Blog Yazılarımız

Robotik Sistemler

Robotik Sistem Nedir?

• ● Robotik sistemler, mekanik, elektronik ve yazılım bileşenlerini içeren otomatik veya yarı otomatik bir şekilde belirlenen görevleri uygulayan sistemlerdir. Bu sistemler mekanik, elektrik-elektronik ve yazılım olmak üzere birden çok farklı disiplinden oluşur. Endüstriyel robotlar, insansı robotlar, lojistik robotları, hizmet robotları, cerrahi robotlar gibi birçok farklı robot türleri olmasıyla beraber endüstriyel otomasyon, sağlık, savunma sanayi, tarım, hizmet ve eğlence gibi geniş bir yelpazede kullanılmaktadır.

Robotik Sistemlerin Çalışma Prensibi:

• ● Robotik sistemler, genellikle insan müdahalesi olmadan belirli görevleri yerine getirebilen, otomatikleştirilmiş makine veya cihazlardır. Robotik sistemlerin çalışma prensibi, çevrelerinden bilgi toplayan sensörlerin, bu verileri işleyerek bir karar mekanizmasına iletmesi ve ardından belirli bir görevi yerine getirmek üzere aktüatörler aracılığıyla fiziksel hareketlerin gerçekleştirilmesi sürecine dayanır. Robotlar, görevlerini yerine getirene kadar sürekli olarak tekrar ederler ve böylece robotik sistem, karmaşık ve otomatikleştirilmiş işlemleri başarılı bir şekilde yürütür.

Özel amaçlı robotlar haricinde genellikle robotlar belli başlı birimlerden oluşur:

1. 1. Mekanik Yapı: Robotun bütün komponentlerinin tek bir yapıda olmasını sağlayan fiziksel gövdedir. Robotun kullanım amacına göre tasarlanır.
2. 2. Sensörler: Robotun görevini yerine getirebilmesi için bulunduğu ortamdan veri toplanmasını sağlar. Robot türlerine göre farklılık göstermekle birlikte tork sensörü, mesafe sensörü, titreşim sensörü, kamera, lazer profil sensörü, alan tarayıcı sensörleri kullanılmaktadır.
3. 3. Aktüatörler: Robotun hareket etmesini sağlayan bileşenlerdir. Genellikle elektrik motorlarından oluşmakla birlikte pnömatik veya hidrolik tahrik elemanlarından da oluşabilir.
4. 4. Kontrol Sistemi: Robota gönderilen girdileri ve sensörlerden alınan verileri işleyerek aktüatörlerin istenilen parametreler doğrultusunda hareket etmesini sağlar. Bilgisayar tabanlı bir sistemden veya mikroişlemciden oluşur.
5. 5. Yazılım: Robotun kontrol algoritmasının yürütülmesinde, hareket planlamasında, çevresel donanımların kontrol edilmesinde ve başka sistemlerle haberleşmesinde kullanılır. Yazılım ile robotun belirlenen hareketlerinin tekrarlanması sağlanır.

Robotik sistemler, sanayi ve imalat alanında endüstriyel robotlar sıklıkla kullanılmaktadır. Hız, yüksek hassasiyet gerektiren, insan hayatı için risk barındıran, tekrarlanan işlerde üretimin kapasitesini ve verimliliğini arttırmak için tercih edilmektedir. ISO 8373 Standardına göre endüstriyel robot tanımının sınıflandırılması şöyledir:

"Endüstriyel uygulamalarda kullanılan, üç veya daha fazla programlanabilir ekseni olan, otomatik kontrollü, yeniden programlanabilir, çok amaçlı, uzayda sabitlenmiş veya hareketli manipülatördür."

Üretim ve Endüstride Kullanılan Robotik Sistemler:

Endüstriyel Robot Türleri
6 Eksen Articulated (Eklemli) Endüstriyel Manipülatör [1]	4 Eksen Endüstriyel Delta Robot[2]	4 Eksen Endüstriyel Scara Robot [3]
6 Eksen İşbirlikçi Robot [4]	4 Eksen  Endüstriyel Kartezyen Robot [5]	Mobil Robot [6]

Endüstriyel robotlar, genellikle otomotiv, elektronik ve beyaz eşya üretiminde kullanılır. Kaynak yapma, montaj, boya, taşıma, paketleme, paletleme gibi tekrarlı görevleri gerçekleştirirler. Özellikle hassasiyet gerektiren proseslerde, tekrarlanması gereken ve insan hayatı için riskli uygulamalarda kullanılırlar. Serbestlik derecesi, yük taşıma kapasitesi, erişim mesafesi, hız, hassasiyet gibi kriterlere göre farklılaşan endüstriyel robot türleri vardır. Robotlar, gerçekleştireceği uygulama özelinde programlanarak ve tutucu(gripper) gibi ekipmanlar kullanarak çeşitli görevleri yerine getirir.

1. 1. Articulated (Eklemli) Manipülatör: 1-2000 kg arasında yük taşıyabilen diğer robot türlerine kıyasla daha fazla serbestlik derecesine sahip olan robot türüdür. Yük taşıma kapasitesi, erişim mesafesi ve hız kriterleri baz alınarak uygun robot seçimi yapılır. 
   
   
2. 2. Delta Robot: Kapalı kinematik modeline sahip olduğu için hassasiyet ve hız kriterleri bakımından diğer robot türlerine göre daha avantajlıdır. Genellikle “pick and place” (al-bırak) uygulamalarında tercih edilirler. 
   
   
3. 3. Scara Robot: Yüksek hızda çalışabilme yetenekleri sayesinde montaj uygulamalarında sıklıkla kullanılırlar. Dikey eksende rijit bir yapıya sahip olmaları bu tarz uygulamalarda avantaj sağlar. 
   
   
4. 4. İşbirlikçi Robot (Kobot): Endüstriyel robotlar güvenlik sebebiyle insanlarla birlikte aynı ortamda çalışmaması gerekir. Çit(fence) kullanılarak robotun bulunduğu ortam ayrılır. İşbirlikçi robotlar, ya da "kobotlar" insan operatörlerle doğrudan iş birliği içinde çalışmak üzere tasarlanmış, güvenli, esnek ve kullanımı kolay sistemlerdir. İşbirlikçi robotlar, insanlarla doğrudan çalışabilmek için gelişmiş güvenlik özellikleriyle donatılmıştır. Çarpışma algılama, hız ve güç sınırlamaları gibi özellikler sayesinde, herhangi bir çarpışma durumunda kobotlar otomatik olarak durabilir. Geleneksel endüstriyel robotların aksine, kobotlar insanlarla aynı çalışma alanını paylaşabilir ve güvenli bir şekilde onlarla etkileşime girebilir.   
   
   
5. 5. Kartezyen Robot: Kartezyen robotlar, her eksenin kendi başına (x, y, z) lineer hareket etmesiyle ve genelde eksenlerin birbirine dik açıyla birleştiği bir robot türüdür. Kartezyen robotların en önemli avantajı, kolay kinematik modeli ve sağlam yapıları sayesinde hassas ve tekrarlanabilir hareketler sağlayabilmeleridir. 
   
   
6. 6. Mobil Robot: Otonom taşıma, depolama ve lojistik işlemlerinde otomatik yük taşıma amacıyla kullanılan robotlardır. AGV'ler (Otomatik Güdümlü Araçlar) ve AMR'ler (Otonom Mobil Robotlar) bu kategoriye girer. İç mekanda çalışan mobil robotlar olduğu gibi dış mekanda çalışan mobil robot türleri de geliştirilmektedir. Şerit navigasyonlu, lazer navigasyonlu ve  doğal navigasyonlu olmak üzere farklı çalışma türlerine sahiptir. 

Endüstriyel Robot Uygulama Alanları:

1. 1. Otomotiv: Montaj, kaynak, boya, kalite kontrol ve malzeme taşıma gibi süreçlerde yaygın farklı robot türleri sıklıkla tercih edilirler.
   
   
2. 2. Elektronik: Hassas montaj, PCB üretimi ve test etme süreçlerinde robotlar yoğunlukla kullanılır.
   
   
3. 3. Gıda ve İçecek: Paketleme, paletleme, kesim ve işleme süreçlerinde robotların kullanılmasıyla üretim adetleri arttırılır.
   
   
4. 4. Lojistik ve Depolama: Depo yönetimi, malzeme taşıma, envanter kontrolü gibi süreçlerde mobil robotlar kullanılarak süreçler hızlandırılır ve otomatikleştirilir.
   
   
5. 5. Sağlık: Cerrahi robotların ve  rehabilitasyon için tercih robotların sağlık alanında kullanımı artmaktadır. Ayrıca laboratuvar otomasyonu ve ilaç üretimi gibi alanlarda, robotlar kullanılarak süreçlerin hatasız olmasını sağlar. 
   
   
6. 6. Tarım: Tarımda verimliliği arttırmak ve süreçleri hızlandırmak için özel amaçlı robotlar üretilmektedir. Bununla birlikte ziraai ilaçlamalar için drone kullanımı yaygınlaşmaktadır. İnsan gücü veya traktör gibi büyük makineler kullanılan geleneksel yöntemler yerine drone kullanımı zaman ve maliyet anlamında avantaj sağlar.

Üretim ve Endüstride Robotik Sistemlerin Kullanımı:

Robotik sistemler, üretim ve endüstride verimliliği artırmak, maliyetleri düşürmek ve kaliteyi iyileştirmek amacıyla geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Otomasyon süreçlerinin merkezinde yer alan bu sistemler, tekrarlayan ve zaman alıcı görevleri hızlı ve hassas bir şekilde yerine getirir. Robotlar, insan gücünün yetersiz kaldığı veya tehlikeli olabilecek ortamlarda çalışabilir, bu sayede iş kazalarını azaltır ve iş güvenliğini artırır. Aynı zamanda, robotik sistemler, üretim hatlarında kesintisiz çalışma imkânı sunarak, insan hatalarını minimize eder ve üretim kapasitesini artırır. Üretim süreçlerinin dijitalleşmesiyle birlikte robotlar, esnek üretim hatlarının oluşturulmasına olanak tanır, bu da özelleştirilmiş üretim ve hızlı ürün değişikliklerine imkân sağlar. Ayrıca, yapay zekâ ve makine öğrenmesi entegrasyonu ile robotik sistemler, otonom karar alma yeteneği kazanarak daha akıllı, özelleştirilmiş ve adaptif üretim süreçleri sunar. Bu gelişmeler, Endüstri 4.0 ve akıllı fabrikalar konsepti altında, üretim sektöründe devrim yaratmakta ve işletmelerin rekabet avantajını artırmaktadır.

• ● Montaj ve Üretim Hattı Otomasyonu:
  • Robotlar, tekrarlayan montaj işlemlerini hızla ve hassas bir tekrarlanabilirlikte gerçekleştirir.
  • Üretim hatlarında sürekli çalışarak üretim hızını ve verimliliği artırır.
• ● Kaynak Prosesi:
  • Endüstriyel robotlar, insanların aynı kalitede yapamadığı hassas kaynak işlemlerini tekrarlanabilir bir şekilde yapar.
  • İnsan sağlığı için kaynak proseslerinde kullanılan zararlı gazların etkisini azaltmak amacıyla robotlar kullanılarak güvenli bir şekilde gerçekleştirilir.
• ● Boyama ve Kaplama Prosesi:
  • Robotlar, boyama ve kaplama gibi zorlu proseslerde her üründe aynı homojenliği ve kaliteyi sağlar.
  • Robotlar kullanılarak insan sağlı için tehlikeli kimyasallara maruz kalma riskini ortadan kaldırır.
• ● Paketleme ve Ambalajlama:
  • Robotik sistemler, insanların paketleme yapamadığı ağırlıklardaki ürünlerin hızlı ve hatasız bir şekilde paketlenmesini sağlar.
  • Farklı ürün boyutlarına göre otomatik bir şekilde esnek paketleme yapabilir.
• ● Kalite Kontrol:
  • Görüntü işleme ve sensör teknolojisi entegre edilen robotlar, ürünlerin kalite kontrolünü otomatik olarak gerçekleştirir.
  • Kalite kontrol operatörlerinin hatasını minimize ederek ürün kalitesini ve marka prestijini artırır.
• ● Malzeme Taşıma ve Depolama:
  • Robotlar, ağır veya hacimli malzemelerin taşınmasını sağlar, depo yönetimini optimize ederek, otomatikleştirir.
  • Otomatik yönlendirme sistemleri (AGV) ve otonom mobil robotlar (AMR) ile lojistik süreçlerini insana kıyasla hatasız bir şekilde hızlandırır.
• ● Tehlikeli ve Zor Çalışma Koşulları:
  • Robotik sistemler, insan sağlığı için tehlikeli veya zorlayıcı olabilecek ortamlarda güvenli bir şekilde çalışabilirler.
  • Zehirli, radyoaktif veya aşırı sıcaklık gibi zorlayıcı koşullarda görevlerini eksiksiz bir şekilde gerçekleştirirler.
• ● Esnek Üretim ve Özelleştirme:
  • Robotlar, hızlı ürün değişikliklerine ve farklılaşan üretim ortamlarına hızlıca adapte edilirler. Değişen üretim taleplerine hızlıca uyum sağlanmasını sağlarlar.
  • Küçük ölçekli, özelleştirilmiş üretimlerde kâr marjını artırır.

Endüstriyel Robot Kullanım Avantajları:

1. 1. Verimlilik Artışı: Robotik sistemler, üretim süreçlerinde tekrarlanan görevleri yüksek hız ve hassasiyetle yerine getirerek üretim hızını artırır. Pandemi gibi insan kaynaklı plansız gelişen üretim duruşlarını engeller.
   
   
2. 2. Kalite Kontrolü: Robotlar, insan hatalarını minimize ederek ürün kalitesini arttırır ve aynı zamanda yüksek standartların devam etmesini sağlar.
   
   
3. 3. Maliyet Azaltma: İşçilik maliyetlerini düşürür ve aynı zamanda üretim süreçlerinde verimliliği artırır. Enerji ve malzeme tüketiminde optimizasyon sağlar. İnsan gücü ve hata oranlarının azaltılmasıyla üretim maliyetleri düşer.
   
   
4. 4. Esneklik: Robotlar, farklı ürünlerin üretim süreçlerine hızlıca adapte edilebilirler, böylelikle değişen piyasa taleplerine hızlıca uyum sağlanır.
   
   
5. İş Güvenliği ve Çalışan Sağlığı: İnsan hayatı için tehlikeli ve zorlayıcı görevleri, robotlara yaptırılarak iş güvenliği sağlanır ve iş kazalarının önüne geçilir. Çalışanların daha az stresli ve daha güvenli işlerde çalışmasını sağlar.

Robotik Sistemlerin Geleceği:

Robotik sistemler, sanayi devriminden bu yana endüstride devrim yaratmaya devam etmektedirler. Teknolojik gelişmeler, robotların işlevselliğini ve yeteneklerini artırarak, geleceğin üretim dünyasında insanlarla iş birliği yapabilen, akıllı ve otonom sistemleri oluşturmaktadırlar. Bu bağlamda, insan-robot işbirliği, akıllı fabrikalar ve Endüstri 4.0 gibi kavramlar, üretim süreçlerinin dönüşümünde kritik bir rol oynamaktadır. 

• İnsan-Robot İşbirliği:

Endüstriyel robotlar, yüksek hız ve yüksek taşıma kapasitelerine sahip olduğu için insanlarla birlikte çalışması anlamında risk taşımaktadırlar. Ancak modern robotik sistemler, insanlarla güvenli ve verimli bir şekilde etkileşimde bulunabilecek şekilde tasarlanmaktadırlar. Bu yeni nesil robotlar ve sensörler sayesinde robotlar, üretim süreçlerinde insan iş gücü ile entegre bir şekilde çalışmaktadır. İnsan-robot işbirliğinin sağladığı bazı avantajlar vardır: 

1. 1. Güvenlik: Gelişmiş sensörler ve çarpışma algılama teknolojileri, robotların insanlarla güvenli bir şekilde çalışmasını sağlar. 
   
   
2. 2. Verimlilik: İnsanlar ve robotlar, karmaşık görevleri paylaşarak üretim süreçlerini hızlandırabilir ve hata oranını azaltarak insanların işlerini kolaylaştırır. 
   
   
3. 3. Esneklik: Kobotlar, farklı görevler için hızlıca yeniden programlanabilir, bu da üretim hatlarında değişen ihtiyaçlara hızlı çözümler üretilmesini sağlar. 
   
   
4. 4. İş Gücü Optimizasyonu: Robotların kullanılmasıyla, tekrarlayan ve zorlayıcı görevlerin insanlardan alınarak, insanların daha yaratıcı ve stratejik görevlere odaklanması sağlanır. 

• Akıllı Fabrikalar:

Akıllı fabrikalar, üretim süreçlerinde dijital teknolojileri entegre eden ve makinelerin veriye dayalı karar alma yeteneklerine sahip olan üretim tesisleridir. Bu fabrikalar, sensörler, IoT cihazları, büyük veri, robotik, görüntü işleme ve yapay zeka gibi teknolojileri kullanarak üretim süreçlerini optimize eder ve otonom hale getirir. Robotik sistemlerin gelişimi, fabrikalarda devrim niteliğinde değişikliklere yol açmaktadır. Bu değişikliklerin başında ise "karanlık fabrikalar" konsepti gelmektedir. Geleneksel üretim tesislerinde, insan iş gücüne bağlı olarak aydınlatma, ısıtma, soğutma gibi temel ihtiyaçlar bulunurken, robotik sistemlerin bu tür gereksinimlerinin olmaması sebebiyle bu ihtiyaçlar ortadan kalkar. Böylelikle enerji maliyetleri önemli ölçüde azaltılır ve çevresel etkileri minimize edilir. Akıllı fabrikalar, ileri teknolojilerin entegrasyonu ile üretim süreçlerinde büyük değişiklikler ve avantajlar sağlar: 

1. 1. Haberleşme Sistemleri: Akıllı fabrikalarda, tüm makineler ve otomasyon hatları birbiriyle haberleşir, bu sayede makineler senkronize bir şekilde insan müdahalesi olmadan çalışabilir. Bu sistemler, makinelerin verimli ve uyumlu bir şekilde işbirliği yapmasını sağlar ve üretim süreçlerini optimize eder. 
   
   
2. 2. Otonom Üretim: Yapay zeka ve makine öğrenmesi algoritmaları, üretim süreçlerini gerçek zamanlı olarak izler ve optimize eder. Bu, minimum insan müdahalesiyle maksimum verimlilik sağlar. Kamera ve sensörler gibi araçlarla robotlara ve makinelere bulunduğu ortamı anlamlandırma yeteneği kazandırılır. Yapay zeka ve bilgisayarla görme gibi ileri teknolojilerin entegrasyonu, robotik sistemlerin esnekliğini ve yeteneklerini arttırır. Robotlar, çevresel koşulları algılayarak ve değişen durumlara anında uyum sağlayarak daha akıllı kararlar alabilmektedirler. 
   
   
3. 3. Kestirimci Bakım: Sensörler ve veri analizi, makinelerin bakım ihtiyaçlarını önceden tahmin eder, bu da arıza problemlerini en aza indirir ve üretimin kesintisiz devam etmesini sağlar. Kestirimci bakım sayesinde, beklenmeyen arızalar ve maliyetli duruşlar önlenir, bu da genel operasyonel verimliliği artırır. 

• Endüstri 4.0:

Endüstri 4.0, üretim sektöründe dijitalleşmeyi ve robotik otomasyonu ileriye taşıyan bir kavramdır. Bu kavram, fiziksel üretim sistemlerinin dijital teknolojilerle derinlemesine entegrasyonunu ifade eder ve robotik sistemlerin bu dönüşümün merkezinde yer aldığı bir sanayi devrimini temsil eder. Endüstri 4.0, üretim süreçlerinin daha akıllı, daha verimli ve daha esnek hale getirilmesini amaçlayarak, işletmelerin rekabet avantajını artırır ve küresel pazarlarda daha dinamik bir yapı avantajı sunar. 

1. 1. Nesnelerin İnterneti (IoT): IoT cihazları, üretim hatlarındaki makineler ve sistemler arasında veri alışverişi sağlayarak, gerçek zamanlı izleme ve kontrol imkanı sunar. Bu cihazlar, sensörler aracılığıyla toplanan verileri merkezi sistemlere ileterek, süreçlerin optimize edilmesi ve operasyonel verimliliğin artırılması için kritik bilgiler sağlar. IoT, üretim süreçlerinde şeffaflığı artırarak, bakım ihtiyaçlarının önceden belirlenmesine ve enerji verimliliğinin maksimize edilmesine yardımcı olur. 
   
   
2. 2. Büyük Veri ve Analiz: Üretim süreçlerinden elde edilen büyük hacimli veriler, gelişmiş analitik yöntemler kullanılarak işlenir. Büyük veri analizi, karmaşık üretim süreçlerindeki eğilimleri, anormallikleri ve fırsatları belirlemeye olanak tanır. Bu analizler, karar alma süreçlerini desteklerken, üretim hatlarının performansını artırır ve işletmelere stratejik avantajlar kazandırır. Büyük veri, aynı zamanda ürün geliştirme süreçlerinde inovasyonu tetikler ve müşteri taleplerine daha hızlı yanıt verilmesini sağlar. 
   
   
3. 3. Bulut Bilişim: Bulut bilişim teknolojileri, üretim süreçlerinden toplanan verilerin merkezi bir platformda güvenli bir şekilde depolanmasını, işlenmesini ve analiz edilmesini sağlar. Bu sayede, üretim verilerine dünya çapında erişim mümkün olur ve işletmelerin üretim süreçlerini hızla adapte etmeleri sağlanır. Bulut bilişim, ayrıca iş birliği ve veri paylaşımını kolaylaştırarak, tedarik zincirinde daha koordineli ve esnek bir yapı oluşturur. 
   
   
4. 4. Yapay Zeka ve Makine Öğrenimi: Yapay zeka (AI) ve makine öğrenimi (ML) teknolojileri, üretim süreçlerindeki karar verme mekanizmalarını otomatize ederek, süreçlerin sürekli olarak optimize edilmesini sağlar. AI sistemleri, sensörlerden ve diğer veri kaynaklarından gelen bilgileri analiz eder, öğrenir ve üretim hatlarında olası problemleri öngörür. Makine öğrenimi algoritmaları, üretim süreçlerini zamanla daha verimli hale getirir ve robotların otonom bir şekilde çalışmasını mümkün kılar. Bu sayede, robotlar ve makineler, çevresel koşullara hızla uyum sağlayarak kendi kendilerini yönetebilir. 

Robotik Sistemlerin Geleceği: Yeni Teknolojiler ve Trendler

• Robotik sistemlerin geleceği, insan-robot işbirliğinin, akıllı fabrikaların ve Endüstri 4.0’ın yaygınlaşmasıyla şekillenmektedir. Bu dönüşüm, üretim süreçlerinde verimlilik, esneklik ve sürdürülebilirliği arttırmaktadır. Örneğin, bir üretim bandındaki robot, kalite kontrolü sırasında algıladığı bir hata nedeniyle anında üretim sürecini durdurabilir ve yetkili kişilere uyarı bildirimi gönderebilmektedir. Bu tür yetenekler, üretimdeki hataları minimize ederken, ürün kalitesini iyileştiriyor ve maliyetleri düşürmekle beraber marka prestijini attırmaktadır. 
  
  
• Üretimin geleceği, akıllı fabrikalar ve otonom üretim hatları üzerine şekillenmektedir. Gelecekte, fabrikaların insan müdahalesine çok daha az ihtiyaç duyan, tamamen otonom sistemler tarafından yönetilmesi için yatırımlar yapılmaktadır. İş gücü ile teknoloji arasındaki uyum, inovasyonu ve rekabet gücünü artırarak, global üretim sektörünün daha dinamik ve kaliteli bir dönüşüme girmesini sağlamaktadır. Bu nedenle, yapay zeka, robotik sistemler ile ilgili teknolojilerin gelecekteki üretim süreçlerinde daha baskın bir rol oynacaktır.