, robotun beyni yani hafızası olarak tanımlanabilir. Belirli unsurlara erişebilmek için ana hafıza, ana ünite, güç ve arayüzden oluşan mikro bilgisayarlardır. Bu denetleyici, manipülatörün yapacağı her hareketi hesaplar ve bilgi işlemesine kaynak sağlar. Ayrıca diğer bileşenler için giriş-çıkış sinyalleri aracılığıyla sinyal alır ve iletir. Robota kodlanan programların depolanmasını sağlar.
Konum kontrolörü, yalnızca terminal bileşeninin konumunun kontrolünden sorumludur.
Kinematik kontrol, robotun hızını düzenler.
Dinamik kontrol, manipülatörler ile beraber motorların ve ilgili parçaların dinamik kontrollerini sağlar.
Uyarlanabilir kontrol, manipülatörlerin farklı konumlara uyumuna ve değişmesine yardımcı olur.
Aktüatörler
Robotlara verilen enerjiyi harekete bağlı fiziksel bir işleve dönüştüren bileşenler aktüatör sistemidir.
Senkron aktüatörler salınım alanı, motor veya akımla senkronize olarak dönen bir rotordan oluşurlar.
Asenkron aktüatörler: Robotta kullanılan motorlar tork oluşturacak şekilde tasarlanır. Örnek olarak hidrolikler, AC servo motorları ve çekiş motorlarını söyleyebiliriz.
Sensörler
Sensörler sayesinde robotların dış ortam ile iletişim kurarak verileri algılaması sağlanır. Kodlamada kullanılan koşullara, önüne çıkan engellere, mesafe farklılıklarına ve ortam değişikliklerine sensörler sayesinde yanıt verebilirler. Sensörlerden alınan bilgiler, veri olarak işlenip aktüatörlere gönderilirler. Sonucunda da uygun komutları hesaplayabilirler. Robotun merkezi işlem sisteminin dış ortamları algılamasını sağlayan sensörlere örnek olarak ultrasonik sensörler, kızılötesi ışık ve lazer türü sensörleri verebiliriz.
Robotik Kodlama Öğrenmenin Çeşitli Yolları
Robotik kodlamayı ister robotik kitler ile birlikte veya isterseniz online simülasyonlar üzerinden öğrenebilirsiniz. Robotların fiziksel hareketlerini yakından görebilmek isteyenler ilk tercih olarak gerçek robotlarda deneyerek görmek isteyeceklerdir. Fakat bahsettiğimiz gibi bu işlemleri sadece bir bilgisayar ve internet bağlantısına sahip olarak gerçekleştirmek mümkün. Online robotik kodlama eğitimleri, özellikle kit maliyeti ve zaman kaybı gibi problemlerden kaçınmak isteyenlerin rahatlıkla düşünebileceği bir opsiyon olarak günümüzde eğitimler kullanılıyor.
