RoboCup, 1997 yılından beri her yıl farklı bir ülkede düzenlenen, olimpiyat ölçeğinde yarışmalar ve bir sempozyumdan oluşan bilimsel bir organizasyondur. Her sene RoboCup’ı düzenlemek isteyen ülkeler birer adaylık dosyası hazırlayarak Uluslararası RoboCup Federasyonu‘na sunar ve çok aşamalı bir eleme süreci sonucunda seçilen ülke RoboCup’ı düzenlemeye hak kazanır. 2011 RoboCup Organizasyonu’nu İstanbul’a alabilmek amacıyla başkanlığını Boğaziçi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dekanı ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü öğretim görevlisi Prof. Levent Akın ile yine Bilgisayar Mühendisliği Bölümü’nde doktora çalışmalarını sürdürmekte olan ağabeyim Çetin Meriçli ve bendenizin yapmakta olduğu organizasyon komitesi olarak çok ter döktük ve aralarında RoboCup’a katılım konusunda Türkiye’den çok daha aktif olan İran’ın da yer aldığı pek çok aday ülkeyi geride bırakarak RoboCup’ı ülkemize getirmeye hak kazandık. Bugüne kadar sadece ABD, Japonya, İtalya, Fransa, İsveç, Avustralya, Portekiz, Avusturya, Almanya, Çin ve Singapur’un bu organizasyona ev sahipliği yapmış olduğu düşünülecek olursa Türkiye’nin bu bağlamda çok özel bir konumda olduğunu söyleyebiliriz.

RoboCup başlangıçta robot futbolunu standart bir problem olarak alıp hedefini “17 Temmuz 2050 günü tam özerk, insansı robotlardan oluşan bir takımın FIFA kurallarına göre oynayarak o yıl Dünya Kupası şampiyonu olacak takımla futbol oynayıp yenmesi” şeklinde belirlemişti. Takip eden senelerde futbola ek olarak afet sonrası arama-kurtarma ve gündelik yaşamda kullanılacak servis robotları kategorilerinde de yarışmalar yapılmaya başlandı. Bu kategorilerin bazılarında yarışmacılar hem robotları inşa edip hem yazılım geliştirirken bazı kategoriler sadece benzetim ortamında, bazı kategoriler ise insansı robot Nao gibi standart robot platformları üzerinde yazılım geliştirme ve yarıştırma bazında yapılmaktadır.

Senelere göre bir parça değişmekle birlikte RoboCup dünyanın 40′tan fazla ülkesinin en iyi üniversitelerinden 2000′in üzerinde araştırmacıyı, Junior liglerinde yarışan gençler de göz önüne alındığında 3000′den fazla katılımcıyı ağırlar. Çok popüler ve prestijli bir organizasyon olduğundan pek çok aday takım yarışmalara katılmak için yarışmak istedikleri liglerin Teknik Komite’lerine genelde içinde takımın konu ile ilgili araştırmalarını detaylıca anlatan bir rapor ve robotlarının ve/veya yazılımlarınn mevcut durumunu gösteren bir video bulunan bir başvuru paketini gönderip elemelere dahil olurlar. Bu başvurular Teknik Komite üyeleri tarafından değerlendirilir ve belirli sayıda takım bu ön eleme sürecini geçip yarışmalara katılma hakkı kazanır.  Dolayısıyla özellikle son dönemde medyamızda yer alan RoboCup temalı haberlerdeki “X takımı RoboCup’a katılacak”, “Y takımı robot dünya kupası finallerine gidiyor” gibi ifadeler görürseniz pek aldanmayın, çünkü az önce açıklamış olduğum gibi RoboCup’a katılmak için sadece istemek değil aynı zamanda bilgi, beceri, ve donanım açısından bu işte gerçekten çok iyi olmak gerekiyor. Öte yandan liglerin Teknik Komite’leri 2011′de yarışacak takımları henüz seçip ilan etmiş değil (en azından üyesi olduğum Standart Platform Ligi Teknik Komitesi’nde oylama hala devam etmekte, sonuçlar ise 17-24 Aralık 2010 haftası takımlara bildirilecek). İran’da RoboCup temalı projeler üzerinde çalışan 400 civarında takım olduğu düşünülürse elbette gönül ülkemizden de bu yarışmaya katılmaya hak kazanabilecek kalibrede pek çok takım çıksın ister. Türkiye’de RoboCup çalışmalarına Boğaziçi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Yapay Zeka Laboratuvarı 2001′den beri RoboCup’ın Standart Platform Ligi’ne katılıp yarışan Cerberus ve 2002′den beri Arama Kurtarma Benzetim Ligi’nde yarışan RoboAKUT takımları ile öncülük etmiştir. 2009′dan sonra ise Boğaziçi Üniversitesi takımlarına Küçük Boy Ligi’nde yarışan Elektronik Mühendisliği Bölümü takımı BRocks eklenmiştir. Cerberus SPL’de 2005 yılında Teknik Meydan Okuma kategorisinde dünya şampiyonu olmuş ve defalarca çeyrek final oynamıştır. Arama kurtarma takımımız RoboAKUT ise 2010 yılında dünya şampiyonu olmuş ve 2005 yılında yarı finale kadar yükselmiştir. Boğaziçi Üniversitesi takımlarına ek olarak 2009 senesinden beri Dokuz Eylül Üniversitesi’den RoboPub ve 2010′da İTÜ’den beeStanbul takımları 3B Futbol Benzetimi Ligi’nde elemeleri geçip yarışmalara katılarak RoboCup’taki Türk temsilini güçlendirmişlerdir.

Bolca stresli ancak bir o kadar da keyifli ve heyecan verici olan RoboCup 2011 organizasyon hazırlıkları tam yol devam ediyor. Çok güzel bir organizasyon gerçekleştireceğimize eminim ve böyle büyük bir organizasyonun başkan yardımcılığını yapıyor olmaktan büyük gurur duyuyorum. 7-10 Temmuz 2011‘de hepinizi Robot Olimpiyatları’nda görmek dileğiyle!

Organizasyonu daha yakından takip etmek ve daha detaylı bilgilere erişmek için lütfen RoboCup 2011 resmi ağ sayfasını ziyaret edin. Facebook grubumuza üye olmayı da ihmal etmeyin.

Robotlar hareket etmek için iş göreceği ortama göre tasarlanan pek çok değişik mobilite konfigürasyonu kullanabilirler. Tekerlekler, paletler, bacaklar, yüzgeçler, ve pervaneler bazı örnekler olarak gösterilebilir.

Hangi mobilite konfigürasyonu seçilirse seçilsin, robota verilen hareket komutlarını bireysel motor komutlarına çevirmek için bir takım kinematik hesapları yapmak gerekir. Kinematik hesaplarının karmaşıklığı da mobilite konfigürasyonuna karar verilmesinde ve tasarlanmasında oldukça etkilidir. Bu yazımda özel olarak bacaklı robotların hareket ettirilmesi üzerinde duracağım.

Bacaklı robotlarla ilk olarak 2003 yılında Boğaziçi Üniversitesi Yapay Zeka Laboratuvarı‘nda tanıştım.

Bu robot bir Sony Aibo ERS-210 idi. Aynı sene gönüllü olarak RoboCup‘ın 4-bacaklı Ligi’nde (şimdiki Standart Platform Ligi) yarışan Cerberus robot futbolu takımı için çalışmaya başladım. Takıma dahil olduğumda gördüğüm en önemli eksik hızlı ve esnek bir hareket modülünün olmamasıydı. Bu duruma el atmaya karar verdim ve lisans tezimin de bir parçası olarak Aibo robotları için hızlı ve esnek bir hareket modülü geliştirdim. Buradaki en önemli gereksinim robotun vücudunun doğrultusunu değiştirmeden istenen her yöne doğru ve limitler dahilinde istenen her hızda hareket edebilmesiydi (omnidirectional motion). Bir alışveriş arabasının hareketi bu hareket tipine en iyi örnek olarak verilebilir; arabanın ön kısmının baktığı yönü değiştirmeden onu sağa sola çekebilir, çapraz ilerletebilir, kendi etrafında döndürebilir, ya da tüm bu hareketlerin birleşimi ile oluşan daha karmaşık bir hareket elde edebilirsiniz. Öyleyse bu hareket serbestliğini elde edebilmek için robotun bacaklarına birer tekerlekmiş gibi davranıp onların dönüş doğrultularını değiştirerek robotu istediğimiz gibi hareket ettirebilecektik. Şu aşamada çözülmesi gereken iki problem vardı: her bir bacağın nasıl hareket edeceği ve 4 bacağın birbirleriyle nasıl koordine olacakları. Bacakların hareketleri için patileri yarım elips şeklinde bir patika üzerinde ilerletmeyi uygun gördük; yarım elipsin eğri kısmında bacak yerden havalanacak, düz kısmında ise yere basıp yere paralel olarak robotu hareket ettirecekti. Bu patikayı takip edebilmek için önceden bahsettiğim kinematik hesaplarına ihtiyacımız olduğundan bacakların basit bir kinematik modelini oluşturup robotun patisinin yarı eliptik patika üzerinde istediğimiz bir noktaya gidebilmesi için eklem açılarının hangi değerleri almaları gerektiğini ters kinematik denklemleri ile hesapladım. Sonrasında robotun patisini bu patika üzerindeki noktalara sırasıyla göndererek sürekli bir hareket elde ettim. Şu ana kadar anlattıklarımı aşağıdaki şekil özetliyor.

Bu şekilde patinin belirlenen patika üzerindeki noktaları sırasıyla takip ederek nasıl hareket ettiği görülüyor. Ayrıca bahsettiğim “alışveriş arabası” hareketinin ileri, sol, ve dönüş hareketlerinin bileşimi ile nasıl elde edilebileceği de sağ alt köşede gösteriliyor. İkinci problemimiz olan bacakların koordinasyonu sorununu da çapraz bacakları aynı anda hareket ettirip karşılıklı bacaklar arasına Pi kadar faz farkı koyarak robotumuzu literatürde trot gait olarak geçen yürüyüş stiline kavuşturarak çözdüm. Robot yeterince hızlı hareket ettiği için bu yürüyüş stilinde denge problemi de yaşanmıyor. Son olarak atılması gereken adım ise en verimli yürüyüşü elde etmek için robotun hareketini belirli parametreler ile tanımlayıp bu parametrelerin eniyi (optimal) değerlerini elde etmekti. Bu aşamada makine öğrenmesi devreye girdi. Yarı eliptik yörüngelerin yarıçapları, hareketsiz duruş sırasında patilerin gövdeye göre olan ilk konumları, robotun gövdesinin yerden yüksekliği, ve yarı eliptik yörüngenin kaç tane ara noktaya bölüneceği gibi değerler genetik algoritmalar kullanılarak optimize edildi. Bu süreç kabaca şöyle işlemektedir. Bu parametrelerin değişik değerleri ile bir popülasyon oluşturulur ve popülasyondaki her bir birey robot üzerinde denenip belirlenen bir performans kriterine göre (bu durumda bizim performans kriterimiz robotun hızı idi) performansı ölçülür. Tüm bireyler bu şekilde denendikten sonra en iyi performansı sağlayan bireyler kromozomların çaprazlandığı gibi çaprazlanır ve bu çaprazlamalar sonucu daha sağlıklı bireylerden oluşan yeni bir popülasyon oluşturulur ve kötü performans gösteren bireyler de “en sağlıklı olan hayatta kalır” prensibi gereği yok olurlar. Performans belirli bir değere ulaşıp daha fazla iyileşemez hale geldiğinde süreç durdurulur ve en sağlıklı birey, yani parametre değerleri robot üzerinde kullanılmaya başlanır. Bu tasarımımız ile Aibo ERS-210 robotları ile o zamana kadar elde edilememiş bir hız olan 315 mm/s hıza erişip çalışmamızla gurur duymuştuk.
Bir sonraki yazımda çok daha zor bir problem olan insansı robotların hareket ettirilmesi ve bu konuda şu ana kadar yapılmış çalışmalardan bahsedeceğim. Görüşmek üzere.

Aldebaran’ın ofisi ile kalacağımız otel arasında sadece 5 dakikalık yürüme mesafesi vardı. İlk olarak eşyalarımızı otele bırakıp robotlarımızla Aldebaran’ın ofisine gitmeye karar verdik. Yolda Carnegie Mellon, UT Austin, ve Dortmund üniversitelerinden dostlarımızla karşılaşıp hasret giderdik. RoboCup’ın en sevdiğim tarafı belki de bu; gerçekten güzel arkadaşlıklar kuruluyor ve her sene büyük bir mutlulukla buluşuluyor, organizasyon sonunda da bir sonraki sene RoboCup’ın ya da ilgili bir organizasyonun düzenleneceği şehirde görüşmek dilekleriyle hüzünlü bir ayrılık yaşanıyor.

Aldebaran’ın ofisine vardığımızda V2 robotlarımızı teslim edip V3leri almak için ilgili formları doldurup, firmanın bizlere hediyesi olan iki Nao posteri ve birkaç Nao rozetini alıp çalıştayın yapılacağı salona girdik. Çalıştay RoboCup federasyon başkanı olan Manuela Veloso‘nun açılış konuşmasıyla başladı.

Çalıştay ajandası genel olarak Aldebaran çalışanlarının donanım ve API değişiklikleri ile yardımcı yazılımların kullanımıyla ilgili sunum yapmaları ve bu sunumların ardından takımların anlatılanları robotlar üzerinde uygulamaya çalışması şeklinde seyretti. Hareket modülünün tanıtıldığı sunumda robotun yürüyüşünün önceki versiyonlara kıyasla oldukça yumuşak ve esnek hale getirilmiş olduğunu farkettik. Ayrıca robot düşmelere karşı da dayanıklı hale getirilmişti ve düştükten sonra kendi kendine tekrar ayağa kalkabiliyordu.

Çalıştay yoğun sayılabilecek bir tempoda 4 gün boyunca devam etti. Bu sırada Standart Platform Ligi Teknik Komitesi olarak bu senenin kurallarını takımlara tanıtıp olası meydan okumalar (technical challenges) üzerinde tartıştık. Bu oturumlar da oldukça verimli geçti diyebilirim.

Tüm bu koşturmaca içinde Aldebaran bizleri aç bırakmadı elbette; sürekli çalıştayın yapıldığı salona poğaça ve meyve suyu servisi yapılmasının yanısıra ofisin terasında pizza ve peynir-şarap partileri verildi. Bu partilerden biri sırasında da Aldebaran’ın China Open organizasyonundan kapıp ofislerine getirdikleri dev Nao balonunun altında topluca fotoğraf çektirdik.

Akşamları da tüm katılımcıları yemeğe götürüp şehir turlarına çıkardılar. Seine nehrinde bot turu yapmak üzere önce Champs Elysees’ye çıkıp oradan nehre doğru yürüdük.

Nehre yaklaştığımızda Eiffel Kulesi kendini gösterdi.

Bot turu sırasında Notre Dame Katedrali ve daha sonra çok kısıtlı zamanımızda gezmeye çalıştığımız Louvre Müzesi de dahil pek çok tarihi ve kültürel değeri olan yer gördük.

Bir sonraki gece Eiffel Kulesi’ni daha yakından görüp asansör ile en üst katına tırmanmak için yine Champs Elysees üzerinden aynı bölgeye geldik. Eiffel’in altında bir fotoğraf çektirmeden ayrılmak olmazdı.

Her ne kadar şiddetli rüzgar yüzünden ayakta durmak güç olsa da, Eiffel Kulesi’nin tepesinden şehre bakmak gerçekten çok güzeldi. Oradan ayrılırken nehrin kenarında uzanan duvarın üzerinde boş bir şarap şişesi görmemiz üzerine Paris’i özetleyen fotoğrafı çektim.

Bu çok verimli geçen seyahatimizde yine yeni bağlantılar kurduk ve mevcut bağlantılarımızı güçlendirdik. Kim bilir, belki ileride Cerberus ve Aldebaran Robotics birlikte başarılı işlere imza atar.