Proje Adı: Hapkit Projesi
Dağıtım Yeri: Kaliforniya, ABD
Hedeflenen Sektör Türü: Eğitim
Proje Ortak(ları): 
Haptikler, dokunma duyusunu ifade eder ve uygulamalı öğrenme aracı haptik cihazlar olarak adlandırılır. Dokunma duyumuzu düşündüğümüzde, insan biyolojik işlevlerinin işitme (kulaklar), görme (gözler) veya koku alma (burun) işlevleri kadar önem vermeyebiliriz. Ancak, 4. Sanayi Devrimi’nin yükselişi ile birlikte, haptikler bilim, teknoloji ve çeşitli endüstri oyuncuları tarafından yeni fırsatlar için giderek daha fazla ilgi görmektedir. Ne yazık ki, herkes haptikleri içeren teknolojileri öğrenemiyor, çünkü haptik ekipmanlar çoğu zaman pahalı ve monte edilmesi zor olabiliyor. Bu nedenle, birçok akademik uzman yıllardır düşük maliyetli, kolay monte edilebilen ve açık kaynaklı haptik cihazlar üzerinde araştırmalar yapmakta, denemeler yapmakta ve tasarımlar geliştirmektedir (Martinez ve ark., 2020).
Şimdi, AR teknolojilerini uygulayan çeşitli oyunları veya sürükleyici film deneyimlerini düşündüğünüzde, hepsinde gömülü haptik cihazlar olduğunu görebilirsiniz. Bugün haptiklerden bahsetmek istememizin nedenini tahmin edebilirsiniz: dokunun özü ve dünya toplumumuzdaki birçok sosyal sorunu çözme potansiyeli (Şekil 1).
Şekil 1. Haptikler Gerçek Hayatta Nasıl Görünüyor (Rappler, 2015; Tran, 2017)
Zorluk Nedir?
Haptik cihazları eğitim amaçları için nasıl daha erişilebilir ve uygun fiyatlı hale getirebiliriz?
Proje Nedir?
2012 yılında, Stanford Üniversitesi’nde Makine Mühendisliği Okulu’ndan Prof. Allison Okamura ve Eğitim Okulu’ndan Prof. Paulo Blikstein, sistem dinamikleri, kontrol teorisi ve mekatronik kavramlarını öğretmek için kullanılan geliştirilmiş eğitim haptik paletleri tasarlamak üzere bir araya geldiler. Haptik cihazların büyük ölçekli eğitim projelerinde kullanımını yaygınlaştırma hedefiyle, kampüs içi dersler, çevrimiçi dersler ve eğitim araştırmaları için “Hapkit” adında bir DIY elektronik kiti oluşturdular (Şekil 2). Bu Proje, mekanik mühendislik öğrencileri ve tüm eğitim ve profesyonel geçmişlerden diğer çok paydaşın birlikte çalışabileceği eğitim projeleri için tasarlanmıştır; bu projeler, bilgisayar tabanlı sanal ortamlarda dokunma duyusunu programlama ve simüle etmeyi içerir. Örneğin, bir öğrenci haptik cihaza dokunduğunda ve hareket ettiğinde, “elini bir duvara sürtmek ya da bir tükenmez kalemi tıklatmak” gibi hissetme deneyimini yaşayabilir (Ramachadran, 2015).
Şimdi, çok paydaşlar geçmişte haptik cihazları kullanmaya alışkın olmayabilir, bu nedenle bu kolay monte edilebilen ve öğrenilmesi kolay “Hapkit”, onların ve öğrencilerin bilimsel ve teknolojik bilgiyi daha kolay kavramalarını sağlayabilir (Hapkit, n.d.). Bu Proje için, 2013 yılında Seeed ile birlikte çalışarak Hapkit’i destekleyen mikrodenetleyiciler ve amplifikasyon maliyetlerini azaltmak için “Hapkit Board” adında hepsi bir arada bir kontrol kartı tasarladılar.
Şekil 2. Stanford Üniversitesi’nde Geliştirilen Hapkit (Hapkit, n.d.)
Prof. Allison Okamura, Stanford Üniversitesi’nde dinamik sistemler, robotik, haptikler ve tıbbi teknoloji dersleri veren Doçent’tir. Akademik uzmanlığı haptikler, tıbbi robotlar, teleoperasyon, sanal ortamlar ve simülatörler, protezler, nöromekanik ve rehabilitasyon ile mühendislik eğitimi üzerinedir. Prof. Okamura ayrıca Stanford’daki İşbirlikçi Haptikler ve Tıpta Robotik (CHARM) Laboratuvarı’nın Direktörüdür; burada fiziksel dokunma ile etkileşimde bulunabilen gelişmiş robotik ve insan-makine sistemlerini gerçekleştirmek için gerekli aletleri yaratmaktadır. Kariyeri boyunca IEEE Haptik Sempozyumu’nun Eş Başkanlığını yapmıştır. Genel olarak, IEEE, “insanlığın yararına teknolojiyi ilerletmeye adanmış dünyanın en büyük teknik profesyonel organizasyonu” olarak bilinir ve Prof. Allison Okamura ile Seeed Studio’nun benzer değerleri vardır.
Kelimenin kendisi, “haptik cihazlar” insanın dokunma duyusu ile etkinleştirilmiştir (Vanderbilt MEDLab, 2013). Şimdi, birçok kişi haptik cihazlar kavramına aşina olmayabilir, bu nedenle Prof. Okamura’nın bunu basit bir şekilde tanımladığı şekliyle (Tedx Talks, 2013):
“Bilgisayarınızda yazı yazarken veya iPad’inizle ya da akıllı telefonunuzla oynarken, … bu cihazlarla etkileşiminiz daha çok dokunma tarafında, cihaza girişler oluşturmak üzerinedir: ‘siz’ ona dokunursunuz, ama ‘o’ size geri dokunmaz. … Haptiklerin bilimi ve teknolojisi, bu tür cihazlarla daha derin bir şekilde etkileşimde bulunabileceğiniz bir arayüz yaratmakla ilgilidir.”
“`
“Şimdi, bu teknolojinin temelinde yatan şey, kullanıcıların hareketlerini kaydetmektir: Nasıl davrandıklarını görüyorsunuz … [onlara] küçük bir robotik cihazı tutturduğunuzda. Ve bu cihaz hareketleri kaydediyor ve bunu … sanal bir ortamda bir imlecin hareketine iletebiliyor [=bilgisayar ekranları] (Şekil 3). Şimdi, eğer ben bir haptik programcı olsaydım … bu sanal ortamda kodlar yazıyor olsaydım, bu çaydanlığı dokunduğumda, kullanıcının çaydanlıktan bir kuvvet hissetmesi gerektiğini söyleyebilirdim. Bu nedenle, cihazımı kullanıcıların üzerine iten motorlarla programlayacağım, böylece [=onlar] o sanal ortamda neler olduğunu hissedebilirler.”
Şekil 3. Basit Bir Haptik Cihazın Çalışma Şekli (Tedx Talks, 2013)
Hapkit, kullanıcıların hareket girişi yapmasına ve ardından programlanmış kuvvetleri hissetmesine olanak tanıyan düşük maliyetli (50 USD) açık donanım haptik cihazdır. Hapkit Kartı (Şekil 4), Arduino Uno kadar küçük olup, bir mikrodenetleyici Atmega328, Micro SD kart yuvası ve Motor sürücüsü L298P’yi birleştirir. Bu kombinasyon, Hapkit’in 3 işlevi gerçekleştirmesini sağlar: kontrol işlemi, veri kaydı ve motor sürücüsü. Hapkit Kartı’na bağlı 2 Hapkit’e özgü sensör bulunmaktadır: Mr Sensor ve FSR Sensor. Hapkit Kartı’nın standart kalkan şekli ve Grove arayüzleri sayesinde, çok sayıda modülü bağlamak daha kolaydır. Hapkit Kartı için Seeed, üretim tasarımı hizmetleri, özelleştirme hizmetleri, pazarlama desteği ve Hapkit Kartlarının çevrimiçi mağazamızda satışını sunmuştur.
Şekil 4. Seeed Studio’nun Hapkit Kartı
Peki, Hapkit nasıl çalışır (Şekil 5)? Bir öğrenci Hapkit’e parmaklarıyla dokunduğunda ve paleti kuvvetle hareket ettirdiğinde, hareketler ve uygulanan kuvvet seviyesine dair dokunsal veriler kaydedilecek, entegre edilecek ve Hapkit Kartı’ndan öğrencinin dizüstü bilgisayarına aktarılacaktır. Farklı dizilerde çeşitli hareketler oluşturarak, öğrenciler kaydedilmiş dokunuşların farklı hislerini deneyimleyebilirler; kaygan, yumuşak, sert, sıcak, soğuk, sallantılı. Hapkit projelerini çoğaltmakla ilgilenenler için, Hapkit Kartımızı buradan satın alabilirsiniz.
Şekil 5. Hapkit’in Çalışma Şekli (Tedx Talks, 2013)
Bu proje aracılığıyla, Dr. Okamura, Hapkit Kartımızı kullanmanın, birçok önceki modele kıyasla haptik cihazların inşasında dramatik maliyet düşüşü sağladığını ve öğreniciler için kolaylık getirdiğini bize bildirdi. Ancak, haptik cihazların yalnızca öğretim ve öğrenim için değil, günlük yaşamımızda pratik çözümler sunabileceğini de gösteriyor. Uzaktan cihazları kontrol etmekle ilgili olduğunu, böylece sanal dünyayı bir robotla değiştirebileceğimizi söylüyor. Bu şekilde, kullanıcı hareket ettiğinde, uzaktan teleoperasyon edilen robot onların hareketlerini takip edebilir ve ardından kullanıcı, uzaktan robotun hissettiğini hissedebilir (Şekil 6). Bu cihazların tele-operasyon gerektiren gerçek yaşam ortamlarında nasıl kullanılabileceğini daha da ayrıntılı olarak açıklıyor ve örnekler veriyor:
i) Evrene gönderilen robotlar;
ii) Askeri ve polis için, patlayıcıları yerden çıkarmak zorunda kaldıklarında insanları öngörülemeyen tehlikelerden korumak için kullanılan mayın temizleme robotları;
iii) Tümörler ve kistlerin farklı şekillerini ve dokusal hislerini ayırt eden haptik cihazlar, ve;
iv) Hastanın vücuduna büyük delikler açmadan derinlere girmek için tıbbi alanda kullanılan cerrahi robotlar.
Otonom araçların aksine, bu robotlar otonom değildir, ancak insanlar tarafından uzaktan teleoperasyon edilmektedir. Haptik cihazlarla, bir cerrah en uygun kuvvet miktarıyla bir dikiş atabilir, böylece cerrah dikişi koparmaz veya dikiş gevşemez. Haptik cihazlar olmadan, cerrahlar yalnızca görsel ekranlara güvenerek dikişe ve hastanın vücuduna ne kadar kuvvet uyguladıklarını anlayamazlar.
Şekil 6. Haptik Cihazın Gerçek Hayattaki Uygulaması (Tedx Talks, 2013)
Daha ilginç olanı, eğitim haptiklerinin geleneksel eğitim yöntemlerimizi dönüştürme potansiyeline sahip olmasıdır. Örneğin, farklı insanlar farklı şekillerde öğrenir: görsel öğreniciler, işitsel öğreniciler ve nesnelere dokunarak öğrenenler. Karmaşık matematiksel veya bilimsel denklemleri kolayca kavrayamayan öğrenciler için, bu, öğrencilerin öğrenme biçimlerini yenileyecektir – bu denklemleri öğrencilerin hissedebileceği bir şeye çevirerek, böylece sezgisel olarak öğrenmelerini sağlayarak. Bu şekilde, dokunma duyularını kolaylaştırarak öğrenmek isteyen büyük bir insan grubunun öğrenme kapasitesini artırabiliriz (Şekil 7).
Şekil 7. Haptikler Kullanarak Denklemleri Öğrenme (Tedx Talks, 2013)
Hangi Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri İlgili?
Hapkit’in veya açık kaynak haptik cihazının potansiyeli, eğitim alanının ötesine geçerek eğlence, oyun, telekomünikasyon, sosyal hizmetler ve dokunma duyusunu içeren diğer hayal edilebilir ve edilemez senaryolar gibi çeşitli endüstrilere yayılmaktadır. Bu nedenle, bu Hapkit Projesi, Şekil 8’de gösterilen BM Sürdürülebilir Kalkınma Hedeflerine ulaşmayı amaçlamaktadır.
Şekil 8. Hapkit Projesi ile Bağlantılı Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri (BM, 2016)
Bu 3 Sürdürülebilir Kalkınma Hedefi hakkında daha fazla bilgi edinmek için, Hapkit Projesi ile neden ilgili olduklarını anlamak için belirli Hedeflerini anlamak faydalıdır:
- Tüm erkekler ve kadınlar için üniversite düzeyinde kaliteli ve uygun fiyatlı teknik eğitim sağlamak, onları decent işlere hazırlamak (Hedefler 4.3, 4.4)
- Kadınların güçlenmesini kolaylaştırmak için teknoloji ve BİT kullanımını artırmak (Hedef 5.B)
- Kamu ve özel sektör ile sivil toplum kuruluşları arasında çok paydaşlı ortaklıklar aracılığıyla teknoloji ve yenilik konusunda kapasite geliştirme mekanizmaları sağlamak (Hedefler 17.8, 17.9, 17.16, 17.17)
Sonuç olarak, bugünkü Hapkit Projesi bize dokunsal teknolojilerin büyük olasılıklarını ve önemini gösterdi. Dünyamız dijital alanda giderek sanallaşırken, Seeed, müşterinin ihtiyaçlarına ve vizyonuna göre özelleştirilmiş ürünlerin tasarım aşamasından üretim ve pazarlama aşamasına kadar proje hizmetleri sunmaktadır. Bizimle iş birliği yaparak, eğitim uzmanları ve diğer sektör oyuncuları, bu belirsizlikler döneminde geride kalmamak için dijital dönüşümü gerçekleştirebilirler. Herkes için sürdürülebilir eğitim arayışında Seeed’e katılın. 🙂