KU Robotik ve Mekatronik Lab


Raşit Gürdilek

Filmlerde gördüklerinizi unutun. Duvarlardan montajın çeşitli aşamalarında insan benzerleri sarkmıyor. Arkanızdan omuzunuza dokunan mekanik bir el yüreğinizi ağzınıza getirmiyor. Kuytu bir köşeden hareketlerinizi izleyen bir çift göz de yok. Seyrettiğiniz onca Star Wars filminin, medyatik Asimo’nun onca videosunun kafanızda oluşturduğu robot resmiyle uzaktan yakından ilişkili hiçbir şey yok. Neredeyse tam bir hayal kırıklığı. Acemi bir göz için laboratuar, duvarlara dayanmış, üzerlerinde çipler, teller, ne olduğu belirsiz bir takım düzenekler, bir köşede, bankamatiğe benzeyen bir elektronik dolap; yerde büyücek bir oyuncak otomobilin şasisi gibi bir şeyle bir elektronik eşya tamir dükkanını andırıyor... Gelgelelim, çok geçmeden öğreniyorsunuz ki, laboratuar göze hitap etsin diye kurulmamış. Burada borusu öten dokunma duyusu ve Profesör Çağatay Başdoğan’a göre robotik alanında önümüzdeki onyıllar boyunca dinleyeceğimiz de, bu borunun sesi olacak.

Makine Mühendisliği Bölümü ve Robotik Enstitüsü’nün genç, enerjik ve güleç yüzlü yöneticisi Başdoğan, artık alandaki anahtar kelimenin “haptik” olduğunu belirtiyor. Kulağımıza pek tanıdık gelmeyen sözcük, “görme dünyanın her yerinde 1 No.lu duyu kabul edildiğinden, ne yazık ki unutulmuş olan” dokunma duyusunun bilimi ve uygulamaları anlamına geliyormuş.” Ancak, Başdoğan’a göre dokunma, duyular sıralamasında tartışmasız ikinci sıraya oturabilir; çünkü biz farkında olmasak bile dokunma, yürümekten, oturmaktan tutun, alet kullanmaya kadar günlük yaşamımızı yöneten bir duyu. “Hatta, dokunma olmadan üreme sistemi de olmazdı” diye ekliyor gülerek.

Kendisini haptik alanına çeken, bu alanın teknolojide atılım yapmak isteyenlere, yararlanabilecekleri “niş” ya da “kovuklar” sunması. “Endüstriyel robotlar üzerine yazılmış on bin makalenin üzerine bir de sizin yazmanızın bir anlamı yoktu” diyor. Başdoğan, üzerinde görece az dolaşılmış bu alanda, hükümet ve endüstrinin yoğun bir çaba içine girmesi koşuluyla Türkiye için bir şans görüyor; ama Ar-Ge’ye gösterilen ilginin yetersizliğinin, hatta yokluğu ve bilimin uçlarında araştırma yapabilen birkaç üniversitenin ortaya koyduğu ürünlere olan çok sınırlı talebin, gereken çabadan çok uzakta bulunulduğunu gösterdiğinden yakınıyor. “Dünyada bu haptik teknolojiyi kullanan yalnızca dört laboratuvar var ve bizimki, (Güney) Kore, ABD ve Avrupa’dakilerden sonra dördüncüsü” diyor. “Ama en az avantajlı yerde olan da bizimki; çünkü bu endüstrinin sanayiye entegrasyonu için gereken alan çok sınırlı.” Hafif kıskançlık kokan bir övgüyle de ekliyor: “Robotik alanında Japonya ve ABD’den sonra üçüncü sırada yer alan Kore, haptik teknolojiyi bir ulusal çıkar alanı olarak belirlemiş bulunuyor; Samsung ve LG’ de harıl harıl haptik araştırmalar yürütüyorlar. Bu arada Apple’ın da gizli araştırmaları olduğu dedikodusu ortalıkta dolaşıyor. Bu yoğun ilgi nedensiz de sayılmaz; önümüzdeki yılların cep telefonları çok daha proaktif olacak.”

Halen iPhone ve iPad gibi cihazlar, bir dizi sensör sayesinde dokunuşunuzu sezen kapasitatif ekranlara sahipler. Ancak, Prof. Başdoğan’a göre titreşim sağlayan elektrostatik eylemlendiricilerle (aktivatörler), dokunma duyusu aracılığıyla pek çok bilgi iletilebilir. Teknoloji artık farklı duyuları programlayabilecek düzeye gelmiş bulunuyor ve bu teknoloji telefonlara uygulandığında, kullanıcıcıyı yepyeni boyutlara taşıyacak.

Teknolojinin ana hatlarına gelince, bir haptik robotun yapımında rol alan üç bileşimi şöyle sıralıyor:

Bir insan dokunduğunu nasıl hisseder?

Bu duyu bir robota nasıl verilebilir?

İnsanla robot dokunma aracılığıyla nasıl ilişki kurabilirler?

Başdoğan, dokunma duyusunun iki yolla algılanabildiğini belirtiyor: Bunlardan biri, bir kumaş parçasının dokusunu ya da bir yüzeyin düzgün mü, pürüzlü mü olduğunu incelerken parmaklarınızın ucuyla ya da daha genel çerçevede derinizle yaptığınız “taktil” duyu algısı; ötekiyse bir duvarı iterken ya da birisine çarptığınızda deneyimlediğiniz “kinestetik” duyu. Laboratuvarına geçince de kendisinin lisansüstü ve doktora öğrencileri, bizi bu duyulanma biçimlerinin biri ya da ötekine hitap etmek üzere yaptıkları çalışmaların ürünleriyle tanıştırıyorlar.

 Yazının başında sözünü ettiğim elektronik dolabın işlevi, üzerindeki noktaların herkesin önünde zekamı sınamak için bir tuzak olmadığı konusunda kesin güvenceler aldıktan sonra ekranına elimi koymaya razı olduğumda ortaya çıkıyor. Noktalarla bir diziyi tamamlamada bir hata yaptığınızda (tabii ki mahsustan!) ekran titreşiyor. Başka bir program, parmağınızın geniş aralıklı paralel çizgilerle birbirine yakın sıralanmışlar arasındaki farkı algılamanızı sağlıyor. Başka potansiyel kullanımları bir tarafa, okul öncesi öğrenimden başlayarak her düzeyde kullanılabilecek mükemmel bir “kullanarak eğitme” aracı.

Daha önce söz edilen öteki araca gelince, bir çocuğun pek de uykularını kaçıracağa benzemeyen o oyuncak araba şasisinin, endüstri devlerinin uykularını kaçıracak bir özelliği olduğu anlaşılıyor. “Farzedin ki, çok şeritli bir otobanda kullandığınız arabanızla bir kavşağa yaklaşıyorsunuz” diyor Prof. Başdoğan, “Cama yapıştırılmış olan navigasyon cihazı size dakikalardır doğru yolu gösteriyor; ama arabadaki yolcuların avaz avaz konuşmalarından, kulağınızda patlayan kahkalarından dikkatinizin dağılmaması mümkün mü?” “Ama gözleriniz vazifelerini yapmadığında, her zaman güvenebileceğiniz dokunma duygusu var. Navigasyon cihazıyla irtibatlı direksiyonun sağ tarafı titremeye başlayarak sürücüye seçmesi gereken yolu işaret ediyor. Ve bir de yolların her yöne ayrıldığı bir yonca yaprağı kavşağa girdiğinizi düşünün: Girişinizle birlikte direksiyona gömülü tüm titreşim motorları faaliyete geçiyor ve doğru çıkışa yaklaştığınızda hepsi birden duruyor.” Akıllıca değil mi? Atlantik'in bu ya da öteki yakasındaki belli başlı otomobil üreticilerinin kuşkusuz yeni konsept modellerine eklemek isteyecekleri bir özellik. Tabii ki Başdoğan da değerinin farkında: “Bu son derece inovatif bir şey ve elbette biz de bunun için bir yuva arayışı içindeyiz” diyor gülerek. “Ama yuva neresi olacak, bilmiyorum; TOFAŞ mı, Ford mu, başkaları mı, göreceğiz. Ancak, belki de en iyisi navigasyon cihazları üreten bir şirketle işbirliğine gitmek. Aslında İngiltere’de yayımlanmakta olan popüler bilim dergisi New Scientist’te yer almış olmasına karşın, “Promosyon işini daha iyi yapabilirdik” diyor. Üniversite’nin PR alanında daha fazla destek olması arzusunu dile getirirken, endüstri temsilcilerine üniversitenin tanıtılması için planlanan bir organizasyon için kendisinden davet edilecek şirketlerin adlarının istenmesini, bu desteğin sağlanacağının bir işareti olarak değerlendiriyor.

Laboratuvar turunun bir sonraki durağı, M.I.T.  araştırmacıları tarafından geliştirilen kullanıcıları parmakların ucundaki kuvvetleri duyumlamaları, bir başka deyişle sanal gerçeklikte cisimleri hissetmeleri için eğitmek üzere 20.000 adedi dünyanın her yerinde kullanılmakta olan bir haptik robot.

Bir başka stanttaki robotsa, Robotik Laboratuvarı’nda yazılmış bir programla sizin amaçlarınızı “öğreniyor” ve çukurlarla dolu bir güzergahın görece zor bölümlerinin geçilişi sırasında komutayı kendi eline alıyor. Felç ya da inme geçirmiş hastaların rehabilitasyonunda potansiyel kullanımı olduğu açık.

Bir başka stant, sizi bir ameliyathaneye ya da daha açık bir ifadeyle sanal bir hastanın içine alıyor. Cihaz, dışarıdan satın alınmış bir medikal simulatör. Çalışması için gereken programlar ve sanal organların modellemeleriyse laboratuvarda yazılmış. Stajyer vücuttaki doğal deliklerden ya da minimal ölçeklerde yapılan kesiklerden sokulan problarla yapılan laparoskopik ameliyatlar için deneyimlerini canlı hastalar üzerinde değil,  bu simulatörlerle sanal organlar üzerinde geliştirebilecekler.

Sanal problarla, daha önce modellenmiş olan organları evirip çeviriyorlar (Ör. bizim için ameliyata hazırlık için safra kanalını kelepçelediler) ya da (sanal) dokunma duyusu aracılığıyla bu organların yumuşaklık sertlik derecelerini ve çeşitli dokular üzerindeki ameliyatlarda uygulanması gereken doğru kuvveti ve başarılı bir ameliyat için organların bilinmesi gereken öteki özelliklerini öğreniyorlar. Aksi halde bir cerrahın laparoskopi cihazının kontrollerini doğru kullanabilmek için canlı hastalar üzerinde en az 60-70 ameliyat yapması gerektiğne işaret eden Prof. Başdoğan, 15 yıl içinde farklı organlar için kalp simulatörü, karaciğer simulatörü gibi tıbbi simulasyon cihazlarının yaygın kullanıma gireceğini öngörüyor.

Başdoğan, laboratuvarın başarı sırrını, lisansüstü projeleri üzerinde çalışan yüksek motivasyonlu makine,  elektrik-elektronik ve bilgisayar mühendislerinin sergilediği “mükemmel bir birliktelik” olarak nitelendirdiği disiplinlerarası işbirliği olarak açıklıyor.

 

Ekip üyelerinden biri, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü’nden mezun olduktan sonra burada “vibrotaktil” ekranlar üzerinde master tezini hazırlamakta olan Buket Baylan. Tercihinde, geniş bir yelpazede sunulan fırsatlar, kendisinin temel ilgi alanıyla burada yapılan araştırmaların ana çizgilerinin uyuşmasının yanı sıra laboratuvarın, araştırmaların gerektirdiği en gelişkin ekipmanın satın alınabilmesini sağlayabilen genişlikte bütçesi rol oynamış. “Örneğin, on bin dolarlık bir atomik kuvvet mikroskobumuz bile var” diyor etkilemeye yönelik bir ses tonuyla. Başdoğan, nanoölçekli cisimlerin incelenmesinde kullanılan cihazın, Robotik Enstitüsü’nün bir başka laboratuvarında yapılmış olduğunu açıklıyor. Baylan’ın halen üzerinde çalıştığı, ekranları fiziki olarak titreten (basınçla çalışan) piezo eylemlendiriciler.

Bir başka araştırmacı, Boğaziçi Üniversitesi’nden mezun olduktan sonra New York Eyalet Üniversitesi’nde (SUNY) master derecesini almış ve burada da haptik ve hareket tanıma, daha doğrusu insan ve robot arasında daha doğal bir ilişki için haptik teknoloji ile hareket tanıma yeteneğinin birleştirilmesi yolları üzerinde doktorası için çalışmakta olan  Sinem Ezgi Engin.

 “Örneğin, sanal bir ortamda kapıyı açmak istiyorsunuz ve açmak üzere elinizi kapıya götürüyorsunuz. Yapmak istediğimiz, hem elinize haptik geri bildirimi sağlayacak hem de kapıyı açma isteğinizi tanıyacak bir sistem oluşturmak” diyor. Grup, proje için TÜBİTAK’a destek başvurusu hazırlıyormuş.

Enes Selman Ege İstanbul Teknik Üniversitesi’nde Elektrikli Makine Tasarımı üzerinde master yaptıktan sonra burada doktora çalışmalarını yürütüyor. İkna çabalarımız sonunda laboratuvarın “erkek takımı”nın sözcülüğü için “gönüllü" oluyor. Yaptığı, disiplinlerarası işbirliği gerektiren projeler için kendi alanının bilgi stokundan gerekli bileşenleri sunmak. Onun eseri de, daha önce anlattığımız, sıradan birisini bankalarda sıramatik olarak görmeye alıştığımız elektronik dolap. Enes Selman, cihazın elektrik kapasitansını, dokunulduğunda titreşim biçiminde geri bildirim vermesi için değiştirmiş. Bunun potansiyel kullanım alanlarına gelince, Başdoğan, tablet ya da iPad gibi, haptik geribildirim sağlayabilen daha küçük ölçekli ekranların kullanım potansiyelinin daha fazla olduğunu belirtiyor ki, bunlar da özellikle okul öncesi çocuklar için mükemmel eğitim araçları olabilirler.

Bununla, en üst düzeyde bir uygulamalı bilim merkezindeki gezimizi tamamlıyor, göğsümüzde gurur ve  bir cam yüzeye dokunduğumuzda korkarım kalıcı olacak bir fantom titreşim duygusu edinmiş olarak ayrılıyoruz.