İnsan ve Robotlarda Denge

1
2013

Küçük çocuklar otomobile veya otobüse bindiklerinde büyüklere oranla çok daha fazla mide bulantısı geçirirler ve buna bağlı istifra ederler sizce sebebi nedir? Bazılarımız salıncakta da aynı olayı yaşar (küçükken salıncak sesi dahi aynı hissi oluştururdu bende) ama bazılarımız bundan hiç rahatsızlık duymaz hatta farkına bile varmaz.
Bir cisme etki eden kütleçekim kuvvetine o cismin ağırlığı denir. Hız verilmeden yüksekten bırakılan cisimler, ağırlıkları nedeniyle yere doğru hareket ederler. Bu harekete serbest düşme denir. Cisimleri harekete geçirebilmek için kuvvet uygulamak gerekir. Ancak serbest bırakılan bir cisme kuvvet uygulandığı zaman bile cisim düşmeye devam eder. Bunun nedeni yer çekimi kuvvetidir. Serbest düşen cisimler, Newton’un İkinci Hareket Yasası’na göre ivme kazanır. Buna yer çekimi ivmesi denir. Serbest düşen cisimler yer çekimi ivmesinin etkisiyle düzgün hızlanarak yere düşer. Yer çekimi kuvveti sabit olduğu için yer çekimi ivmesi de sabittir, yani düşen bir cismin hızının artış hızı, hep aynı kalır ve cisim düştüğü sürece her geçen saniyede hızı aynı miktarda artar.
Lakin yerçekiminden ve Newton’dan bir haber bir çocuk bu olaydan nasıl etkilenir görelim.Tüm bedenimizi her saniye sürekli olarak kontrol eden ve ip üstünde yürüyen bir cambazın ihtiyaç duyduğu hassaslıkta ayarlar yapabilen denge sistemimizin önemli bir parçası iç kulakta yer alır. İç kulaktaki bu denge merkezine “labirent” adı verilir. Labirent, her biri yarım daire şeklindeki üç küçük kemikten oluşur. Bu kemiklerin içleri bir tüp gibi boştur. Yarım dairelerin çapları 6,5 milimetre, içlerindeki boşluğun, yani kesitlerinin çapı ise 0,4 milimetre boyutundadır. Her üç yarım daire de çok özel açılarla birbirlerine bağlanırlar. Bu açılar incelendiğinde, her yarım dairenin üç boyutlu geometrinin temeli olan x, y ve z koordinatlarına karşılık geldiği ortaya çıkar. Labirentte bulunan bu üç yarım dairenin her birinin içinde, özel bir sıvı yer alır. Bu sıvının içinde gezindiği yüzeyde de tüycüklü hücreler vardır. Biz başımızı sağa sola çevirdiğimizde, yürüdüğümüzde ya da herhangi bir hareket yaptığımızda, bu yarım dairelerin içindeki sıvı hareket eder ve tüycükleri titreştirir. Tüycüklerdeki bu titreşim, aynı salyangozda olduğu gibi tüycüklerin bağlı olduğu hücrelerin iyon dengesini değiştirir ve elektrik sinyali üretir. Bu sinyalleri değerlendiren beynimiz vücudumuzun yere yani yer çekimine karşı hangi konumda olduğunu bilir ve bu konuma göre dik durmamızı sağlaması için gerekli kaslara sinyaller  yollar bu yolla da dik olarak dururuz. Bu aynı zamanda gözümüzün algıladığı görüntü bilgisiyle koordineli şekilde birleşerek işlenir (bu işlemler saniyenin yüzde birinden kısa sürer). Sözgelimi eğimli bir arazide yürüyorsak ayaklarımız ona göre eyim alır. Bize atılan bir topa istediğimiz yöne gitmesi için kafa atabiliriz bunları yaparken görüntüyü alan gözümüz, az sonraki yapacağımız hareket ve bu hareket neticesinde iç kulağımızdaki salyangozdan gelen bilgiler beynimiz tarafından yorumlanır. Görüntü ve salyangoz bilgileri birbirini tutmaktadır. Otomobilde ise salyangozdan gelen salınım bilgileri gözün algıladıklarından hızlı veya farklı  olur. Bu da mide bulantısı olarak bir uyumsuzluk hali oluşturur . Kişiden kişiye fark eder ve genelde vücut kısa sürede bağışıklık gösterir. Olmaması için yolu görerek seyahat etmek gerekir bundan dolayı şoför veya önde oturanda bu his oluşmaz (çocuklar yine de arkada oturmalı). Denge ve görme mekanizmaları gelişmemiş bebeklerde de bu görülmez.Yerçekimsiz ortamda uzun süre kalan astronotlarda dünyaya geldiklerinde uzun süre mide bulantısı olmasının sebebi de budur.

Elektronikte de birçok dengeleyici sistemler bulunmaktadır ancak bugün kullanılan en yaygın ve pratik yöntem çip halinde bulunan accelerometer ivme ölçer (İMU) lar’ dır. X, y, z  yönlerinde ki ivmelenmeleri analog veya dijatal bilgi olarak verebilirler. Birçok insansız hava taşıtlarında ve robotik sistemlerde balans aygıtlarında  bunlar kullanılır.

1 YORUM

  1. Teşekkür ederim bu makale için;
    Bugün robot yarışmalarını izlerken kendime notlar aldım.
    aldığım başlıklardan biri robot denge idi
    bunu arattığımda da sizin makaleniz geldi karşıma
    böyle bir denge mekanizmasının olduğunu bugün seyrederken farkettim ve sizin yazınızla da bunun nerede ve nasıl olduğunu öğrendim.

    bu makale şahsınıza ait ise sitemde bir bölümünü yayınlamak istiyorum.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here