İNSANSIZ KARA ARAÇLARI VE MUHAREBE GEREKSİNİMLERİ

Transkript

1 HAVACILIK VE UZAY TEKNOLOJİLERİ DERGİSİ OCAK 2009 CİLT 4 SAYI 1 (1-10) İNSANSIZ KARA ARAÇLARI VE MUHAREBE GEREKSİNİMLERİ Yzb. Rafet AKSOY * HHO Havacılık ve Uzay Teknolojileri Enstitüsü Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı 34149, Yeşilyurt, İstanbul rafetaksoy@live.com Alb. Sefer KURNAZ HHO Havacılık ve Uzay Teknolojileri Enstitüsü Müdürü 34149, Yeşilyurt, İstanbul skurnaz@hho.edu.tr Geliş Tarihi: 29 Temmuz 2008, Kabul Tarihi: 19 Ocak 2009 ÖZET Bu çalışmada, robot ve robotik teknolojilerin gelişimi süreci, terminolojisi ve kategorileri incelenerek İnsansız Kara Araçları na ait muharebe gereksinimleri ortaya konmuştur. Geleceğin muharebe sistemlerinde önemli bir yeri olan insansız kara aracı teknolojileri için askeri konsept ve doktrinlerin öngördüğü mühendislik ve geliştirme ihtiyaçları genel bir değerlendirmeye tabi tutulmuş ve çok kritik olan bu sistemlerin günümüzün asimetrik muharebe koşullarındaki önemi ve avantajları tespit edilmeye çalışılmıştır. Birlik seviyesinde üretici ve teknoloji şirketlerinden beklenen nihai ürün parametreleri işlevsel beklentiler başlığı altında detaylı olarak derlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Robot, İnsansız Kara Aracı, Muharebe Gereksinimleri. UNMANNED GROUND VEHICLES AND OPERATIONAL REQUIREMENTS ABSTRACT In this study, the development process, terminology and categories of robot and robotic technology is surveyed and operational requirements of Unmanned Ground Vehicles are presented. Anticipation of military concepts and doctrines about engineering and improvement necessities for the Unmanned Ground Vehicles which has a great importance in future combat systems are evaluated in general and advantages of these very critical systems in todays asymmetric operational conditions are identified. Expected final product parameters from producers and technology companies in unit level are compiled in detail under functional requirements title. Keywords: Robot, Unmanned Ground Vehicles, Operational Requirements. 1. GİRİŞ İnsansız araçlar en geniş anlamıyla içinde veya üzerinde görev gerektirmedikçe insan unsuru bulundurmayan, uzaktan yada otonom olarak yönetilebilen ve önceden belirlenmiş görevleri icra eden kritik teknolojilerdir. Muharebe alanında ve muharebe öncesi üstünlük istekleri, terörizme karşı savaş, tesis ve bina güvenliği, uzay araştırmaları, bilimsel uygulamalar ve sebepleri çok çeşitli diğer istek ve gereksinmeler nedeniyle, ülkelerin insansız araçlara olan talebi teknolojiyle paralel olarak gün geçtikçe artmaktadır. Bu maksatla yapılan yatırımlar her yıl katlanarak yükselmekte ve yakalanan başarılar önemli üstünlük ve avantajları da beraberinde getirmektedir [1]. İnsansız araçlara olan talepte belki de en temel faktör bu araçların insanların emniyetle gidip dönemeyecekleri her yere gönderilebiliyor olmasında yatmaktadır. Diğer bir husus ise bu araçların muharebe ortamında daha insani olabilmeleridir. Savaş suçu ve suçlularıyla dolu dünya tarihi bu teknolojiye kaçınılmaz olarak muhtaçtır. İnsanlar mı robotlaştırılmalı yoksa robotlar mı insanileştirilmeli sorusunun cevabını dünya halkları ve teknoloji üreticileri verecektir ama aslolan teknolojinin bu yönleriyle kritik bir teknoloji olduğudur. Kritik teknoloji kavramı şu şekilde tarif edilmektedir: Bir ürün veya süreç teknolojisi, uzun dönemli ulusal güvenliğin ve ekonomik refahın geliştirilmesi için vazgeçilmez olarak tespit edilmişse, bu teknolojiye kritik teknoloji denir. Ulusal ve uluslararası ölçekteki * Sorumlu Yazar 1

2 sanayi rekabeti açısından ise kritik teknoloji kavramına önemli bir özelliğin daha eklenmesi gerekmiştir: Geliştirme çabaları sonunda geniş bir yelpazeye yayılmış ve getirisi olacağı düşünülen teknolojiler kritiktir [2]. 2. TARİHÇE Günümüzün en kritik teknolojilerinden biri olan insansız araçların kökeninde otomatlar ve robotlar bulunmaktadır. Teknoloji sanıldığının aksine yeni değildir. Bu konuda yapılan çalışmaların neredeyse 3000 yıllık bir gelişim evresi söz konusudur. Robot kavramı tarihte ilk defa Homeros un İlyada adlı eserinde bahsettiği hareketli üçayaklılarla ortaya çıkmıştır. Sadece mekanik yapıda olan ve daha çok otomat denilebilecek bu ilkel robotların zeki olarak tanımlanmasına katkı sağlayan, aynı zamanda da dijital bilgisayarların atası olan Şekil 1 deki Abaküs ise M.Ö yıllarında Hindistan' da geliştirilmiştir. Şekil 1. Abaküs Otonomi kavramı da Aristo'nun M.Ö. 4. yüzyılda yazdığı, "Eğer her araç kendi işini görebilseydi, mekik insan eline ihtiyaç duymadan kendi dokuyabilseydi, lir kendi çalabilseydi, yöneticilerin elemanlara ihtiyacı kalmazdı." sözüyle tarihteki yerini almıştır. M.Ö 300'lü yıllarda İskenderiye'li Hero, Herkül'ün bir ejderhayı okla öldürüşünü ifade eden bir otomat (Şekil 2) ve M.Ö. 250'de de İskenderiye'li mucit Ctesibius suyla çalışan bir saat mekanizması yapmıştır. Bu icatların önayak olduğu otomatlar ilk nesil robotlar sayılabilir. Otomatların çoğu basit saat zembereği ile çalışan süs ve oyuncaklardır. Şekil 2. İskenderiye'li Heron'un Otomatı Dünya literatüründe "Robot" kelimesi ilk defa 1917 yılında Karel Capek'in kısa hikâyesi olan Opilec'de geçmiş, fakat terim olarak 1921 yılında yine aynı yazarın Rossum's Universal Robots adlı tiyatro eserinde ortaya atılmıştır. Robotlar eserde Rossum ve oğlunun topluma hizmet için oluşturduğu insan görünüşlü yaratıklardır. Robot kelime olarak ise Çek dilinden gelmektedir. Ağır, sıkıcı, angarya iş manasındadır [3]. Robotlarla ilgilenen bilim dalına "Robotik" ifadesini ilk olarak kullanan kişi Isaac Asimov'dur. Robotik; Makine Mühendisliği, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği ve Bilgisayar Mühendisliği disiplinlerinin ortak çalışma alanıdır. Robotlar değişik görevlerde insan işgücünün yerini alarak yararlı bir amaç için iş ve değer üreten, bir yazılım aracılığı ile yönetilen, belirli derecelerde karar verme ve iletişim yeteneği olan ve ayrıca canlı organizma biçimselliğide gösterebilen makinelerdir. Isaac Asimov a göre robot kavramında insanlığın geleceği için üç önemli kuram vardır. Bu kuramlara "Asimov Robot Kanunları" denmiştir [4]. Bir robot insana zarar vermez ve bir insanın zarar görmesine izin vermez. Diğer aşağıdaki kuramlar tarafından aksi iddia edilemez. Bir robot birinci kanuna aykırı olmadığı sürece insanlar tarafından verilen tüm emirlere itaat eder. Bir robot birinci ve ikinci kanuna aykırı bir durum olmadığı sürece kendi varlığını korur. Daha sonradan 0 ncı kuramı eklemiştir, Robotlar asla insan olgusuna zarar vermemelidir. Hiçbir insan müdahalesi olmadan çevresindekileri algılayıp tepki vermek üzere proğramlanabilen ilk robot, yapay zekâ laboratuarlarında algılama ve görme ile ilgili teorileri test edebilmek amacı ile tasarlanmıştır. Bu tip çalışmalardan biri de 1940'lı yıllarda Shannon un geliştirdiği labirent çözebilen faredir. Bu fare basit bir öğrenme algoritması ile çalışmaktadır. Bu gelişmelerin devamında ilk otonom mobil robot olan Shakey (Şekil 3) üretilmiştir. Shakey, Stanford Enstitüsünde DARPA destekli olarak 1960 yılında yapay zekâ kullanılarak geliştirilmiş bir test platformudur. Shakey, navigasyon ve keşif yapabilen SDS-940 bilgisayarına radyo frekansıyla bağlantılı, tekerlekli, üzerinde dönebilen kamera, ultrasonik menzil bulucu ve dokunma sensörleri olan ve otonom özellikler sergileyen ilk araçtır. Shakey her ne kadar tam otonom hareket kabiliyeti kazanamamış ve proje durdurulmuş olsa da günümüz otonom insansız kara araçlarının hem ilk örneği olmuş hem de otonomi çalışmalarının başlamasına vesile olmuştur [5]. 2

3 kabiliyetidir. Bu kabiliyet canlının tecrübelerden faydalanabilmesini gerektirir. Dolayısıyla otonom araç, kendi gücüyle hareket edebilen, çevresinde meydana gelen değişimlere adapte olarak gözle görülebilir akıllılıkta tepki verebilen ve tüm karar verme faaliyetini kendi makine sistemi içerisinde yürütebilen araçtır. Otonomide robotun hareketlerini yönlendirecek veya müdahalede bulunacak harici bir operatör yoktur. Sisteme bir defa başla komutu verildiğinde, beklenen tüm sıralı hareketler robot akıl mekanizması tarafından yönetilir. Şekil 3. Shakey Shakey farklı büyüklükteki bloklarla dolu bir odada yürüyebiliyor ve bunu üzerine monteli kameranın blokları algılamasıyla yapıyordu. Araç kamera verilerini yorumlayan, bir iç model geliştiren, bu modele dayalı olarak hareketleri planlayan ve bu plana dayalı olarak hareketi yöneten harici bir bilgisayarla kontrol ediliyordu. Shakey kendi zamanında büyük bir başarı olarak görülsede hem çok yavaş hemde sadece tamamiyle bilinen ve özel olarak yapılandırılmış bir çevrede çalışabiliyordu. Bloklar kavrama algoritmasına yardımcı olmak için farklı renge boyanmıştı, aydınlatma düzeni sıkı kontrol altındaydı ve oda sınırları açık şekilde işaretlenmişti. Shakey etraftaki eşyalara çarpmadan odalar arasında dolaşabildiği gibi, sesli komutlara göre tahta kutuları da üst üste dizebiliyordu. Hatta kutuların düzgün durup durmadığını kontrol ediyor, gerekirse düzeltiyordu. Bir defasında Shakey'e yüksek bir platformdaki bir kutuyu aşağı itmesi söylenmişti. Shakey kutuya yetişemiyordu ama oraya çıkmasına yarayacak bir eğik düzlemi platformun yanına itmiş, eğik düzleme tırmanarak yukarı çıkmış ve kutuyu aşağı itmiştir. Tamamiyle otonom mobil araçların geliştirilmesi neredeyse son elli yılın en önemli araştırma konusu olmuştur. Uzayın keşfi ve kara mayınlarının temizliği gibi birbirinden çok farklı konular araştırmayı, mekanik ihtiyaçlara, algılamaya, işlemsel gereksinimlere ve otonom karar verebilme için gerekli zekâya yöneltmiştir. 3. TERMİNOLOJİ ve KATEGORİLER Makine veya hayvan, gerçekten akıllı bir canlı etrafında meydana gelen değişimlere anlamlı bir şekilde adapte olabilmelidir. Zekâ, bilgi elde etmeyi, soyut düşünmeyi, amaçlı hareketi ve çevrede meydana gelen değişimlere adapte olmayı ifade eder. Zekâ, biyolojik veya başka türden bir sisteme gerçek dünyada hayatta kalabilme şansını artırma ve gerektiğinde diğerleriyle yarışma veya dayanışma yetisi sağlar. Zekânın ikincil bir parçası ise öğrenme Bu tanımla vurgulanan özellikler sıralanırsa, otonom robot; Hareket edebilen bir makinedir, Otonom olarak tepki verir, Gözle görülebilir akıllılıkta tepki verir. Otonom araçlarla fabrika zeminlerine gömülü kablolar veya boyanarak işaretlenmiş izleri takip eden erken otomatik güdümlü araçlar arasında önemli bir fark vardır. Güdümlü araçlar özel harici donanımlara ihtiyaç duyduğundan otonom değillerdir lerin sonlarına doğru otomatik güdümlü araçlar bu sınırlamalardan sensör ve sensör füzyon teknikleri, navigasyon algoritmaları ve kontrol stratejileri gibi robot teknolojilerini kullanarak kurtulmuşlardır. Otomatik araçlar otonomlaştıkça daha esnek ve etkili olmaya başlamışlardır. Özet olarak otonomi, güzergâh tespiti ile hedef seçimi ve hedef noktalara intikali üzerinde bulunan sensörler, kontrol ve navigasyon yazılımları ile hiçbir dış müdahaleye ihtiyaç duymadan kendi başına yapabilme ve karar verebilme yeteneği iken otomatik, önceden belirlenmiş bir yol veya plan doğrultusunda hareket etmektir. Otonom araçların çevresindeki değişimleri tespit edecek çok çeşitli algılayıcıları, tespit edilen değişimleri anlamlandırarak kullanacak bir kavrama metodu, karar vermek ve tepki göstermek için bir karar mekanizması, kararlarını eyleyicileri vasıtasıyla yürüteceği bir de kontrol stratejisi vardır. Geçmişten günümüze geliştirilen tüm robotlar iki temel hareket sınıfına dâhildir. Biri yer değiştirme, diğeri ise nesneleri tutmadır. Bu iki hareket türü de iki farklı çalışma sahası açmıştır. Mobil ve nesne tutucu robotlar. Mobil robotlar, lokomosyon mekanizmaları sayesinde yada raylı sistemlerle gezinen, yüzen, uçan tüm robotların yer aldığı sınıftır. Bu robotlar iki ve üç boyutta hareket ederler. Nesne tutucu robotlar ise genelde endüstride ve tıpta hassas ve yoğun işçilik 3

4 gerektiren işlerde kullanılırlar. Bir yada daha fazla düzlemde hareket edebilirler. Yukarıda bahsedilen tarihi temellerle bugünkü yeteneklerini kazanan ve kökenlerinde robot teknolojisi bulunan insansız araçlar uygulama amaçlarına göre insan kontrollü, yarı otomatik, otomatik, yarı otonom veya otonom olabilirler. Uygulama amaçlarına bağlı olarak insansız araçların kullanım alanları dört ana grupta toplanmaktadır [6]. İnsansız Hava Araçları (İHA), İnsansız Kara Araçları (İKA), İnsansız Deniz Araçları (İDA), İnsansız Denizaltı Araçları (İDAA). İnsansız araçlar grubunda yer alan İnsansız Kara Araçları na ait intikal konfigürasyonları ise şu sınıflandırmaya tabidir: Tekerlekli, Paletli, Ayaklı (İki veya Çok Ayaklı, Eklem Bacaklı), Müteferrik (Tekerlekli-Paletli, Sürünme Kabiliyetli), 4. MUHAREBE GEREKSİNİMLERİ İnsansız kara araçları geliştirme çabalarını iki ana grupta toplamak mümkündür. Mevcut güvenlik birliklerinin yerini alarak stratejik veya taktik harekât icra edebilecek insansız kara araçları ile bu birliklere her türlü operasyon ile hava ve arazi şartlarında destek sağlayacak insansız kara araçlarıdır. Güvenlik temelli askeri konseptler; Taarruz Harekâtları, Savunma Harekâtları, Geri Bölge Emniyeti, Beka Tedbirleri, İç Güvenlik, Emniyet/Asayiş, Meskûn veya Arazide Antiterör Operasyonları ile her türlü Savaş Dışı Harekâtları kapsamaktadır. İnsansız kara araçları bu konseptler içerisinde ülke kara birliklerinin geleceğe dönük dönüşüm planlarının önemli bir unsurudur. Geleceğin muharebe sistemlerinde hafif unsurların taktik sistemi, birleşik bir komuta ve kontrol unsuru ile mürettebatlı ve mürettebatsız unsurlardan oluşacaktır. Bu unsurlar günümüz birliklerinden daha küçük ve daha hafif, taktik olarak daha iyi tertiplenmiş, fakat daha güçlü ve dayanıklı olacaktır. Geleceğin muharebe sistemlerinde bir diğer temel konsept öldürücü olmayan silahları insansız sistemlere entegre ederek etkinliği artırmak, operasyon süresini kısaltmak ve başarıyı daha kısa sürede yakalamaktır. Öldürücü olmayan silahlar ölüm olaylarını, personelin yaralanmasını ve mülk ya da çevrenin istenmeyen biçimde hasar görmesini önlemek amacıyla personeli veya materyali en az zayiat ve hasarla tesirsiz hale getirmek için tasarlanan ve kullanılan silahlardır. Bu silahlar, hedeflerini patlama ve parçalama yoluyla imha eden konvansiyonel öldürücü silahların aksine hedefin faaliyetlerini önlemeye yöneliktir ve toplu fiziksel imha yerine personel veya malzeme üzerinde nispeten geri çevrilebilir etkilere sahiptirler. Bu yönde yapılan araştırmalarda teknik strateji; kullanıcılar tarafından dile getirilen ihtiyaç setlerine uygun, gerçekçi ve sağlıklı çözümü bulmaktır. Bu kapsamda insansız kara araçlarının gelişimini doğrudan etkileyen istekler güvenlik birliklerinin ilk önce görmesini, ilk önce anlamasını, ilk önce harekete geçmesini ve ilk önce kesin sonuca ulaşmasını mümkün kılacak olan sistemler sistemi olmalıdır. İnsansız kara araçları rutin ve sıkıcı işleri yapabilmeleri, korkusuz olmaları ve yorulmamaları, tekrar eden görevleri hızlı ve tamamen doğru yapabilmeleri, kaybedilmelerinin insan kaybından daha önemsiz olması, daha ekonomik olmaları nedeniyle de ayrıca önem arz etmektedir. Örneğin bubi tuzaklı bir mağaraya girmek gibi muharipler tarafından yapmaya çekinilen görevleri yerine getirmek için çok rahatlıkla ve personel güvenliğini riske etmeden bu araçlar kullanılabilirler. Ayrıca Birleşmiş Milletlerin yayınladığı bir rapora göre kara mayınları, yılda yaklaşık kişinin ölümüne ve bir o kadarının da yaralanmasına sebep olmaktadır. Bu kişilerin büyük bir kısmı sivil ve yarısına yakını çocuklardır. Ayrıca binlerce evcil ve vahşi hayvan da bu mayınlardan kendilerini koruyamamaktadır. Her ülkenin başını ağrıtan bir sorun olan mayınların temizlenmesi için birçok ülkede önemli yatırımlar yapılmıştır. Kanada, İsrail, ABD, İsveç, Almanya bu ülkelerin başlıcaları olarak sayılabilir. Sadece bu rapor bile insansız kara aracı kullanımını süratle hayata geçirme zorunluluğunu vurgulamak açısından büyük önem arzetmektedir. Silah Sistemleri Mühendisliği, üretimine ihtiyaç duyulan insansız araç, zırhlı araç, savaş uçağı veya denizaltı gibi platformların tasarlanmasından görev dışı bırakılmasına kadar olan tüm süreçleri organize edip yönlendiren disiplinler arası bir mühendislik faaliyetidir. Bir silah sisteminin ömrü boyunca kat edeceği süreçler genel olarak konseptinin tanımlanması, araştırma ve geliştirme, risklerin tanımlanması ve yönetilmesi, araç konfigürasyonun tasarlanması, prototip üretimi, test ve değerlendirme, seri üretim, bakım ve idame, modernizasyon ve görev dışı bırakılma aşamaları olarak sıralanabilmektedir. Yeni bir insansız kara aracı üretimini talep edilen zaman planlaması çerçevesinde ve maliyet sınırlamalarında gerçekleştirebilmek için silah sistem mühendisliği kültürünü benimseyen kurumsallaşmış bir tedarik organizasyonu, geleceğe yönelik harekât doktrinine göre taktik ihtiyaçlarını kapsamlı olarak tanımlayabilen bir kullanıcı kuvvet ile arge çalışmalarına önem veren rekabetçi bir milli savunma sanayi entegrasyonunun gerçekleştirilmiş olması 4

5 gereklidir. Silah sistemleri mühendisliği açısından kritik noktalardan biri de harekâta yönelik ihtiyaçların sistem performans parametrelerine doğru olarak dönüştürülebilmesidir. Her türlü muhaberenin en önemli parçası olan dost ve düşman operatif, taktik ve teknik istihbarat bilgilerinin güncel, hızlı ve hassas olarak elde edilmesi, yorumlanması ve eyleme dönüşmesi, muharebenin kazanılmasında çok önemli rol oynamaktadır. Askeri tarihten alınan dersler göstermektedir ki, düşman kuvvetlerinin büyüklüğüne bakılmaksızın, askeri zafer kazanmanın anahtarı; Komuta, Kontrol, Koordinasyon, Muhabere, Elektronik ve Bilgi Sistemleri sürecinde düşmanın zaman ve hassasiyet açısından bir adım önünde olmaktır. Şayet harekât ihtiyaçları ile şekillendirilen sistem saldırıyı zamanında tespit edip bir sonraki olası eylemin ne olacağı konusunda uyarabiliyor ise, ondan önce davranarak avantajlı pozisyonu ele geçirmek ve onu yok etmek mümkün olabilmektedir [7]. Birliklerin etkinliğini artıracak ve kuvvet çarpanı olacak insansız kara araçlarının askeri ihtiyaçlara yönelik olarak özgün ve üstün performanslı tasarımlar şeklinde üretilerek envantere kazandırılması, birliklerin caydırıcılık gücünün korunması ile gelecekte meydana gelebilecek muharebelerin kazanılmasına yönelik yapılabilecek en akıllı yatırımlardan biridir. Bu sürecin başlangıç safhasını oluşturan silah sistem konseptinin ortaya konması ve konfigürasyonunun tasarlanmasında gerçekleştirilen mühendislik faaliyetleri, tedarik için toplamda harcanan çaba, zaman ve maliyetin küçük bir yüzdesini oluştursa da, bu aşamada yapılabilecek ufak hataların dahi sonraki faaliyetlerde ortaya çıkaracağı verimsizlikler ve cezai maliyetler, bu sürecin etkin yürütülmesinin önemini ortaya koymaktadır. İnsansız kara araçlarının asimetrik muharebe koşullarının gerektirdiği değişik fonksiyonları da yerine getirebilecek çok yönlülüğe sahip olmaları beklenmektedir. Silah sisteminin tasarımından birliklerde kullanıma sunulmasına kadar geçen toplam süre, teknolojinin hızlı bir şekilde dönüşüm gösterdiği günümüzde kritik bir faktördür. Bu süre aşırı uzarsa, nihai ürün ortaya çıktığında kısmen de olsa demode olmuş bir duruma düşebilmektedir. Envanterdeki diğer platformlarla taktik, teknik ve lojistik uyum açısından tasarlanan aracın, mümkün olduğu kadar ortak alt sistemler kullanması, aynı gövde yapısında olması, mevcut eğitim ve lojistik altyapıya uyum göstermesi talep edilir. Tasarımda maliyet etkinlik açısından işletme, eğitim, bakım, yedek parça, personel ve görev dışı bırakma gibi giderlerin de göz önünde bulundurulması, silah sisteminin ömür devri maliyetinin düşürülmesine yardımcı olur. Tasarım ve konfigürasyon döngü sayısının azaltılması ancak başlangıçta araç konseptinin tutarlı bir şekilde oluşturulmasıyla sağlanabilir. Tasarım sürecinde genel amaç, mevcut mali kaynak çerçevesinde ve kabul edilebilir bir zaman fasılasında, farklı özellikteki alanlarda dengeli performanslar sergileyebilecek bir aracın tedarikidir. Bu sürecin her aşamasında son kullanıcı olan birliklerle koordinasyonun sürdürülmesi ürün kalitesine önemli katkı sağlar. Çatışma bölgesinde denenen ve geri besleme sonucu düzeltilip hemen cephedeki birliklere yaygınlaştırılan yeni alt sistem uygulamaları da insansız kara araçlarının muharebe etkinliğine olumlu katkı sağlar [8]. Beraber çalışabilirlik ve değiştirilebilirlik bir sistemler sisteminin çok değişik uygulamalarda kullanılabilmesini ve verimliliğini sağlayan anahtar kavramlardır. Modüler sistemler birbirleriyle etkileşim halinde olan daha küçük alt sistemlerden meydana gelir. Bu yöntem birçok yönden daha avantajlıdır. Ticari markaların artık raflarda kolaylıkla bulunabilen hazır bileşenleri kullanılarak sistemler ve alt sistemler gitgide daha fazla yeniden kullanılabilir ve konfigüre edilebilir hale gelmektedir. Böylelikle sistemin daha dinamik organize olması sağlanmakta ve diğer tip sistemlere nazaran çok çeşitli özellikleri olan uygulamalar için uygun hale gelmektedir. Uzmanlaşmış bileşenlere hiç ihtiyaç olmadığından bakım ve güvenilirlik daha iyi seviyededir. Sistemlerin etkinliği ve güvenirliliği de yapılandırma kolaylıkları ve bileşenlerin değiştirilebilir olması nedeniyle geliştirilmiş olur. Günümüzde hem devlet hem de özel sektörlerde birçok mobil robotik sistem üretilmektedir. Üreticiler arasında ANDROS u üreten REMOTEC, TALON u üreten Foster-Miller, ODIS i üreten TARDEC ve diğer birçok şirket bulunmaktadır. Bu araçlar sistem için beklenen görev parametreleri incelenerek tasarlanır ve mobil robotik ünitelerde ancak daha sonra beklenen uygulama alanlarında özel operasyonel ihtiyaçları karşılamaları için üretilirler. Her bir sistem bir başka sisteme doğrudan çevrilemeyen kendine özel kontrol sistemleriyle inşa edilir. Yük ve manipülasyon kolları genellikle karşılıklı değiştirilemezler. Yukarıda adı geçen sistemlerin mevcut hali, değiştirilebilir olmayan, pahalı ve tescilli bileşenler nedeniyle sıkıntılıdır. Bu nitelikler ayrıca kontrol ve birlikte çalışma zorluklarını artırmaktadır. Bu sistemlerin aksine modüler sistemler kolaylıkla değiştirilebilir ve özel monte kiti veya donanım 5

6 gerektirmeyen sensör yüklerini faydalı hale getirir. Modüler tasarımdan faydalanıldığında, bir bileşenin kusuru doğrudan sistemin çalışma durumunu etkilemez, komple arızalı parça tak ve çalıştır yeteneğiyle hazır bir bileşenle hızla ve kolaylıkla değiştirilir. Beraber çalışabilirlik modüler tasarlanmış bir sisteme kolaylıkla uygulanabilir. Ticari sistemlerde, modüler sistemlerde olmayan kusurlar bulunmaktadır. Bu sistemler çok özel amaçlar için geliştirilmiştir, beraber çalışabilirlik kontrol yetenekleri yoktur ve sensör yükleri kolaylıkla değiştirilemezler. Mikro Elektro Mekanik Sistem (MEMS) teknolojisi ile çoklu fonksiyonların tek sistem tarafından, yüksek performansta, düşük üretim zaman ve maliyetinde, küçük boyutlarda, düşük güç sarfiyatında, dayanıklı/uzun ömürlü, az bakım isteyen ve çevreye uyumlu olarak gerçeklenebilmektedir. Örneği Şekil 4 de görülen MEMS teknolojileri otomotiv, tüketici, medikal, çevre ve petro-kimya gibi endüstrilerde, basınç, ivme, açısal hız, sıcaklık ve kimyasal ölçümlerde kullanılarak milyarlarca dolarlık market oluşturulmuştur. elektrik motorları, hidrolik hareketlendiriciler ve pnömatik hareketlendiricilerdir. Bu geleneksel hareketlendiriciler dışında şekil bellekli alaşımlarda hareketlendirici teknolojilerine eklenmiştir. Şekil bellekli alaşım hareketlendiricisi kullanılmış robot el örneği Şekil 5 de gösterilmiştir. Şekil 5. Şekil Bellekli Alaşım Kullanılmış Robot El ITUHand Robot El Prototipi ROB3i de de (Şekil 6) dünyada kullanımı hızla artmakta olan nikel-titanyum şekil bellekli alaşım kullanılmıştır. ITUHand Robot El Sistemi nin en büyük avantajı sistemin basit ve ekonomik olmasıdır. Sistemin gürültü yapmadan, çevreyi kirletmeden çalışması diğer bir avantajıdır. Mayın temizleme, patlamamış mühimmat ve tuzaklanmış sistemler gibi risk taşıyan bölgelerde görev yapacak robot sistemlerinin hafif, ekonomik ve basit çalışma prensibine sahip olması, oluşturulacak prototip çalışmada her zaman istenilen özelliklerdir [11]. Şekil 4. MEMS Teknolojili Dişliler Benzer sistemler savunma sanayinde de çok geniş uygulama alanı bulmuş olup, navigasyon, gece görüş ve kimyasal/biyolojik algılama sistemleri, bu uygulamalara örnek teşkil etmektedir. İnsansız kara araçlarının etkinliğinin artırılması ile maliyet hesapları, silah sistemleri mühendisliği safhasından itibaren değerlendirmeye alındığında MEMS teknolojilerinin sistemlere kaçınılmaz olarak entegre edilmesi gerekliliği vardır [9]. Şekil bellekli alaşımlar günümüzde havacılık ve uzay, otomotiv, tıp ve medikal, bazı endüstriyel ürünler, telekomünikasyon, mikro makinalar, oyuncaklar, sıra dışı sanat eserleri gibi pek çok dalda kullanılmaktadır. Sıcaklıkla değişen faz yapısı ve eski formuna tekrar kavuşabilme özelliği, yüksek elastikiyet yeteneği, korozyona dayanımı bu alaşımları diğer metalik malzemelere oranla avantajlı kılan özelliklerden bir kısmıdır [10]. Robot ellerde eklemlerin hareketi için gerekli gücü üreten çeşitli teknolojilere dayalı eyleyiciler vardır. En yaygın olarak kullanılan hareketlendirici teknolojileri Şekil 6. İTÜ Beş Serbestlik Dereceli Robot Kolu Konuşlandırılabilme, uzaktan erişim ve kendi kendine organize olabilme özelliği, sensör ağlarının düşman sahada, yaklaşma/hareket yönlerinde, Nükleer, Biyolojik ve Kimyasal (NBC) etki altında, doğal afete maruz kalmış bölgede kullanılmasına imkân tanır. Sensör ağlarla kapsama altına alınmış düşman mevkilerinden, düşmanın hareket yönü, hedeflerin konumu, canlı sayısı gibi bilgiler alınabilir. Atış kontrol sistemleri için hedef koordinatları belirlenebilir. NBC etkisine ve doğal afet/sabotaja maruz kalmış bölgede ise canlı tespiti, etki tesiri ve kimyasal, sismik, sıcaklık ölçüm değerleri alınabilir. Muharebe esnasında askerlerin sağlık durumundan, 6

7 silah sistemlerinin durumuna kadar tüm bilgiler raporlanabilir [12]. Sensör ağların askeri uygulamalarda kullanılma amaçları (Şekil 7), şu başlıklar altında sıralanabilir; İstihbarat, Hedef bilgileri, Tanıma-tanıtma, Durum raporu, Ölçüm yapma, İzleme (monite etme), Erken uyarı faliyetleri, Şekil 7. Muharebede Sensör Ağlar ile Komuta ve Kontrol Faaliyeti Günümüze kadar geliştirilen ve kullanılmakta olan platform merkezli savaş konseptleri muharebe elemanlarının konumundan hareketle üretilmekteydi. Sensör ağların askeri faaliyetlere sağlayacağı avantajlar ile birlikte Ağ Merkezli Savaş askeri literatüre girmekte ve bu konuda konseptler geliştirilmektedir. Ağ merkezli savaş ile platform merkezli savaş karşılaştırıldığında şu farklılıkların bulunduğu görülmektedir. Ağ merkezli savaşta; Silah sistemleri etkili angajman alanı platform merkezli savaştaki silah sistemleri etkili angajman alanından fazladır, Tanıma-tanıtma ve tespit faliyetleri süresi daha kısadır, Hedef imha oranı daha yüksektir, Komuta-kontrolün reaksiyon (tespit-plan-karar) süresi kısadır, Konuşlanma çok daha basit ve kısa sürede gerçekleşir, Güç tasarrufu sağlanır, İstihbarat güvenirliği çok yüksektir. Ağ merkezli savaşta etkinliği artırmak için insansız sistemlerde müşterek bir mimari geliştirmek, muharebe öncesi avantaj elde etmenin diğer önemli bir anahtarıdır. İnsansız Sistemlerde Müşterek Mimari nin (İSMM) amacı askeri ve ticari uygulamalar için çok çeşitli insansız sistemler arasında birlikte çalışabirliği sağlamaktır. Sistem topolojisi Şekil 8 de görülen İSMM, bileşen denilen, yani arayüz mesajları basit ve anlaşılır olarak tanımlanmış, fonksiyonel olarak birbirine bağlı bina blokları geliştirerek bu amacına ulaşma arayışı içindedir [13]. İSMM dilinde tüm hiyerarşiyik pozisyonları resmetmek için birkaç terim kullanılır. Bu terimler mimarinin farklı seviyelerini tarif ederler ve genellikle dâhili hiyerarşik alt gruplamayı nitelerler. Bu seviyeler şunlardır: Sistem, Alt sistem, Düğüm, Bileşen, Bir sistem bir veya birkaç alt sistemden oluşur. Bir alt sistem bir veya birkaç düğümden oluşur ve genellikle tek bir araç olarak düşünülür. Bir düğüm bir veya birkaç bileşenden oluşur ve tipik olarak işlem yapan tek bir cihaz olarak düşünülür. İSMM örnek mimarisinde bir bileşen en küçük ayrışmayı temsil eder ve sadece özel bir fonksiyonu yerine getirir. Şekil 8. İSMM Sistem Topolojisi İSMM tekrar kullanılabilir bir set ve onların arayüzlerini tanımlar. Sisteme modüler olarak yükseltmeler yapılabilir. Tekrar kullanılabilir bileşenler sadece bakım masraflarını azaltmazlar aynı zamanda takipçi bir sistemin geliştirme masraflarını da önemli ölçüde azaltırlar. Tek bir insansız sistem için geliştirilmiş bileşenin tekrar kullanımı bileşenin kolaylıkla başka bir sisteme aktarılmasına veya teknolojik ilerlemelere paralel olarak kolaylıkla değiştirilebilmesine olanak sağlar. İnsansız sistemin görevi için önemli kabul edilen bileşenler paket halinde basitçe eklenebilir. İSMM uygulamadan bağımsız olarak otonom operasyonun uzaktan kontrolünden insansız sistemlerin tüm sınıflandırmaları için bileşenleri tanımlar. Buraya kadar yapılan tespitler ağırlıklı olarak sistem geliştirme, alt yapı, teknoloji ve organizasyon ihtiyaçlarını ortaya koymaktadır. Bu tespitlere makro gereksinmeler demek yerinde olacaktır. Günümüz muharebe koşulları, makro gereksinmeler dışında mikro seviyede de birtakım beklentilerin üretim parametrelerine dönüştürülmesini talep etmektedir. Bu 7

8 parametreler makro gereksinmelere kıyasla daha spesifik ve işlevsel ağırlıklıdır. Yetenek, donanım ve taktik talepler olarak sınıflandırabileceğimiz bu parametreler aşağıda listelenmiştir Yetenek Talepleri Her türlü hava koşulunda gece ve gündüz kesintisiz çalışabilme, Her türlü arazide (kurak, nemli, engebeli, ormanlık) kesintisiz çalışabilme, Gerektiğinde tersine dönük şekilde çalışabilme, Su geçirmezlik ve amfibi harekât kabiliyeti, Yüksek manevra ve mobilite kabiliyeti, Darbelere karşı dayanım, Merdivenlere tırmanabilme, Kapı aralığından geçebilme, Enkaz tipi engelleri aşabilme, İnsan tarafından taşınabilme, Uzun çalışma süresi, Otonom kontrol ve navigasyona sahip olma, Basit kullanıcı arayüzü tasarımı, Tak ve çalıştır modüler donanım entegrasyon kabiliyeti, Hızlı veri aktarım yeteneği, Kolay kullanım ve kısa operatör eğitim süresi, Düşük maliyet ve seri üretim, Kolay güncellenebilir yazılım mimarisi, Bakım ve idame kolaylığı, Havadan indirme, Bir duvar üzerinden veya araçtan atılabilme, Düşük profilli konfigürasyon ve düşük tespit edilebilirlik, Hava ve kara saldırılarına karşı personel için zırh koruması, Diğer insanlı ve insansız araçlarla iletişim, Sessiz izleme ve hareket, Silah platformu rolü, Kendi arızasını tespit edebilme, Elektronik karıştırma yapabilme ve şifreli muhabere Donanım Talepleri Çoklu kamera sistemi (renkli, siyah beyaz, kızılötesi, termal), Haberleşme teçhizatı, Veri saklama ünitesi, NBC (Nükleer/Biyolojik/Kimyasal) sensörler, Radyasyon sensörleri, Patlamamış mühimmat ve mayın sensörleri, Dağıtıcılar ve karıştırıcılar, Akıllı mühimmat hedef yönlendirme, Lazer nişanlama modülü, Lazer mesafe ölçme cihazı, Küresel konumlama sistemi, Akustik ve kimyasal nokta tespit sensörleri, Silah ve füze taret sistemi, El Bombası ve sis modülleri, Kara mayın harbi aletleri, Robot eli/kolu, Şarj ünitesi, Yakıt ikmal tankı Taktik Talepler Yakından veya uzaktan keşif, gözetleme ve hedef tespit edebilme, Doğal veya suni engelleri, yapıları, tesisleri ve içlerini uzaktan inceleyebilme, Karanlıkta ve aydınlıkta görüntü toplayabilme, Veri saklama ve yayma kabiliyeti, Muhabere cihazları için batarya şarj istasyonu olabilme, İletişim rölesi olarak hareket edebilme, Konuşma tanıması ve üç boyutlu ses algılama yeteneği, Numara eri arayüzü desteği sağlayabilme, İçeride, dışarıda veya yeraltında olmak üzere meskûn mahal ortamlarında icra edilen harekâtlarda görev alabilme, Tünel, kanalizasyon ve yeraltı sığınağı keşiflerinde görev alabilme, Yakından veya uzaktan patlamamış mühimmatı etkisiz hale getirme, Füze tespit yeteneğine sahip olma, Kara dışındaki patlayıcıları araştırabilme yeteneği, Bubi tuzakları ve anti-personel mayınlarını tespit edebilme, Engeller, kara mayınları, serpme mayınlar, patlamamış tali mühimmat, bubi tuzakları, antipersonel engelleri ve elektrik teli engelleri içinden güvenli geçiş yolu açabilme, Binalara giriş için patlayıcı tip penetratörler dağıtma, NBC varlığını tespit edebilme, Uzaktan nakliye yapabilme, Araç altı kontrol ve incelemesi yapabilme, Suni sis yayabilme, Karşı keskin nişancı kabiliyeti, Taktik yanıltma yapabilme, Malzeme nakliye kabiliyeti ve yük dağıtma yeteneği, Ekipman veya gereçlerin yüklenmesi veya indirilmesine yardımcı olacak mekanizmalara (robot eli/kolu) sahip olma, Yaralı tahliyesi yapabilme, Su üretme ve su arıtma kabiliyeti, Rasgele devriye, giriş tespiti, envanter değerlendirmesi, görsel değerlendirme ve sesli yanıtta bulunabilme, Yetkili veya güvenilir olmayan personel tespit edebilme, Bariyer ve malzeme durumu doğrulayabilme, Alarm kaynağını uzaktan sorgulayabilme, İnsansız hava ve kara araçlarına yakıt ikmali yapabilme, Muharebe hasarını değerlendirebilme, 8

9 Kritik araziyi zapt edebilme, İleri izleme atışları sağlayabilme, Tespit edilen hedefleri ateş altına alabilme, Füze fırlatabilen taret sistemi içerme, Ateşle mücadele edebilme, Doğal afet temizliği ve kurtarma yapabilme, Takipçi sistemlere elektronik takip ve bilgi kırıntıları bırakabilme, Önde giden aracı takip edebilme, Askeri hizmetlere insansız kuvvet koruması sağlayabilme, İnsan yerleştirilebilme, Otonom yön bulabilme ve pozisyon alabilme, Önceden belirlenmiş koordinatlar arasında veya elle çizilmiş yolları izleyerek hareket edebilme. 5. SONUÇ İnsansız Kara Araçları geleceğin muharebe ortamında hiç şüphesiz çok önemli bir yere sahiptir. Ağ merkezli konseptlerin önemli bir bileşeni olan otonom sistemler modüler yapıda, müşterek mimaride ve işlevsel beklentiler paralelinde güçlü bir mühendislik çalışmasıyla projenlendirilip üretildiği takdirde hem ülke ekonomisine önemli katkı sağlayacak hemde muharebede inisiyatif ve üstünlüğün elde bulundurulmasında kuvvet çarpanı olacaktır. KAYNAKLAR [1] /ground/ugv.htm [2] Yönetici Özeti, Vizyon 2023 Projesi, Savunma Havacılık ve Uzay Sanayii Paneli, TÜBİTAK, Ankara, Temmuz 2003, pp [3] [4] CONNOR, Clinton D., Sensor Fusion, Navigation and Control of Autonomous Vehicles, A Thesis Presented For The Master of Science Degree, Virginia Polytechnic Institute and State University, July 2000, pp [5] GAGE, Douglas W., A Brief History of Unmanned Ground Vehicle (UGV) Development Efforts, Special Issue on Unmanned Ground Vehicles, Unmanned Systems Magazine, Volume 13, Number 3, Summer 1995, pp. 4-7 [6] KIRSCH, Patricia J., Autonomous Swarms Of Unmanned Vehicles: Software Control System And Ground Vehicle Testing, Master of Science, Faculty of the Graduate School of the University of Maryland, College Park, 2005, pp. 2-8 [7] UCUZAL, Levent., Komuta Kontrol Bilgi Sistemleri nde (KKBS) Coğrafi Bilgi Sistemlerinin (CBS) Yeri ile NATO ve TSK de Bu Bağlamda Yapılan Çalışmalar ve AR-GE ile Geliştirilen Milli CBS Ürünlerinin KKBS İçerisindeki Önemi, SAVTEK 2002, Savunma Teknolojileri Kongresi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi-Kara Harp Okulu, Ankara, Ekim 2002, pp [8] ALPER, İrfan H., Ulusal Tank ve Zırhlı Araç Tasarımlarına Yönelik Silah Sistemleri Mühendisliği Yaklaşımları, SAVTEK 2006, 3. Savunma Teknolojileri Kongresi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, Haziran 2006, pp [9] GÜRBÜZ, Yaşar, BOZKURT, Ayhan, DEMİRCİ, Tuğba, NASEER, Mansoor, PARLAK, Mustafa., Mikro Elektro Mekanik Sistemlerin (MEMS) Savunma Teknolojisi Uygulamaları, SAVTEK 2002, Savunma Teknolojileri Kongresi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi-Kara Harp Okulu, Ankara, Ekim 2002, pp [10] KUŞHAN, Melih C., BEKTAŞ, Hüseyin, Şekil Bellekli Alaşımlar ve Savunma Sanayisindeki Uygulamaları, SAVTEK 2002 Savunma Teknolojileri Kongresi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi-Kara Harp Okulu, Ankara, Ekim 2002, pp [11] DİLİBAL, Savaş, DİLİBAL, Hüseyin, ITUHAND Robot El ve Mayın Temizleme Alanında Kullanılabilirliği, SAVTEK 2002 Savunma Teknolojileri Kongresi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi-Kara Harp Okulu, Ankara, Ekim 2002, pp [12] ÇİMEN, Çağhan., SANCAK, Serdar, Sensör Ağları Teknolojisinin Askeri Alanda Gelişimi ve Ülkelerin Silahlı Kuvvetleri Muharebe Gücüne Oluşturabileceği Katkılar, SAVTEK 2002 Savunma Teknolojileri Kongresi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi-Kara Harp Okulu, Ankara, Ekim 2002, pp [13] WILSON, Robert J., A Comparison of the Sensor Brick Concept as a Modular System Architecture to the Realtime Control System as the Operational Architecture, A Thesis Presented For The Master of Science Degree, The University Of Tennessee, Knoxville, December 2005, pp ÖZGEÇMİŞLER Bkm.Yzb. Rafet AKSOY 1971 Yılında Çorum da doğdu. İlk ve orta öğrenimini Çorum da tamamladı Yılında Kuleli Askeri Lisesi ni bitirdi Yılında Kara Harp Okulu ndan Sistem Mühendisi olarak ve Ordudonatım Teğmen rütbesiyle mezun oldu Yılında Ordudonatım Okulu ve Eğitim Merkezi Komutanlığı/BALIKESİR de Subay Temel Eğitimi ni tamamladı. Sırasıyla yıllarında 66 ncı Zh.Tug.K.Ord.Bl. İşlt.Ks.A.liği (İSTANBUL), yıllarında 1/1 İç Güv.P.Tb.Muh.Hiz.Ds.Tk.K.lığı (ŞIRNAK),

10 2002 yıllarında 39 ncu Mknz.P.Tug.Ord.Bl. İşlt.Ks.A.liği (İSKENDERUN), yıllarında Ord.Okl. ve Eğt.Mrk.Ord.Okl.Slh.Krl. Özel Silah Öğretmenliği görevlerinde bulundu Yılında Kara Kuvvetleri Komutanlığı nam ve hesabına Hava Harp Okulu Havacılık ve Uzay Teknolojileri Enstitüsü Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalında Yüksek Lisans Eğitimi ni tamamladı. İngilizce ve Almanca bilmektedir. Yrd.Doç.Dr.Hv.Müh.Alb. Sefer KURNAZ Hava Harp Okulu Elektronik Mühendisliği Bölümünden lisans, Ege Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümünden yüksek lisans, İstanbul Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümünden doktora derecesi aldı. Halen Hava Harp Okulu Havacılık ve Uzay Teknolojileri Enstitüsü Müdürü olarak görev yapmaktadır. 10