DUYULAR VE ALGILAYICILAR
1 Giriş
Boyle bir calışmanın yapılmasındaki temel etken bu alandaki malzemenin Turkce olarak bulunmasının zorluğu olmuştur.
Olcme problemleri ve algılayıcı cozumleri uzerinde durarak gunumuzde gecerli olan robot araştırmaları cercevesinde olcumlerin ardında yatan prensiplerin belirlenmesi hedefi gudulmuştur. Aşağıda yer alacak materyal son derece sınırlı olup geliştirilmeye acıktır. Belirtilen refereansları dahil etmeniz koşulu ile bu metinde yer alan tum malzemeleri birebir veya kısmen kullanabilirsiniz.
1.1 Duyular
İnsan duyuları robot araştırmalarında en sıklıkla kullanılan duyular olmuşlardır. Bu kısmen bilişsel sureclerin en gelişkin olduğu canlı olmasından, kısm en de robot araştırması yapan kişilerin bizzat insan olmalarından kaynaklanmışt ır. Ancak bir robotta bu tip duyuların kullanılabilmesi icin oncelikle insan uzerinde bu duyuların calışma prensiplerinin son derece iyi bir bicimde analiz edilebilmesi gereklidir. İnsan duyuları bir veya birden fazla organ kullanılarak elde edilir.
Gorme Gozler aracılığı ile gercekleşir. Optik surecler bu duyuda rol oynar.
Duyma Kulaklar aracılığı ile olur. Akustik surecler sonucunda gercekleşir.
Dokunma Deri aracılığı ile merkezi değil dağınık bir algı olarak gercekleşir. Temel mekanik ve ısı algılayıcılarının etkisi ile oluşturulur
Koku Burun aracılığı ile elde edilir. Gaz fazındaki kimyasal surecler bu duyuyu oluşturur.
Tat Dil aracılığı ile elde edilir. Sıvı fazda gercekleşen kimyasal sureclerin sonucudur.
Altıncı His Kendini Hissetme olarak adlandırabileceğimiz bu duyu eklemler aracılığı ile elde edilir. Bu duyunun kaybı ile ilgili patolojik vakalar icin Karısını Şapka Sanan Adam1 oldukca zengin bir kaynaktır.
Duyular tek bir organ kaynaklı olarak elde edilmedikleri gibi bir orga nda sadece bir duyunun elde edilmesi icin calışmaz. Denge duyumu icin kulaklar yardımcı olurken, dil dokunma duyusu icin onemli bir alan, deri de sı caklık duyumu icin en onemli bolgelerden biridir.
İlginc bir olgu da duyu catışmasıdır. Bu durumda aynı olcene ait olduğunu duşunduğumuz celişen olcumler bireyde fiziksel ve duygusal baskı yaratır. Bunun en belirgin ornegi sanal gerceklik sistemleri ile belli bir sure geciren insanlarda gorulur.
Bu saydıklarımızdan başka insan duyuları da var mıdır? İnsanlar elektrik alanlarını, manyetik alanları, elektromanyetik ışımayı algılayabilmektedirler. Ayrıca yercekimini sıcaklığı, hava durumunu algılayabilirler.
Robotlara ozel duyular, dendiğinde oncelikle insanlara dair olan duyular ın karşılanması gereklidir. Bilişsel sureclerde sıklıkla ornek alınan insanlar ve hayvanlar olduğuna gore robotların oncelikle bu tarz duyulara sahip olması istenmektedir. Bu noktada bu gune kadar insanların kullanabildiği diğer olcum ciha zlarının da robotlar icin kullanılabilir kılınması bu yonde onemli bir avantajdır. Mikroskoplar, teleskoplar gibi.
Ancak robotlara bu tip duyuların verilmesi temelde onemli bir sorun ol - masına rağmen, insanların sahip olmadığı diğer duyulara da sahip olabilmeleri acısından son derece onemlidir. Bu gorulebilir tayfın dışındaki alanda gorme yetisi, radar ve lazer kullanarak mesafe olcumu, insanların duyarlı old uğu 20 Hz- 20 Khz sınırının dı¸sında duyabilme, tatma ve koku alma dışındaki kimyasal inceleme, radyasyona duyarlılık olabilir.
2 Olcum ve Olcerler
İnsanlar arasında tercih goren olcum yontemleri, olcumlerin gorsel olarak yapılmasıdır.
Bu termometrelerdeki sıcaklığın barometrelerde hava basıncının uzunluğa donuşturulmesi, tartılarda ağırlığın, hız olcerlerde hızın acıya donuşturulmesi, indikato rlerde kimyasal sureclerin renklere donuşturulmesi olabilir. Ancak bilgisayarlarda kullanılmak uzere yapılan donuşumler de son derece yaygındır.
Sayılabilecek donuşumler icerisinde ısıl direncler sıcaklığı dirence, elektrokimyasal algılayıcılar, kimyasal surecleri gerilime cevirir. Fotoakım devrelerinde ışık şiddetini akıma cevrilir; piroelektrik devreleri termal ışımayı gerilime cevirir. Nem olcerler,nemi kapasitansa donuşturur.
Mikrofonlar da ses basıncını ceşitli elektriksel yapılara donuştururler. Bu aşamada birimlerin kullanılması sorun derece onemlidir. Genelde olcumlerde olculen, olcen kişinin ya da aygıtın atayabileceği kesikli değerlerle olculur.
İki tip hata azaltıcı olcumden bahsedebiliriz. Bunlardan ilki oransal olcumlerdir. Bu tip olcum guc kaynagından kaynaklanan hataları en aza indirgeyebilmek icin kullanılan bir yontemdir. Bu olcumde algılayıcılardan biri cevreye cıkartılırken biri korunur ve tepkilerinin oranına bakılır. İkisini de carpan bir etken varsa bu ortadan kalacaktır. Burada yok edilmek istenen hatalara, bu sebepten carpılarak ortaya cıkan hatalar da denebilir.
Diğer hata azaltıcı olcum tipi diferansiyel olcumdur, yine bir algılayıcı cevre ile iletişime gecerken, biri korunur ancak bu sefer farklarına bakılır, eklenen bir hata tipi varsa (ikisinde birden ortaya ¸cıkan bir hata tipi) bu kaybolacaktır.
Olcum sureclerinde dikkat edilmesi gereken en onemli surec Algıla–Duşun– Davran Dongusu’dur.
Burada uzerinde durulması gereken nokta, olculen ve olcum yapanın aynı cevre icerisinde yer aldıklarıdır. Dolayısı olcum işlemi de olculeni etkilemektedir
Ayrıca doğa olcumler uzerinde karışıklık yaratmaktadır. Doğa sıcaklık ve
miktarın olculmesinde karışıklık yaratırken, insan yapımı olcumlerde de girişim yaratan sinyallerin varlıgı ve materyal sınırlamalar karışıklık yaratmaktadır.
Sıcaklık, doğadaki tum olcumleri etkileyen bir gurultu tipidir. Buna Johnson gurultusu adı da verilir. Tum cihazları etkilemektedir. Bunun en temel orneği direnclerdir. Sıcaklığın etkisi ile rastgele hareket eden elektronlar gerilimde farklılıklar yaratırlar. Johnson Gurultusunun zamana gore ortalaması sıfırdır. Duşuk sıcaklıklarda yine de guc iletimi olabilir.
Anlık gurultu ise akımdaki istatiksel değişimler, elektrik yukunun katsayılara bolunmesi yuzunden oluşabilen bir gurultudur. Akım, surekli bir akışan değildir, kesikli elektronların hareketi ile oluşmaktadır. Akım duşukken veya ornekleme suresi kısa iken bir ornekleme oldukca az miktarda elektron icerebilir.(106 mertebesinde). Bu şekilde bir ornekleme ile diğeri arasında oluşan farklılıklara anlık gurultu denir.
Gunluk hayatta olcumlere etki eden gurultu kaynaklarını tasnif etmek gerekirse şunlar sayılabilir. Titreme gurultusu, bu tumuyle periodik cisimlerin doğasından kaynaklanan bir durumdur, frekans arttıkca bu etkinin kaybolduğu gorulur . Megahertz ve gigahertz mertebesinde gurultu kaynakları olarak televizyon, radyo ve bilgisayarlar, kilohertz mertebesinde gurultu kaynakları olarak hareket halindeki donen makineler,100 hz de guc hatları ve 1 hz’lik otomobil trafiği.
Gurultunun temelinde iki şey yatmaktadır, bunlardan biri doğal sureclerken diğeri ise ideal olanın altında uretim yapabilmek gelmektedir. Genelde daha karmaşık olcumlerde birden fazla belirsizlik kaynağı vardır.
Sonuc olarak ise sınırlı kesinlik ve olcum hassasiyeti elde edilmektedir. Bunun giderilmesinde ise bir cok yol kullanılmaktadır. Bunlar arasında bilim, sanat, tecrube ve bazen ufak hileler gelir.
Sinyal mumkun olan en dar banda alınarak, bu sinyal bandına algılayıcı ayarlanarak bu problemler kısmen cozulebilir. Gurultuyu engelleyebilmek icin
sinyalin bir işaretinin olması, yani modulasyon kullanılabilir. Frekansı arttırarak
1/f gurultusunden kurtulmak, cevrenin gurultulunun yoğun olduğu bolgelerinden uzaklaştırmak, arka plan gurultusunu filtrelemek, modulasyon frekansına c ok yakın bir pencere haric filtreleme yapmak kullanılan yontemlerdir. Aynı şekilde farklı fazda ancak doğru frekansı olan sinyaller de filtrelenebilir.
Veri birleşmesi cok seviyeli, cok yuzlu bir işlemdir; birden fazla kay naktan veri ve bilginin otomatik tanınması, ilişkilendirilmesi, kestirilmesi, ve birleştirilmesinden oluşur. En duşuk seviyede farklı derecede guvenilen olcenlerin sunduğu verilerin ağırlıklı ortalama hesaplanması kadar basit olabileceği gibi , bulanık mantık orneğinde olduğu gibi son derece karmaşık da olabilir.
Hali hazırda kullanılan teknikler ¸sunlardır. Bayes Cıkarımı, Dempster Sch¨afer
Algoritması, Oylamalar, Yapay Sinir Ağları ve Bulanık Mantık.
3 Algılayıcılar
Robot araştırmalarında son derece zengin bir tayfa dağılan algılayıcılar
kullanılmaktadır. Bunların bir bolumu insan temelli iken bir bolumu tumuyle
insana yabancıdır. Ancak en sıklıkla rastlanan şey doğaya uzun bir surecte uyum sağlamış olan hayvanların model alınmasıdır.
Algılayıcıları şu şekilde tasnif edebiliriz.
Manyetik Algılayıcılar
• Pusula
• Dış Uzaydaki Yıldızlardan Gelen Manyetik Alanı Olcen Cihazlar
• AkıKapısı
• Manyeto İnduktif Algılayıcılar
• Manyetik Direnc Algılayıcıları (MR)
• Dev Manyetik Direnc Algılayıcları (GMR) ve Donme Valfları
• Bobin Antenleri
• Hall Etkisi Algılayıcıları
• Manyetik Kesinlik Algılayıcıları
• Nukleer Manyetik Rezonans (NMR)
• Magnetoensefalograf (MEG) & MCG
• Hırsızlığa Karşı Kullanılan Algılayıcılar
İvme Olcerler
• Mikromekanik Yapıda Olanlar
• Silikon Basıcla-Degişir-Direncli Yapıdakiler
• Sarsıntı Olcerler
• Yercekimi Olcerler
• Sismometreler
Basınc Olcerler
• Silikon Zar Yapılı Algılayıcılar
• Basıncla-Degişir-Direncli Yapıdakiler
Sıcaklık Olcerler
• Sıcaklıkla-Değişir-Direncli Yapıdakiler (Termistorlar)
• Silikon Yarıiletkenler
Nem Olcerler
• Honeywell Philips Olcerleri
Işık Algılayıcıları
• Fotometrele
• Morotesi Algılayıcılar
• Kızılotesi Dedektorleri
• Bulut Algılayıcıları
• Parlaklık Algılayıcıları
Eğim Olcerler
• Sıvı Temelliler
Donuş Acısı Olcerler
Gaz Fazı Algılayıcılar
• Koku Algılayıcıları
• Gaz Algılayıcıları
Akustik Algılayıcılar
• Ses Algılayıcıları
• Konuşma Tanıma Cihazları
• Ultrasonik Algılayıcılar
Yataygozler (Ciroskoplar)
• Doner Kutle Sistemleri
• Fiber Optik Sistemler
• Magnetohidrodinamik Sistemler
• Titreşen Catallar, Tekerlekler ve Basıncla Calışanlar
Patlama Dedektorleri Mesafe Olcerler
• Laser
• Ultrason temelli algılayıcılar
Bir algılayıcıyı etkileyen en onemli cevre faktorleri depolama koşulları , kısa ve uzun donemli kararlılık, calışma sıcaklığı ve kendini ısıtmadan kaynaklanan hatalardır.
Algılayıcılar arasında secim yaparken sıklıkla farklı ozellik kağıtları okumak gerekir ve bu noktada dikkat edilmesi gereken birkac şey vardır.
Bircok algılayıcı sadece direncler, kapasitor veya induktorlerden oluşur. Ve aldıkları değerler cevredeki bir ozellikle ilgilidir. Isıl direncler, (thermist¨orler)de direnc¸ sıcaklıkla, nem olcerlerde kapasitans nem ile değişir; yakınlık olcerlerde L yuzeye olan yakınlığa bağlıdır, manyetik direnc olcerlerde direnc manyetik alan akısı değişimi ile değişirken, ışığa bağlı iletkenlerde direnc gelen ışık yoğunluğunun bir fonksiyonudur.
Bircok diğer algılayıcı ise temelde gerilim kaynağıdır, elektrokimyasal algılayıcılar kimyasal sureclere bağlı olarak gerilim kaynağı gorevi ustlenirler, foto voltaik algılayıcıların gerilimleri ışık yoğunluğuna bağlıdır. Manyetik ilmeklerde ise V B’nin zamana bağlı değişimine gore değişir.
Algılayıcının voltaj kaynagı olduğu durumlarda yuksek giriş empedansına sahip bir sistem tercih edilir.
Bircok diğer algılayıcı da akım kaynaklarıdır. Faraday kabı, solar ruzgardan kaynaklanan iyonları toplar. Fotoseller foton/saniye veya elektron/saniye olcumu yapar. Eğer algılayıcı bir akım kaynağı ise arzu edilen duşuk empedans girişi olan bir sistemdir.
Ucuncu bir grup ise icinde bulunduğu cevreden guc ceker, antenler ve mikro- fonlar bu gruba girer. Bunu verimli bir bicimde yapabilmek icin alıcı ile ¸cevrenin empedansının (ozdirenci) ortuşmesi gerekir. Empedans ortuşmesi son derece yaygın bir konudur ve guc transferi ve osilasyon iceren butun uygulama larda karşımıza cıkar.Duz akımda piller ve ampuller arasındaki ilişki, alternatif akımda guc ceviricilerinin calışma prensipleri, ses konusunda amfi-hoparlor eşleştiren transformatorler ve optikte de lenslerin uzerindeki yansıma onleyici kaplama hep bu ilişkiyi kullanır.
Algılayıcı verileri bir ceşit değişken gibi duşunulebilir, ya gerek duyulduğunda sorgulama yontemi ile erişilebilir ya da belli bir olcum yapıldığında algılayıcının bir kesme yapması sağlanır. Bu kesmeyi işleyebilecek bir yapı yardımı ile işlemcinin bu verilere zamanında mudahale etmesi sağlanır.
Bir diğer son derece onemli algılayıcılar, robotların kendileri ile ilgili olcumler yapmalarını sağlayan algılayıcılardır. Bunlardan en temeli enerji seviyesi gostergeleridir.
Pillerin sıklıkla kullanıldığı robot uygulamalarında akım veya gerilim olculerek
pilin enerji seviyesi hakkında bir fikir edinilebilir. Bu şekilde robotun derhal enerji bulmasını sağlayacak bir tavır calıştırılabilir.
Bu konudaki ilginc bir uygulama, Grey Walter’ın kaplumbağalarında gorulur. Robotlardaki guclu ışıktan kacarak zayıf ışık kaynaklarına yonelme gudusu, enerji kaynaklarında azalma olduğunda ışık algılayıclarının da guclu ene rji kaynaklarını zayıf olarak algılamalarına yol acmakta ve şarj noktalarına yonelmelerini sağlamaktadır. Şarj işleminin gerceklemesi ile birlikte ışık kaynağı tekrar guclenmekte ve robotlar şarj cihazından uzaklaşmaktadırlar.
Tıkanma Algısı, bu durumda robot hareket edememekte, ancak motorlar
calışmaktadır. Motorlar, tam gerilimde ve kesilme akımı denen miktarda akım
cekmektedirler. Bu durumun fark edilmesi, sadece robotun işlevini yerine getirebilmesi acısından değil, aynı zamanda motorların ve işlemcinin yanmasının engellenmesi icin de onemlidir.
Bazı motorlarda bunun farkedilebilmesi icin ozel sıcaklık algılayıcıları bu- lunur. Bu duruma mudahale edilmesinde cekingen davranmak gereklidir, zira tekerlerin donmedigi her durum tıkanmaya işaret değildir.
4 Calışma Prensipleri
Aşağıda bazı algılayıcıların calışma prensipleri ve arkalarında yatan fiziksel surecler verilmiştir.
4.1 Koku Algılayıcıları
Şu an icin piyasada insan koku algısına yaklaşan algılayıcılar bulunmamaktadır. Buna en yakın gorulebilecek urun, katı hal temelli ev ici kullanımına uygun gaz kacaklarını algılayan algılayıcılardır. Japonya’da şu an icin bu algılayıcıların kullanımı zorunludur.
Methan, propan, karbon monoksit ve ucucu hidrokarbonlar bu algılayıcıların hassas olduğu gaz gruplarıdır. Bu tip gazlar bir cok cozucunun ucması sonucu
ortama yayılabilirler. Genelde bu tip urunlerdeki algılayıcılar, yakıtlar ve yukseltgenler gibi indirgeyici gazlara hassastırlar. Ayrıca alkoller de yakıt olduğundan ve merkaptanlarda (kotu kokulu kimyasal bileşikler) alkollerle mukayase edilebildiğinden bu tipte algılayıcıların da merkaptanlara duyarlı olmasını bekleyebiliriz. Bu durum aynı tipte katı hal algılayıcılarının alkol olcum cihazlarında da kullanılması ile de desteklenmektedir.
En sık rastlanan katı hal algılayıcısı Taguchi Gaz Algılayıcısıdır. (TGS) Bu eklenmi¸s metal oksittir. Gazları fark etmesini sa˘glayan ¸sey, metal oksit yuzeyde indirgenen bir gazın emilmesidir, bu sırada elektriksel gecirgenliği değ işir ve algılama sağlanır. En sık rastlanan TGS de kalay oksittir. (SNo2 ) Genelde bu oksit, kısmi indirgenmiş bir durumda uretilir ve bu haliyle bir yarı iletkendir.
Eğer bu algılayıcı 400 derece gibi yuksek bir sıcaklığa cıkarılırsa, goreceli oksijen yoklugunda tanecik sınırlarının arasından elektronlar kolayca akabilir. Acık havada ise oksijen kalay dioksit yuzeyde emilir ve parcacık sınırları arasında potansiyel bir engel oluşturur. Sonuc olarak diyebiliriz ki, artan oksijen kısmi basıncı ile elektriksel direnc artar ve indirgeyen gazın kısmi basıncının artmasıyla da direnc duşer.
Detaylar calışma koşullarına da bağlıdır. Algılayıcının sıcaklığı, oksidin fiziksel işlenmesi, tane boyu, paketleme, materyalin kimyasal işlenmesi ozel reaksiyonları katalizleyen diğer metallerin eklenmesi gibi. Genelde bu tip detaylar farklı algılayıcıların farklı modellerde satılma sına yol acar. Her biri farklı bir gaz icin en iyileştirilmiş veya daha genel bir gaz ailesine tepki verecek şekilde genelleştirilmişlerdir. Başarı şansı da bu şekilde, bir sıra, genel amaclı algılayıcıların bir arada tutulması ile arttırılabilir.
Bir uretim veya calışma parametresine sahip olarak hepsi sınırlı bir seciciliğe sahiptirler. Goreceli olarak daha yuksek bir seciciliği elde edebilmek icin bir tanımlama algoritması gereklidir. Genelde problem, tepki fonksiyonlarının uc noktada lineerlikten uzak oluşları ve sıklıkla gorulen capraz duyarlılıkların oluşmasıdır. Gaz A’a olan duyarlılık Gaz B ’e bağlıdır. Bu da yapay sinir ağlarının eğitilmesi gibi algılayıcı ayarlamalarının yapılmasını son derece zor kılmaktadır.
Huzur evlerinde dışkı tutamama problemi ile karşılaşan hastalara yardımcı olmak icin tasarlanan deneysel bir yapay burun tasarımı da şu şekildedir. Bu şekildeki hastalarda, ozellikle geceleri uzun sure dışkı ile olan deri teması deri problemlerine yol acmakta, bunu engelleyebilecek personelin de surekli bulunamaması bu tarz bir aracın işlevselligini arttırmaktadır.
Oncelikle tanımlanması gereken kokuyu bir araya getiren gazların tanımlanması gereklidir. Bu ornekte bu gazlar indole, skatole dimetil disulfid, hidrojen sulfittir.
Olcume mudahale eden gazlar da huzur evlerinde sıklıkla kullanılan amonyak,camaşır suyu, iyot gibi maddelerdir. Amonyağın durumu iki acıdan ilginctir,cunku hem temizlik maddesi olarak hem de idrarın parcalanmasında ortaya cıkan bir madde olarak karşımıza cıkmaktadır.
Hazırlanan aracın ana bileşenleri hava akış kontrolu, ornek buhar urete ci ve incelticisi, bilgisayar tabanlı veri derleyici ve ana kontrol unites idir. Temel ihtiyac bu noktada bilinen koku ile ilişkli parcalara sahip havanın ya ratılması ve algılayıcılara ulaştırılmasıdır.
Bu konuda verilebilecek diğer ornek karıncalarda gercekleşen kemotaksi surecleri uzerine Avusturalya’da yapılan simulasyon calışmalarıdır. (Russel Thiel, Mackay- Sim 1994) Araştırmacılar karınca tavrını birebir taklit edebilen, hem f eromon yayabilen, hem de bunu takip edebilen robotlar geliştirmişlerdir.
Kimyasal bir izi takip edebilen bu sistemler, guvelere karşı kullanılan kafur maddesinden oluşturulan izlere kendilerini uydurabilmektedirler. Uygulama yontemi oldukca direktir, ucucu bir madde olan kafur iceren keceli kal emleri
En sık rastlanan katı hal algılayıcısı Taguchi Gaz Algılayıcısıdır. (TGS) Bu eklenmiş metal oksittir. Gazları fark etmesini sağlayan şey, metal oksit yuzeyde indirgenen bir gazın emilmesidir, bu sırada elektriksel gecirgenliği değ işir ve algılama sağlanır. En sık rastlanan TGS de kalay oksittir. (SNo2 ) Genelde bu
kullanarak iz bırakan robotlar, bir santimlik bir iz bırakarak ilerlemektedirler.
İzlerin takip edilebilmesi iz bırakmaya oranla daha karmaşık bir surect ir. Algılamaya yarayan gerecler birbirinden 50 mm uzaklıktaki iki algılayıcı kafasından oluşur. Bir giriş aracılığı ile algılayıcının hemen altında yer alan hava kutl esi gravimetrik bir dedektor kristalinin uzerinden alınır. Girişin hemen etrafındaki aşağı yonelen bir hava akımı, gelen hava kutlesinin hemen algılayıcının altından kaynakladıgından emin olunmasını sağlar. Dedektor kristali kafuru absorbe edebilecek bir kaplama ile kaplanır, ve kutlesi arttıkca kristalin reso nant frekansı eklenen kafur miktarı ile orantılı olarak değişir.
Bir algoritma yardımı ile koku izi, iki algılayıcı arasında tutulur ve bu şekilde
1,5 saat sonra bile izin surulebilmesi sağlanmıştır.
4.2 Dokunma ve Basınc Algılayıcıları
4.2.1 Basınc Algılayıcıları
Piezoelektrik sozcuğu piezen kelimesi kokenlidir, basınca bağlı voltaj f arklılığı anlamına gelir.Dokunma ile calışan bir algılayıcının sahip olması gereken ozelikler şunlardır: Uyumlu ve dayanıklı bir yuzeye sahip olması, gerekli işleve uygun yuzeysel cozunurluğe sahip olması, gereken işleve uygun kuvvet du yarlılıgına sahip olması, dinamik bir menzil,tekrar kullanılabilirlik, ka rarlılık, ardıl izlem bırakmazlık, sabit tepki ve işleve yonelik zaman cozunurluğu.
PSR ler basınca duyarlı direnclerdir. Bu direnclerin temel ozelliği sıkılma anında alanın ve uzunluğun değişerek direnci değiştirmesidir, dokunma direncleri ise kontak noktalarında alanın değişmesi prensibine dayanır.Ancak yuzey temelli direnclerde gurultu miktarı, hacim temellilere oranla daha fazladır. En basit haliyle daha duşuk boyutta hata oranı daha fazladır.
Genelde basınc¸ ve sıcaklık ile oluşan elektrik her zaman bir aradadır. Bunun sebebi elektriksel yuklerin materyal duzenleme esnasında ayrılmasıdır. Kayıplar yuzunden bu etki gecişlidir, sistemi kararlı kılmak icin kayıplar kasten arttırılır, bu şekilde aracın dp/dt e tepki vermesi sağlanır. Yuksek gerilimde akım gecmez
Basınc¸ olcen algılayıcıların calışma prensipleri basınc-voltaj, gerilim-şekil değiştirme şeklindedir. Bu algılayıcılarda pratik olarak kullanılan malzemeler şunlardır:
Quartz kristal eksenlerden kesilerek piezo elektrik etkisi artırılırken pyro elek- trik etkisi en aza indirgenir. Az ama kararlı bir etkisi vardır.
ZnO gibi ceşitli seramikler, ozellikle mikro ve mini buyukluklerde imal edilmiş urunlerde kullanılırlar.
Polivinildene difluoride gibi plastikler, ¨ozellikle denizaltı sonar ileticilerinde kullanılır.
Bu yontemlerle 10 A mertebesinde bir gerilim elde etmek mumkundur ancak yuksek empedanslı araclarla calışmak gereklidir.
4.2.2 Dokunma Algılayıcıları
Dokunmaya dayalı algılama iki konuda yarar sağlamaktadır. Tanımlama ve yer bulma. İlki dokunarak bir cismin varolan cisimlerle karşılaştırılması iken, ikinci yontemde uzakta bir cismin yerinin tespit edilmesi soz konusudur. Bu konuda onemli bir tartışma vardır, ancak tanımlama icin goruşun daha gelişmiş ve temelde daha uygun bir algı olduğu soylenebilir. Goreceli yer bulma konusunda, dokunma algısı uygun bir algıdır. Bu sebepten bir kez daha kayma algısı zor oluşuna rağmen gercekleştirilmesi gereken bir algı tipidir.
Yakın alan hissi algılayıcıları, dokunma algılayıcılarının yokluğu yuzund en yaratılmış, genelde japon kokenli araclardır, 1 cm’nin altında tarama yaparak cisim tanıma amaclı kullanılırlar. Dort ayrı şekilde uretilmiş şekillleri bulunabilir.
Kapasitifler Dielektrik ve yalıtkan materyallerin tanınması icin en uy gun
yapıda olanlardır.
Enduktifler Metaller ve gecirgenler icin kullanımı uygundur.
Optik Temelliler Basit bir alıcı verici duzeneğinden oluşurlar.
Akustikler Temelliler Daha uzun menzil icin kullanılabilecek yapıdadırlar.
Bunların haricinde bu tip algılayıcıların fiber optik yığınları ve cd player parcaları kullanarak odaklanma temelli calışan urunler gibi daha az kabul gormuş şekilleri de vardır.
4.2.3 Dokunma Ekranları
Bu yonde yapılan literatur, robotlar ve tıp alanında gelişmiştir. Bu ¸sekilde bir sistemin ihtiyacı bir kontrol dongusunun kapatılması ve uzaktaki bir kullanıcıya geri bildirim yapılmasıdır.
Dokunma Ekranlarının ¸calı¸sma prensiplerini aktarmadan once ekranlar ile algılama arasındaki gerekliliklerin belirtilmesi gerekir. Burada kullanılabilecek iki ornek vardır. Televizyon ve telefon analojisinde doğal goruntu, yaratılan algılayıcıya ikincildir. Elden geldiğince iyi bir hoparlor yapılır ve buna uygun mikrofon eniyileştirilir. Televizyonda da benzer bicimde alıcı olabildiğince iyi
gisayar teknolojisinin değişmesi ile bu yaklaşım da değişmektedir.
Radar ve sonar analojisi ise bundan farklıdır.Bu durumda elde edilen goruntu guclu bir algılayıcıya oranla ikincildir. İlk elde edilen ham veri tepeler, zaman sinyal duzleminde sarsıntılardan oluşur. İnsan merkezli gostergelerin geliştirildigi doneme kadar uzmanlar tarafından bu goruntuler incelenerek cıkarımlar yapılıyordu. Dokunma ekranları deriyi uyararak dokunma hissi yaratırlar. Deri ozelikle salınımlara, basınc dağılımlarına ve sıcaklık değişimlerine duyarlıdır. İlk bu yondeki calışmalar gorme engelliler icin okuma yardımı olarak uretilmişti.
Titreşimler, yuzey desenini, kaymaları, carpmayı, ve delinme hissini ver e bilirler. Genelde kullanılan yontemler piezoelektrikler, selenoidler, şekil hafıza alaşımlarıdır. Basınc dağılımları ise uzaysal dağılımları verirler. Algısal cozunurluk icin onemlidirler. Ancak ufak bir alana fazla miktarda yerleştirmek zordur.
Diğer dokunma ekranı modelleri ısısal olanlar ve kayma etkileri icin d onen disklerdir. Kayma algısı, bu tip algılayıcılarda gercekleştirilmesi arzu edilen bir ozellik olmasına rağmen yeterince iyi tanımlanamamıştır. Kayma oncesi uygulanan kuvvet kullanılarak bu kısmen de olsa sağlanabilir. Optik olarak elastik bir derinin gerilmesinin olculmesi umut verici bir yontem olsa da şu an icin yeterli gorulmemektedir.
4.2.4 Anahtarlar
Anahtarlar belki de en basit yapıdaki algılayıcılardır. Elektriksel ya da
elektronik duzlemde, herhangi bir şekilde verinin işlenmesine dayanmaksızın calışırlar. Temel aldıkları genel yapı, acık veya kapalı bir devrenin varlığıdır. Anahtarlar bir cok şekillerde kullanılabilir. Bunlar dokunma algılayıcıları, sınır algılayıcıları ve donuş sayacları, odometrelerdir.
Anahtar temelli dokunma algılayıcıları, herhangi bir başka nesneye dokunul- ması durumunda aktif olurlar. Bu şekilde robotun bir duvara carpıp carpmadığı ya da bir nesneyi yakalayıp yakalamadığını belirlemek mumkun olur. Bunların kedilerdeki “bıyıklar” gibi son derece değişik uygulamaları olabilir.
Sınır algılayıcıları, bir mekanizmanın varabileceği son noktaya varıp va r- madığını kontrol ederler. Orneğin acılabileceği son noktaya gelmiş olan bir kavrayıcının bu şekilde gereksiz yere zorlanması engellenmiş olur.
Bazı donuş sayacları, belli bir şaftın verilen bir zaman surecinde ne kadar donduğunu bir anahtarın acık/kapalı durumları arasındaki gecişini sayarak yapar.
4.2.5 Bukulme Algılayıcıları
Bukulme algılayıcılarına verilen bir diğer ad da direnc temelli pozisyon algılayıcılarıdır. Bu sistemler algılayıcı metal yuzeyin bukulmesi ile direnc değerlerinde değişikliğe uğrarlar. Direnc bukulme miktarı ile birlikte artar. Ancak dikkat edilmesi gereken bir cok algılayıcının aksine kullanımın bir bukulme algılayıcısında yorulmaya yol actıgıdır. Uzun surelerde kırılma gozlemlenebilir. Ancak bir cok algılayıcıya oranla cok daha dayanıklıdırlar.
4.3 Ses Temelli Mesafe Algılayıcıları
Duyma eşigi, kulağın fark edebileceği en duşuk basınc değişikliğine verilen addır, bu değer atmosfer basıncına 10−9 bir orana sahiptir. Acı eşiği ise bunun 105 katı buyukluğunde ancak yine de atmosferik basıcın binde biridir. Bu sınır gecildiginde kalıcı sağırlık gercekleşir. Duyma algısının bu denli geniş bir alana yayılmış olması yuzunden olcumler logaritmik bir cetvelle desibel mertebesinde yapılır.
Ses gucu her yonde harcanan ses gucunun toplamıdır. Watt cinsinden olculur. Ses yogunlugu ise bir birim alan uzerindeki enerji akı¸sına verilen addır. Birden fazla kaynak olduğunda logaritmik toplama işlemi yapılır, buna uygun ol arak iki eş kaynak ses gucu seviyesinde 3 db lik bir artışa yol acarlar.
Ses kullanarak mesafe olcumleri yapılması mumkundur. Bunun icin once bunun altında yatan temel prensiplere bakılmalıdır. Farkedilen sinyal, yayınlanan sinyal ile dedektorun impuls tepkisine eşittir. Noktasal bir kaynaktan yayılan
Cizgisel bir kaynakta ise enerji 1/z ile yayılırken dalga genliği 1/z2 dir. Alansal bir kaynaktan yayılırken ise eneri ve dalga genliği mesafeden bağımsızdır. Ancak uzak mesafeden belli bir alana sahip bir kaynak, noktasal kaynak gibi algılanır ve 1/z2 yine gecerli olur. Uzun mesafelerde sinyal noktasalmışcasına değer kaybeder.
Bunlara ek olarak uzak mesafelerden sonlu bir kaynağın dalgasınırı yuzeysel dalgalar gibidir. Kısa mesafe değişiklikleri icin sinyal mesafeden bağımsızdır.
4.3.1 Ultrason Temelli Mesafe Olcumleri
Bu tip sistemlerde bir alıcı ve bir verici veya bazen iki i¸slevi bi rden g¨oren bir alıpverici olacaktır. Elektrostatik bir calışma prensibi olan bir membran (Polaroid makinalarda buna benzer bir duzenek vardır ve 50 ile 6 khz arası calışır) gereklidir. Buna alternatif bir yontem olarak basıncla-değişir-elektriksel polimerler (pvdf ) veya seramikler kullanılabilir.
Bu sistemde birden fazla sefer paketler yayımlanır ve ekonun alındığı
zaman olculur.Bu zamana ucuş zamanı da denir.Bu zamanın mesafelerin olcumunde kullanılmasında ses hızının bildiğimiz değerinin değişmediği ya da cevresel sıcaklığa bağlı olarak ihmal edilebilir bir bicimde değiştiği varsayılır. Genelde tam olcum yapabilmek icin uyan bir filtre kullanılması gereklidir ancak genelde bu yontem kullanılmaz ve belli bir sınır gectiği zaman ekonun tespit edildiği bir yontem tercih edilir.
Genelde bu yontemle duvarlar kırık yaylar olarak gozukecektir. Eğer uyan bir filtre kullanılırsa gelen ve giden sinyallerin birleşimi alınır. Bu şekilde bir goruntu elde edilir. Ancak bu sıklıkla başvurulmayan bir yontemdir. Bu sistemde karşılaşılacak objeler şunlardır:
Duvarlar ve duz dikey yuzeyler: duvarlar akustik yansıtıcılar olarak davranırlar.
Koşeler: duvarların buluştugu icbukey dihedral dik acılar. Tekli enerji ileten bir arac koşeleri duvarlardan ayıramaz.
Kenarlar: dışbukey dihedral dış acılar. Cizgisel kaynaklara karşı alan kaynakları gibi davranırlar.
Ultrasonla mesafe olcumunde deki ana dezavantaj nesnelerin yuzeyinden gercekleşen yansıma ile ile ilgili problemlerdir. Buna aynasal yansıma adı da verilir. Yansıma yonu gelen ses dalgasının yuzeyle yaptığı acıyla ve yuzeyin şekliyle ilgilidir. Geliş acısı ne kadar ufak olursa, sesin yansıma yapmadan yuzeyi sıyırması ihtimali o kadar yukselir, ve bu ¸sekilde hatalı bir uzak mesafe olcumu yapılır. Bu duruma aynasal denmesi sebebiyse, kaygan yuzeyler, yansıtıcı ozellikleri ile bu sorunun buyumesine yol acarlar. Daha kaba yuzeylerde ise duzensiz yansımalardan birinin geri donme ihtimali daha yuksektir.
Uzak mesafelerde ise olcumlerin kesinliği buyuk oranda duşecektir, bunun sebebi yanlış olcumlerin donmesi ihtimalinin yuksek olmasıdır. Bu dezavantajlarına rağmen ultrason olcumleri hareketli robot uygulamalar ında sıklıkla uygulanmaktadır, bu uygulamalar arasında ic mekan ve dış mekan haritalarının cıkarılması da yer almaktadır.
Ultrason kullanarak mesafe olcumleri yapma fikri temelini doğadan alır. Yarasalar yer tayin etmekte, goruntu yerine ultrason kullanılar buna ekolokasyon denir, ağızlarında veya bazen burunlarında (nal burunlu yarasalar) bulunan bir organ yardımıyla insan yapımı sonarlara oranla son derece karmaşık bir şekilde, yonlerin tayin ederler. Bu şekilde yuvalarını yaptıkları mağaralarda, yuzlerce hemcinsleri arasında yonlerini bulabildikleri gibi, deniz yuzeyine santimetre mertebesinde bir yakınlıkla ucan bir kelebeği bile tespit edebilirler.
4.3.2 Ultrason Goruntuleri
Sesin kan ve vucutta yol alırken hızı sabit değildir, dolayısı ile uretilmiş araclar aracılığı ile kesin olcumu de makul değildir. Ancak ortalama değerler ile calışmak bile doyurucu sonuclar verebilir. Bu kıvalitatif olcumler, hastalık teşhisi icin kullanılır. Ancak kesinlikle goruntu tabanlı beyin cerrahisi icin kullanılmaz, bu tarz bir iş icin 1 mm mertebesinde hareket kesinliği ve 0.1 mm mertebesinde uc¸ nokta hassasiyeti gereklidir. Dokuların, derinin, yağın ve kasların akustik ozelliklerinin goz ardı edilmesi bunu mumkun kılmamaktadır.
Ultrason olcumlerinde ozel bir bolge incelenip duruma uygun ayarlama imkanlarının olup olmadığına bakılabilir. Burada cıkacak sorun birden fazla paralel homojen katman varlıgı, bir katmanda sesin hızının belirlenmesi zorluğu ve kalınlıgı azalan katmanlardır.
4.4 Temel Yon Bulma Sistemleri
Tarihten gunumuze bir cok yon bulma yontemi geliştirilmiş ve kullanılmı ştır. Bunlar temel olarak iki gruba ayrılabilir, kerteriz noktaları kullanmak ve icsel metodlara başvurmak. Kerteriz noktaları son derece kesin olabilirler, ancak cogunlukla erişilebilir değildirler. İcsel metodlar, yer değiştirmeye yonelik ve acısal ivmelerin kaydının tutulması yontemleridir, avantajı her zaman erişilebilir olmaları iken dezavantajı hataların birikmesidir. Suruklenme denen durmda sistematik hatalar lineer olarak birikir ve bu da gurultuye oranla dah a fazladır. Gurultu zamanın koku ile birikir.Burada dikkat edilmesi gereken hareket edilmese bile suruklenmenin birikmesidir.
Kerteriz noktalarının kullanımı oldukca eski bir fikirdir, once yer işa retleri ardından da deniz fenerleri bu iş icin kullanılmıştır. Şu anda da kullanılan uzun mesafe yon bulma sistemleri vardır. (LORAN) Bunun icin ikili senkronize vericiler kullanılır birisi efendi, biri kole gorevi gorurler.
İkili vericileriden gelen mesajlar arasındaki zaman farkı yeri bulunmak istenen nesneyi bir hiperbol uzerine yerleştirir. Bir diğer ikili, bulunabileceği nokta sayısını 4’e indirir. O nceki bilgiler veya bir diğer ikili yardımı ile kesin yer bulunabilir. Bu yontem amerikan kıyılarında uygulanır ve 0.25 millik bir alanda kesindir, 50 metrede bir de tekrar edilebilir.
4.4.1 Dunya Yer Bulma Sistemleri (GPS)
GPS Amerika’nın 1960’da başlattığı 24 uydudan oluşan bir sistemdir. Her bir uydu yedekleri ile birlikte 12 saatlik yorungelerde bulunur. Zaman ve kimlik bilgileri ile yorunge parametreleri hakkında duzenli yayın yaparlar, Boy le bir sistem her uyduda son derece iyi saatlerin olmasını gerekli kılar. Uyduların kimlik bilgilerinden de yorungeye dair bilgiler kolayca alınabilir. Eğer bir GPS aygıtı uc uydu ile iletişim kurabilirse enlem, boylam ve zaman bilgisi alabilir. Bir dorduncu ile yukseklik bilgisi de alınabilir.
Ana usleri colorado da olan 3 yer anteni ile, dunya cevresindeki 5 g ozlem istasyonu sayesinde bu sistem calışmaktadır. Bu usler yorungeye dair parametreler ile ilgili olcumler yapıp duzeltmeler yuklerler. Bu amerikan resmi saati ile uydulardaki saatlerin senkronizasyonunu sağlar.
GPS’e paralel bir rus sistemi vardır: GLONASS (Global’naya Navigatsion- naya Sputnikovaya Sistema) bu sistem 53 uydudan oluşur, onlarda GPS uyduları gibi 12 saatlik yorungelerde hareket ederler. Piyasada iki sistemi de destekelyen
alıcılar bulmak mumkundur. İki kademeli sinyal edinimi soz konusudur:
CA Kodu Kaba edinim, sivil erişime acıktır, SPS Standart Pozisyon Servisi olarak adlandırılır. 100 metreye kadar hata yapabilen bir sistemdir, 2
Mayıs 2000 de son verilmiştir.
P Kodu Kesin Pozisyon Servisi PPS olarak adlandırılır ve halkın kullanımına kapalıdır. Bir kac¸ santime kadar kesin bilgi verebilmektedir.
P Kodu halka kapalı olmasına rağmen, ilginc bir yontemle ondan faydalanmak mumkundur. Bu yontemde bilinen ve bilinmeyen noktalarda sinyal faz farkı karşılaştırılır. Gizli L2 ve L1(CA) sinyali kullanılabilir. Sinyali deşifre etme ihtiyacı olmadığından bu mumkundur. L1-L2 sinyali arası fark başka turlu duzeltilemeyen iyonosferden kaynaklanan gecikme etkilerini giderebil ir. Bu şekilde 1mm’e kadar kesin bilgi alınabilir. Ancak bu yontemde yukseklik tipik olarak daha kotu sonuclar verecektir cunku geometri bu tarz ucgenler kullanarak yapılan yer saptamalarda dikey duzlemde kotu sonuc vermektedir.
GPS de ta¸sınan bilgi miktarı son derece sınırlı olduğundan uydu antenlerine oranla dar bant kullanarak gurultuden kurtulunabilmektedir. Kodlama yontemi ise fazla miktarda ek bilgi icerdiginden gurultuden oluşan hatalar buyuk oranda tamir edilebilir.
4.5 Atalet Algısı
Atalet algısı iki parcadan oluşmaktadır ivme algılanması ve acısal hız algılanması. İvme algısının sağlanması icin en sıklıkla ornek kutle adı verilen bir arac kullanılırken acısal hız belirlenmesi icin yataygozler (ciroskop) kullanılmaktadır. Lazerler de bu alanda onemlidir. Ring lazerler, fiber optikler ve fiber optik algılayıcılar da bu alanda kullanılmaktadır.
Tanım olarak atalet algısı, başlangıc pozisyonu verildiği durumlarda pozisyon
ve başlangıc yonunun, hız ve algılayıcılar aracılığı ile bulunmamasıdır. Algılayıcılar bu yontemde lineer ivme, pozisyonun değişiminde artışlar, ve acısal hız bildirmektedir. Kullanılan yontemler şunlardır:
4.5.1 İntegral alınması
İvme sayesinde hız duzenlebilir, hız bilgisi sayesinde de pozisyon bilgisi duzenlenir.
Acısal hız bilgisi aracılığı ile de yon bilgisi guncel tutulur. Zor olan şey algılayıcıların ortalaması sıfır olmayan gurultu yuzunden hata yapmalarıdır, ki kimi zaman bu t3 mertebesinde buyur.
İki sistem kategorisi vardır, bunlardan ilki platform sistemleri diğeri ise bil- gisayarlı sistemlerdir. Birincisinde aracın icerisine yerleştirilmiş olan bir platform sabit bir durumda kalırken, arac, icerisinde bulunduğu dunyada hareket
Diğer sistem de ise parcalar ve mekanik duzenek, yerini soyut bir mod ele bırakır. Ancak bu sefer ayarlama ihtiyacı ortaya cıkar. İkisinin de kendine gore avantajları ve dezavantajları vardır. Platform sistemlerinde parcalar gercekten hareket ettiğinden olcum yapmak cok daha kolay olacaktır, ancak karşılıklı duyarlıklar cıkabilir, mesela bir sarkacın herhangi bir acıda durması x-y duzlemindeki ivmelenmeye daha duyarlı olmasına yol acabilir.
Diğer sistemlerde ise hareket etme meyili algılanır, bu bir kontrol si stemin iletilir ve bunu karşılayacak bir sistemle dengelenir. Bu karşılıklı duyarlılıkları giderir, mekanik parcaların varolmasını da gerektirmez ancak olcum onces i iyi bir kalibrasyon yapılması gereklidir.
4.5.2 O rnek Kutleler
Bunlar minyatur ivme olcerlerdir. Genelde quartz kullanılır (basıncla-değişir - elektrik ozelliklerinden dolayı). MEMS sistemleri icsel olarak basıncla-değişir- direncli veya kapasitiftirler. MEMS (mikro elektro mekanik sistemler) ticari olan teknoloji ince bir Si zarı yaratıp onun hareketlerinin gozlemlenmesi ustune kuruludur. Bu şekilde basınc algılayıcıları ve ivme olcerler yapılmaktadır.
4.5.3 Ciroskoplar
Ciroskop donme eksenini değiştirmemek konusunda bir direnc gosterir, son uc olarak değiştirmeye başladıgında da teorisi hakkında bilgi sahibi olanla rı bile şaşırtacak ¸sekilde bunu yapar. İlgi cekici olan şey ki kolayca anlaşılması mumkun değildir, eklemin donuş ekseni ilerlemeye paralel değil diktir. Eklem yonunde hareket etmektense ona dik hareket eder.
4.5.4 Lazerler
Uc prensibe dayanırlar salınım arttırma, secilim ve geri besleme. CW(Surekli Dalga) ve atımlı lazerler vardır. Gaz boşalması, katı hal ve yarı iletken lazerleri vardır.
O ncelikle ışıgı arttıran bir ortam sağlanır. Gaz boşalımı, başka renkte bir ışık yardımı veya nukleer patlama ile uyarılma sağlanır, buna optik pompalama denir. Bu şekilde ışık arttıran ortam optik bir resonator icerisine konur, genellikle bu icbukey bir ayna ciftidir. Doğru yonde ilerleyen bir foton, resonator icerisinde hapis kalır, birden fazla eş foton elde edilir.
Bu şekilde elde edilmiş ışığın bir miktarı aynaların mukemmel olmaması sebebiyle dışarı kacar.
4.6 Goruntu Algılayıcılar ve Işık Algılayıcıları
Temel ışık algılayıcıları bir fotoselin uzerine duşen ışık miktarını olcmektedirler. Sıklıkla ışık algılayıcıları direnc temelli olarak uretilirler ve ışık miktarı algılayıcının direncini etkiler. Bu şekilde uretilmiş algılayıcılarda fotoselin direnci parlakca aydınlatıldıgında duşuktur, karanlıkla birlikte artar. Aslında bu şekildeki ışık algılayıcılarının, karanlık algılayıcıları olduğunu soylemek de mumkundur.
Işık algılayıcıları ışık yoğunlugunu, yani mekanın ne kadar karanlık/aydınlık olduğunu, farklı fotoseller arasındaki aydınlık farklılığını ve aydınlıkt aki ani değişiklikleri olcebilirler. Bu olcumler esnasında dikkat edilmesi gereken ışık algılayıcılarının farklı şekilde korunabileceği ve farklı noktalara odaklanabileceğidir. Bir ışık algılayıcısının yonu ve robot uzerindeki konumu olcumler uzerinde buyuk etki yapabilmektedir.
Olcumlerde cevresel ışık yayınlanan ışıkla karışabildiğinde sorun cıkartabilmektedir. Bu problemin uzerinden gelmenin bir yolu module edilmiş ışık kullanmaktır,bu
yontemde yayınlayıcı hızlı bir bicimde acılır ve kapanır. Bu şekilde uretilen bir sinyalin algılanıp cozumlenmesi, aynı frekansa ayarlanmış bir demodu lator sayesinde guvenilir ve hızlı bir bicimde yapılabilir. Bir dedektorun ayarlanabilmesi icin peşpeşe gelen yanıp sonmeleri te spit etmesi yeterlidir, bu şekilde kendini karşıdaki ışıgın frekansına ayarlayabilir.
Kızıl otesi ışınların module edilmesi fikri sıklıkla kullanılmaktadır, b unun en iyi ornegi evlerde kullanılan uzaktan kumandalardır. Module edilmiş ışık algılayıcıları basit ışık algılayıcılarına oranla daha guvenilir olduklar ından, bir cismin varlıgının farkedilmesi, mesafe olcumu gibi gorevlerde tercih edilmektedirler.
4.6.1 Polarize Isık Algılayıcıları
Polarize ışık algılayıcıları basit fotosellerden yaratılır. “Normal” bir kaynaktan yayılan ışık polariteye sahip değildir. Ancak bu kaynağın onune polarize edici bir filtre kondugunda sadece bu filtreye ozgu yuzeyde salınan ışık dalgaları bu filtreyi gecebilir. Bu şekilde elde edilen ışık tekrardan filtrelenebileceği icin faydalıdır. Bu tarz bir algılayıcı uretmek icin bir yayınlayıcının oonune bir filt re konur ve aynı tipte veya başka bir filtre de fotoselin onune yerleştirilir.
4.6.2 Yansımaya Dayalı Optik Algılayıcılar
Yansımaya dayalı optik algılayıcılar bir verici ve bir dedektorden oluşur. Bu ikisinin birbirine olan yerle¸simine bağlı olarak iki tipe ayrılırlar. Yansıma Algılayıcıları ve Işın Kesilmesi Algılayıcıları. Genelde verici ışık yayan bir diyot, bir led’dir ve alıcı da bir fotodiyod veya fototranzistordur.
Yansıma algılayıcılarında verici ve dedektor yan yana yerleştirilir ve araya ayırıcı bir yuzey konur. Bu şekilde nesneler onlardan dedektore yansıyan ışık sayesinde fark edilebilir. Işın Kesilmesi Algılayıcılarında ise verici ve dedektor karşılıklı yerleştirilir ve cisimler yayınlanan ışının kesilmesi sonucu fark edilir.
Bu ¸sekilde hazırlanan algılayıcılar nesnelerin fark edilmesinde, nesne mesafelerinin olcumunde ve yuzey ozelliklerinin algılanmasında kullanılır. Sonuncudan kasıt yuzeyde yer alan bir bandın veya işaretin takip edilebilmesi ve bulunmasıdır. Diğer kullanım olarak da duvar ve sınırların takip edilmesi, bar kod okunması ve optik olarak donuşlerin algılanmasıdır. Bu yontemde de şaftın boyanması soz konusudur.
Yansımaya dayalı algılayıcılarda karşılaşılabilecek bazı problemler vardır . Işık yansıması yuzeyin rengine ve bir cok diğer ozelliklerine bağlı olarak ceşitlilik gosterir. Aydınlık bir yuzey, ışığı karanlık bir yuzeye oranla daha iyi yansıtır ve bu sebepten karanlık yuzeyler algılanamayabilir. Bu yuzden bu yontemle karanlık cisimlerin algılanması daha az guvenilir bir yontem olabilir. Cisim mesafelerinde ise aydınlık cisimler aynı mesafedeki karanlık cisimlere oranla daha yakın gozukebilirler.
Bir diğer gurultu kaynagı da cevrede varolan ışıktır. Yapılabilecek en iyi şey cevredeki ışıgın miktarının algılayıcı olcumunden cıkartılmasıdır. Bu şekilde cevresel ışıgın miktarı değil sadece yansıyan ışığın miktarı olculebilir . Daha iyi olcumler yapabilmek icin iki veya daha fazla algılayıcı kullanılır, bunlardan sadece birinde ışık yayınlayan bir unite bulunur. İki olcum arasındaki fark cevresel ışıgın miktarını verecektir. Bu işleme algılayıcı ayarlaması denir.
Cevresel ışık da surekli değiştiğinden ayarlamaların sıklıkla yapılması gerekebilir.
Işın kesilmesi algılayıcıları farklı yapıdaki bir basit alıcı ve verici ¸cifti ile uretilebilir. Bunlar bir fotoğraf flaşı ampulu ve bir fotosel; bir kırmızı LED ve bir gorunen ışıga duyarlı fototranzistor veya kızıl-otesi alıcı-verici ciftleri olabilir.
4.6.3 Donuş Sayacları
Donuş sayacları hareket halindeki bir aksın acısal donuşunu pozisyon bi lgisi ve hız cinsinden olcebilen araclardır. Bunlardan hız olcerler bir aracın tekerleklerinin ne kadar hızla donduğunu olcerken, odometreler de toplam donuş sayısını tutarlar. Kısmi veya tam bir donuşu kaydedebilmek icin donuşu gercekleştiren parcanın bir şekilde işaretlenebilmesi gereklidir. Genelde bu da, donen cisme bir disk takılması ve yuzeyinin centiklenmesi ile elde edilir. Diski yuzeylerine bir alıcı verici cifti yerleştirilir ve centikler aralarından gecerken sayac bir arttırılır.
Eğer disk uzerinde bir centik varsa, bir tur tamamlandığı sırada kaydedilir. Bu şekilde bir duzeneğin faydası, sınırlıdır, cunku cozunurluk duşuk olduğundan fark edilebilecek en duşuk birim tam bir donuştur. Ayrıca gurultu yuzunden bazı donuşler tumuyle gozden kacabilir. Bu yuzden genelde disk uzerine birden fazla
centik atılır ve detektor uzerine gelen ışık kaydedilir. Diskin uzerine centikler acmaya alternatif olabilecek yontemse diskin uzerine ışığı tumuyle soğuran bir boyayla ve yansıtan bir boyayla cizgiler cizmek ve yansımayı olcmektir. Bu sistemde verici ve alıcı diskin aynı tarafına yerleştirilir.
İki yontemde de algılayıcının cıktısı ışık yoğunluğunun bir dalga fonks iyonu olarak verilmesidir. Bu fonksiyonun dalga tepeleri sayılarak hız değerine ulaşılabilir. Burada dikkat edilmesi gereken donuş sayaclarının pozisyon olcumleri arasındaki farkı kullanarak hem pozisyon hem de acısal hız olcumu yaptığıdır.
Aracın hızının olcumu icin ise ya aktif bir tekerlekten olcum alınarak ya da robot tarafında suruklenen pasif bir tekerleğin ilerleyişi olculerek sağlanabilir. Sadece hız ve pozisyon bilgisi kullanılarak gorunurde karmaşık işler yapılabilir, bunlar arasında duz bir cizgide ilerlemek ve belli bir miktar donmek sayılabilir.
Bu tip olcumlerde rastalanan hatalar arasında tekerleklerin kaymasıki buna etkileyici gurultusu/hatası diyebiliriz ve cark mekanizmasındaki kaymalar ve tepmeler gelir. Donuş sayacları aracılığıyla belli bir oranda geri bildirim alınsa da belli oranda hata kacınılmazdır.
4.6.4 Dik Şaft Olcumleri
Donuş yonunun belirlenmesi bir cok kereler gerekli olabilir. Orneğin eğer tekerleklerin yonu aniden değişirse robontun bunun farkında olması arzu edilen bir ozelliktir. Bilgisayar Mouselarında da bu sistem kullanılır. Bu yontem temel ışın kesilmesi yonteminin iki algılayıcı kullanılarak farklılaştırılmış bir şeklidir. Adını da algılayıcılardaki vericiden kaynaklanan veri akışında 90 derece lik bir faz farkı olmasından kaynaklanır.
[B]Bir onceki adımdaki cıktı ile iki kodlayıcının cıkışları karşılaştırılar ak yon değişimi olup olmadığını anlayabiliriz. Eğer iki unitede her zaman biriminde orneklenirse sadece birinin durum değiştirdiği gozlemlenir (acıktan kapal ıya), bunun sebebi aralarındaki faz fark&#