Ticari zeminlerin robotlar ile temizlenmesi ve bakımı ülkemizde henüz emekleyen bir teknoloji. Kolayına kaçıp Uzak Doğu’dan getirtilen ithal ürünlerin yanısıra ülkemizde de Ara Robotik yerli üretim robotları ile hizmet vermeye başladı. Ancak sular henüz bulanık, standartlar tam oturmamış durumda ve gelişmiş yazılımları olmayan firmalar bu standartları eğip bükerek kendilerini ispata çalışıyor.

Bu yazımızda ISO 3691-4, EN 1525 ve daha güncel olan ISO 3691-4:2020 standartlarının sürücüsüz endüstriyel araçlar ve otonom mobil robotlar için haritalama ile navigasyon gereksinimleri ve bazı çalışma koşullarını hakkında teknik detayları irdeleyeceğiz.

Öncelikle Navigasyon Sistemi Gereksinimlerini ele alalım.

Temel Güvenlik Prensipleri:

Standartlar temel olarak aşağıdaki maddelere dikkat çekiyor.

  • Navigasyon sistemleri güvenilir, kesintisiz konum belirleme sağlamalıdır.
  • Sistem planlanan rotalardan sapmaları tespit etmeli ve uygun şekilde tepki vermelidir.
  • Birincil sistem arızalanırsa yedek navigasyon yöntemleri mevcut olmalıdır.
  • Uygulama ve gerekli güvenlik bölgelerine göre konum doğruluğu gereksinimleri tanımlanmalıdır.

Bu maddelerde istenen ve mutlaka korunması gereken kural robotun her daim konumunu bilmesi, bir engelle karşılaştığında ne yapacağına karar verebilmesi ve bir sorun olursa B planı olmasıdır.

Peki standartlar hangi Navigasyon Teknolojilerini kapsıyor?

Yaygın navigasyon teknolojileri arasında:

  • Lazer/optik kılavuzlama sistemleri
  • Manyetik bant veya zeminde tel ile kılavuzlama (AMRlerde oldukça yaygın)
  • Doğal özellik navigasyonu (bina özelliklerini kullanarak)
  • Atalet (inertia) bazlı navigasyon ile diğer yöntemlerin kombinasyonu
  • Görüş tabanlı sistemler ve SLAM (Eş Zamanlı Lokalizasyon ve Haritalama)

Tamam, navigasyon yöntemlerini bulduk, şimdi harita çıkarmak için neler gerekiyor, onlara bakalım.

ISO 3691-4, EN 1525 ve ISO 3691-4:2020 standartları otonom robotların kurulum ve haritalama gereksinimleri için özetle şunları istiyor:

  • Haritalar operasyon ortamını doğru şekilde temsil etmelidir
  • Tesis düzenindeki değişiklikler harita güncellemesi ve doğrulama gerektirir
  • Tanımlanmış trafik rotaları ve yasak bölgeler
  • İnsanların bulunabileceği kısıtlı alanların net işaretlenmesi

Basit, ki zaten çoğunuz bunları evdeki robotlarınızdan da biliyorsunuz. Robot ilk önce bir harita çıkartır, bölümleri kendi kafasına göre ayırır, siz sonrasında o bölmeleri böl/birleştir/yasakla gibi komutlar ile düzenlersiniz. İşte suyun bulandığı yer burada başlıyor, esas yazılım yetenekleri burada öne çıkıyor.

Sattığınız veya kullandığınız robotun haritama ve navigasyon yazılımı yeterli altyapıya ve detaya sahip değil ise, dinamik olarak değişen ortam koşullarına göre kendisini yenileyemiyorsa insan içinde kullanmayı tabii ki istemezsiniz.

Aynı standartlar Güvenlik Açısından Kritik Navigasyon Özelliklerini de şu şekilde özetlemiş:

Yedeklilik ve izleme:

  • Navigasyondan bağımsız engel algılama(redundancy)
  • Güvenli konum izleme – sistem “kaybolduğunda” bunu bilmelidir. (Çok kalabalık mekanlarda sürekli insana denk gelen haritalama ışınları robotun tam konumunu kaybetmesine sebep olabilir, böyle durumlarda durup yeniden konumlama yapmaya çalışmalıdır)
  • Navigasyon arızalandığında güvenli durma prosedürleri (mekanik veya elektronik sorunlarda ilk yapılacak şey güvenli olarak durmak olmalıdır)
  • Belirsizlik olan alanlarda hız sınırlamaları
  • Bölge tabanlı davranış (haritalanan farklı alanlarda farklı hız/kurallar) (kalabalık beklenen yerlerde daha yavaş çalışma, boş alanlarda daha rahat manevra yapabilme gibi)

Performans kriterleri:

  • Konum belirleme doğruluğu toleransları (tipik olarak ±10-50mm aralığında – duvar takibi öncelikli)
  • Konum güncelleme frekansı gereksinimleri (daha sık güncelleme = daha güvenli)
  • Navigasyon sistemi tepki süreleri (daha hızlı = daha güvenli, dandik işlemciler ile olacak iş değil)
  • Rota sapması eşik değerleri

Ortamda başka robotlar da varsa ve bunlar ile olan Entegrasyon Gereksinimlerini de aşağıdaki koşullarda yapabilirsiniz. Her ne kadar Uzak Doğudan ithal robotlarda verilerinizin nereye gittiği tam olarak bilinmiyorsa da yine de standartların istediği veri yönetimini de ekledim.

Sistem seviyesi entegrasyon:

  • Araç navigasyonu ile filo yönetim sistemleri arasında iletişim protokolleri (her aracı bir noktadan kontrol edebilme)
  • Haritalanan alanı paylaşan çoklu araçlar arası koordinasyon (Ara Robotik bu konuda çok gelişmiş bir alt yapıya sahip mesela)
  • Tesis güvenlik sistemleri ile arayüz (kapılar, asansörler, trafik ışıkları ile iletişim içinde çalışabilme)
  • Acil durum durdurma sistemleri ile entegrasyon (sadece ilgili robotu değil sistemin herhangi bir yerinde sorun var ise hepsine müdahale edebilme)

Veri yönetimi:

  • Harita verisi formatı ve veri bütünlüğü
  • Versiyon kontrol ve değişiklik yönetimi
  • Harita senkronizasyonu (filo genelinde)

Söz konusu iki standart kapalı alanlarda çalışan tekerlekli otonom her cihazı kapsadığı için genel Risk Değerlendirmesi Gereksinimlerini de özellikle irdelememiz lazım.

Navigasyon ile ilgili tehlike senaryoları:

  • Konum kaybı veya yanlış lokalizasyon (kendini farklı yerde sanma)
  • Harita ile gerçek ortam arasında uyumsuzluk (yeniden haritalama gerektirebilir)
  • Sensör arızaları veya kör noktalar
  • Çevresel koşulların navigasyonu etkilemesi (aydınlatma, yansımalar, toz)
  • Navigasyon altyapısının hasarı veya değiştirilmesi (fiziksel sorunlar)

Risk azaltma önlemleri:

  • Çoklu sensör füzyonu (sensor fusion – işlemci altyapınız güçlü ise daha çok sensör = daha iyi harita)
  • Güvenlik bölgeleri ve hız azaltma bölgeleri tanımlaması
  • İnsan tespiti ve çarpışma önleme sistemleri (güvenli sensör altyapısı, yapay zeka kullanımı)
  • Başarısız navigasyonda fail-safe davranışları

Uygulama İçin Teknik Gereksinimler

Robotu bir ortama getirip ilk defa çalıştırdığınızda haritasını çıkartır ve size (tablete veya bilgisayara) baz harita olarak gönderir. Burada ilk yapılması gerekenler ve belkide iyi bir robot firması ile çalışıyorsanız insanın devreye girmesi gereken ender konuları da aşağıda listeleyelim standartlara göre:

Güvenlik Bölgeleri ve Haritalama

  • Yasaklanmış bölgeler (no-go zones): Robot hiçbir koşulda giremez (Yassah hemşerim modu)
  • Kısıtlanmış bölgeler: Özel izin veya koşullarla giriş (Bi arkadaşa bakıp çıkıcam modu)
  • Hız sınırlı bölgeler: İnsan etkileşimi potansiyeli olan alanlar (İnsandan korkulur modu)
  • Otopark/bekleme bölgeleri: Atıl durumda bekleme noktaları (Bana da sıra gelecek modu)
  • Şarj istasyonları: Hassas konumlandırma gerektiren bölgeler (Değmesin yağlı boya modu)

Dinamik harita güncellemeleri:

İyi bir yazılıma sahip olan her robot haritasını sürekli günceller, anlık değişimleri bile haritasına ekler, buna göre optimizasyon yapar, engellerden kaçış manevralarını düzenler.

  • Geçici engellerin haritaya eklenmesi mekanizmaları
  • Trafik yönetim sistemi entegrasyonu
  • Gerçek zamanlı rota optimizasyonu
  • Acil durum rotaları ve kaçış yolları

Söz konusu iki standart robotların tam otonom çalışmasını engellemiyor ama bunun için yazılım ve donanım altyapısında olması gerekenleri çok net bir şekilde özetliyor. Bu kriterleri sağlıyorsanız ne haritalamada, ne otonom çalışmada, ne de insan içine çıkmakta bir sorununuz olamaz, güvenle robotunuzu kullanabilirsiniz