XVIII. MİMARLIKTA SAYISAL TASARIM ULUSAL SEMPOZYUMU
Robotik Tasarım Yaklaşımlarında Sözel Olmayan İletişim Stratejileri: Myco-morphosis Örneği

Yazarlar:
Yayın Yılı:
2024
Yayıncı:
Balıkesir Üniversitesi Yayınları
Dil:
ISBN:
978-975-6993-33-0
Özet (AI):
İnsanlar ve robotlar arasındaki etkileşim, tasarım ve inşaat araştırmalarında, özellikle kolektif üretim ve birlikte tasarım alanlarında, Yapay Zeka (AI - Artificial Intelligence) ve robotik alanlarındaki gelişmelerle ön plana çıkmıştır. Bu etkileşim, inşaat sürecindeki kalıp çalışmaları, üretim ve imalat gibi çeşitli yollarla araştırılmış ve insan yaratıcılığı ile robotik hassasiyeti senkronize edilerek işbirlikçi iş akışları oluşturmayı hedeflemiştir. Bu çalışmalarda beton, ahşap ve çelik gibi geleneksel endüstriyel yapı malzemeleri çevresel etkileri nedeniyle sorgulanmakta ve iklim krizi endişelerine yanıt olarak biyolojik bazlı malzemelere geçiş yapılmaktadır. Zamanla dönüşme ve evrimleşme yeteneklerine sahip biyolojik bazlı malzemeler, statik ve dayanıklı endüstriyel malzemelerin yerini alarak esnek tasarımlara olanak sağlamaktadır. Bu geçiş, tasarım ve inşaat süreçlerindeki işbirlikçi iş akışlarının ve özellikle robotik tasarım yöntemlerinin yeniden değerlendirilmesini gerektirir. Robotlarla etkili sözlü iletişim, bu bağlamda kritik bir öneme sahiptir ve KUKA Robotic Language (KRL) arayüzü gibi sistematik yöntemler ve Rhino, Grasshopper gibi görsel programlama arayüzleri aracılığıyla insan-robot etkileşiminin biyobazlı malzemeler odağında geliştirilme potansiyeline sahiptir. Bu araçlar, özellikle biyolojik bazlı malzemeler kullanıldığında sezgisel iletişimi kolaylaştırır ve işbirlikçi iş akışlarının yeniden değerlendirilmesini sağlayarak gerekli iyileştirmeleri sağlar. Biyomateryallerden miselyum bazlı malzemeler, zamanla büyüme ve değişme yeteneklerine sahip olduğundan, farklı iletişim yöntemlerini gerektirir. Miselyum, mantarların vejetatif kısmı olup, tarımsal atıkları alt tabaka olarak kullanarak kademeli olarak sertleşen ve ağ yapısı oluşturarak büyüyen bir özellik gösterir. Bu büyüme özellikleri; renk, desen, doku ve morfoloji değişikliklerine dayalı sözel olmayan iletişim sistemlerinin kullanımını mümkün kılar, bu da robotik kolektif tasarım yöntemlerinde kritik bir rol oynar. Bilgisayarlı Görü (CV) teknikleri, görüntü sınıflandırma ve nesne tespiti gibi sözel olmayan iletişim sistemleri, gerçek zamanlı tepkileri mümkün kılarak insan-robot etkileşimlerini geliştirir. Bu teknolojiler, otomatik nesne tespiti ve robotik montaj gibi görevler için kritik önem taşır, ancak miselyum bazlı malzemelerin morfolojik durumu üzerine odaklanan az sayıda çalışma bulunmaktadır. "Myco-morphosis" vaka çalışması insan, robot ve canlı biyolojik bazlı malzemeler arasındaki etkileşimleri kolaylaştıran sözel olmayan iletişim sistemlerini ve geri bildirime dayalı süreç odaklı metodolojiyi detaylandırmayı amaçlamaktadır. Miselyum bazlı tasarım için işbirlikçi bir çerçeve oluşturmayı, gerçek zamanlı etkileşimleri incelemeyi ve yaratıcı tasarım süreçleri ve kolektif iş akışı hakkındaki temel araştırma sorularını ele almayı hedeflemektedir. Çalışma, 5 aşamada sürdürülmüştür: (1) etkileşim aktörlerinin ve rollerinin tanımlanması, (2) modüler tasarım sürecinin tanımlanması, (3) laboratuvar deneylerinin ve veri toplama yöntemlerinin açıklanması, (4) CNN (Convolutional Neural Network) modelinin eğitimi ve sistem senkronizasyonu ve (5) sözel olmayan iletişimin ve insan-robotbiyomateryal işbirliğinin dijital simülasyonu. Bilgisayarlı Görü teknikleri, görsel programlama yazılımları ve robotik kollar kullanılarak, bu çalışma insan-robot-canlı miselyum etkileşimlerinin karmaşık etkileşimini araştırmayı ve doğa tabanlı tasarım metodolojilerine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. Myco-morphosis biyolojik bazlı malzemelerin kullanıldığı tasarım süreçlerinde yaratıcı çözümler sunmayı hedeflemektedir.

XVIII. MİMARLIKTA SAYISAL TASARIM ULUSAL SEMPOZYUMU
Non-Verbal Communication Strategies in Robotic Design Approaches: The Case of Myco-morphosis

Yazarlar:
Yayın Yılı:
2024
Yayıncı:
Balıkesir Üniversitesi Yayınları
Dil:
ISBN:
978-975-6993-33-0
Özet:
(AI):
The interaction between humans and robots has become a focal point in design and construction research, particularly in the realms of co-creation and co-design, driven by advancements in Artificial Intelligence and robotics. This interaction has been explored through various avenues such as formwork studies, creation, and fabrication within the construction process, aiming to synchronize human creativity with robotic precision to create collaborative workflows. Traditional industrial building materials like concrete, wood, and steel are being scrutinized for their environmental impact, prompting a shift towards bio-based materials in response to climate crisis concerns. Bio-based materials, characterized by their ability to transform and evolve over time, are replacing static and durable industrial materials, enabling flexible designs. This transition necessitates a reevaluation of collaborative workflows in design and construction processes, particularly in robotic design methods. Effective verbal communication with robots is crucial in this context, with systematic methods such as the KUKA Robotic Language Interface (KRL) and visual programming interfaces like Rhino and Grasshopper enhancing human-robot interaction with a focus on bio-based materials. These tools facilitate intuitive communication, especially when incorporating bio-based materials, and enable necessary improvements by reassessing collaborative workflows. Mycelium-based materials, being a subset of biomaterials, require different communication methods due to their growth and change capabilities over time. Mycelium, the vegetative part of fungi, utilizes agricultural waste as substrates, gradually solidifying and forming a network structure as it grows. These growth characteristics allow the use of non-verbal communication systems based on changes in color, pattern, texture, and morphology, which play a critical role in robotic co-design methods. Computer Vision (CV) techniques, such as image classification and object detection, enhance human-robot interactions by enabling real-time responses. These technologies are vital for tasks such as automatic object detection and robotic assembly, yet few studies have focused on the morphological status of mycelium-based materials. The "Myco-morphosis" case study aims to elaborate on the non-verbal communication systems and feedback based process-led methodology that facilitate interactions between humans, robots, and living bio-based materials specifically mycelium. It seeks to establish a collaborative framework for mycelium-based design, examine real-time interactions, and address fundamental research questions regarding creative design processes and collective workflows. The study is structured into five stages: (1) identification of interaction actors and their roles, (2) definition of modular design process , (3) description of laboratory experiments and data collection methods (4) training the CNN model and system synchronization and (5) simulating the non-verbal communication and human-robot-mycelium collaboration computationally. Utilizing CV techniques, visual programming software, and robotic arms, this study aims to investigate the complex interplay of human-robot-living mycelium interactions and contribute to nature-based design methodologies. Myco-morphosis aims to offer creative solutions in design processes involving bio-based materials.