كيف تصنع روبوتك – تجميع الروبوت
|
|
|
في الدرس السابقة تكلمنا عن مختلف المركبات الاليكترونية المهمة لكل روبوت.
الخطوة التالية هي تصميم وبناء هيكل الروبوت الذي سيجمع كل العناصر التي اخترتها من قبل.
|
بناء الهيكل
في
الحقيقة لا توجد طريقة مثالية لبناء هيكل الروبوت. فكل واحد له متطلباته
الخاصة من وراء الروبوت الذي يود إنشاءه، حيث أنه يمكنك مثلا أن تستعمل
هيكلا خفيفا بمعدات غالية لبناء الروبوت. كما قد تقرر استعمال هيكل قوي
ولكن ساعرف أنه سيكلف المزيد من المال، أو صعوبة الصنع.
تذكر أن بعضا من الهياكل قد تكون بسيطة لكنها جذابة للناظر إليها، كما أنك قد تجذب أنظار الناس فقط بسبب تعقيدات الهيكل الذي أنجزته.
لكن أنصحك بأن تحاول دائما البدء بإنشاء هياكل بسيطة ففي البساطة قوة!
المواد
هل الهيكل الذي تريد انجازه معدني أم خشبي أم بلاستيكي أم يضم كلا من هذه المواد؟
سنستعرض فيما يلي المواد التي يمكنك استخدامها لبناء هيكل الروبوت.
استعمال نماذج موجودة
مع
انتشار نماذج لروبوتات معينة لا يبقى للمهتم بهذا الميدان إلا أن يركبها
بعضا ببعض. إذ لم تكن تريد أن تضيع وقتا أطول في تجهيزها بنفسك يمكنك
شراءها إذن. غير أني لا أحبذ مثل هذا لأنه يقتل الابداع في رأيي.
مواد بسيطة
يمكنك
صنع روبوتات متميزة جدا باستخدام بعض المواد البسيطة فقط. الورق المقوى أو
ما يسمى بالكرتون هو من بين هذه المواد التي قد تجدها مجانا.
يمكنك تقطيعها بكل يسر كما أنه يمكنك استخدام لصاق ساخن أو ما شابه واستخدام ألوان وصباغة من أجل صنع هيكل جميل للروبوت.
مواد مسطحة
الخشب والبلاستيك من أشهر المواد المستعملة في صناعة الروبوتات كذلك.
يمكنك
استخدام قطع خشبية مسطحة ثم قم بنجرها وتحضيرها بعد أن تقرر التصميم الذي
تريده. يمكنك أن ترسم على الخشبة مواقع العجلات وحتى المركبات الاليكترونية
الأخرى ثم قم بقطعها بأداة مناسبة.
بالنسبة لقطع البلاستيك يمكنك الاعتماد على قطع موجودة كاﻷقراص الضوئية أو ماشابه.
التقطيع باستعمال اللازر
|
هذه قد تكون صعبة علي وعليك لاسيما إذا كنت مبتدءا.
لكن
دعنا نفترض أنه جاءتك فكرة ما، وتريد أن تنجز روبوتا ذي جودة عالية ليقوم
بمهام معينة مثلا. في هذه الحالة، قد تحتاج للاتصال بشركة خاصة بتقطيع
المواد لتلاءم حاجياتك. هنا يمكنك استعمال بعض البرامج كـ CAD مثلا لتصميم روبوتك ثم تزود الشركة به لتقوم هذه الأخيرة بإنجاز ما تريد.
|
|
الطباعة ثلاثية الأبعاد
|
توجد
طابعات في الأسواق يمكنها طباعة أشكال ثلاثية الأبعاد بدقة عالية. قد تكون
هذه الطابعات غالية شيئا ما هذه الأيام، لكن مع تقدم الطلب والتكنلوجيا
سينخفض ثمنها كما العادة.
باستخدام
هذا النوع من الطابعات يمكنك طباعة جميع الأجزاء التي يحتاجها روبوتك، كل
على حدة كطباعة الأرجل واﻷذرع وما إلى ذلك. بعدها يمكنك تركيب اﻷجزاء كما
تريد.
|
|
بلاستيك متعدد اﻷشكال (Polymorph)
متعدد
اﻷشكال عبارة عن بلاستيك صلب وقوي. لكن عند وضعه في حرارة عالية (ماء ساخن
مثلا) يصبح مرنا ومن ثم يمكنك أن تنجز به أشكالا متعددة تجعلها تبرد ليعود
إلى صلابته من جديد بعد أن كونت منه ما تريد.
أذرع الروبوتات هي أنسب مثالا يمكنك إنجازه باستعمال بلاستيك متعدد الأشكال.
تجميع الروبوت
أحضرت جميع المواد اللازمة، كيف تبدأ إذن؟ اتبع الخطوات التالية لإنشاء هيكل جميل وبسيط للروبوت:
- احصل على جميع اﻷجزاء الميكانيكية والكهربائية التي يحتاجها روبوتك وتأكد من سلامة المركبات الاليكترونية.
-
- تخيل وقرر بعدها تصميم الهيكل الذي يناسب روبوتك. (وتذكر أن البساطة قد تكون أجمل من التعقيد).
-
- يجب على التصميم الذي قررته أن يكون بإمكانه ضم جميع المركبات.
|
|
قم برسم كل جزء من روبوتك بحجمه الحقيقي على ورق كبير أو أو على ورق مقوى أو قطعة بلاستيك.وتجدر الإشارة أنه بإمكانك أيضا أن تصممها باستعمال البرنامج CAD ثم اطبعها خارجا. (وهذه فرصة لمن لم يجرب CAD من قبل)
في حالة إذا ما رسمته بالبرنامج CAD، يمكنك حينها أن تمتحن مطابقة اﻷجزاء مع بعضها البعض والتأكد من اتصالاتها ببعضها البعض ايضا.
|
|
| عندما تتأكد أن تصميمك على ما يرام، ابدأ بتقطيع هيكل الروبوت ليبدوا في شكله الحقيقي. تذكر، قس مرتين واقطع مرة. |
|
هل يتناسب كل مركب مع مكانه في الهيكل؟
قم الآن بتجميع الروبوت باستعمال لصاق ساخن، براغي، شريط لاصق وكل ما يمكنك...
|
|
على أي، سنقوم الآن بتفصيل إيصال المركبات ببعضها البعض:
إيصال المحركات بكنترولات المحركات
|
|
|
للمحركات DC سلكين أسود وأحمر. قم بإيصال السلك الأحمر بالقطب +M لكنترولور المحرك DC والسلك الأسود بـ -M. في حالة وجدت أولنا مختلفة فتفحص إشارة كل سلك من خلال قطب المحرك الموصل به.
يوجد ثلاث أسلاك كهربائية للمحرك سيرفو: أسود (GND)، أحمر (من 4.8 إلى 6 فولط) وأصفر (SIG). يوجد في كنترولور المحرك سيرفو ثلاث مرابط تتناسب مع أسلاك المحرك سيرفو، يمكنك أن تصلها مباشرة بمكانها المناسب.
|
إيصال البطاريات بكنترولور المحرك أو بالميكروكنترولور
|
|
|
يوجد على معظم كنترولورات المحرك مربطين يحملان الرمزين :+B و -B.
هذين المربطين على شكل مسمارين صغيرين (دعنا نسميهما بـ "الموصل الذكر”).
فإذا كانت بطاريتك مجهزة بـ "موصل أنثى"، ففي هذه الحالة يمكنك ايصالهما
مباشرة بكل سهولة. وإذا كان العكس، فحاول بنفسك إيجاد طريقة ما لإيصال
إحداهما بالأخرى.
كما
يمكن أن تكون المركبات الإليكترونية -التي اخترتها لروبوتك- كل يعمل بجهد
كهربائي مختلف. في هذه الحالة قد تحتاج لبطاريات مختلفة أو لمحول كهربائي
أو لمعدل كهربائي. سنورد لك فيما يلي مختلف القيم للجهد الكهربائي التي
تجدها في المركبات الاليكترونية المعروفة في ميدان الروبوتيك:
|
|
محركات DC
من 3 فولط الى 24 فولط
|
|
|
محركات سيرفو عادية
من 4.8 فولط الى 6 فولط
|
|
|
محركات سيرفو خاصة
من 7.4 فولط الى 12 فولط
|
|
|
المحركات خطوية
من 6 فولط الى 12 فولط
|
|
الميكروكنترولور (أو البطاقة البرمجية)
من 3 فولط الى 12 فولط
|
|
|
المستشعرات الإليكترونية
3.3 فولط و5 فولط و12 فولط
|
|
|
كنترولور المحرك DC
من 3 فولط الى 48 فولط
|
|
|
بطاريات عادية
3.7 فولط، 4.8 فولط، 6 فولط، 7.4 فولط، 9 فولط، 11.1 فولط، 12 فولط.
|
|
إذا كنت ستستعمل محركات DC
وميكروكنترولور وربما محركا أو محركين سيرفو، فهنا يمكنك الاستنتاج بسهولة
أن بطارية من صنف واحد قد لا تستطيع تزويد كل شيء مباشرة. وبالتالي ننصحك
بأن تختار بطارية باستطاعتها تزويد الكثير من المركبات التي اخترتها ما
أمكن. والبطارية ذات الجهد العالي يجب أن توصل بالمحركات.
على سبيل المثال، نفترض أن المحركات التي اخترتها تعمل بـ 12 فولط، وبالتالي من الأحسن أن تكون البطارية الرئيسية قادرة على تزويدك بـ 12 فولط. أما بالنسبة للميكروكنترولور فيمكنك استعمال معدل كهربائي (regulator) من أجل تزويده بـ 5 فولط.
بالنسبة للروبوتات الصغيرة والمتوسطة، أحسن المعدلات الكهربائية هي NiMH و LiPo. يمكنك أن تشتري NiMH لرخصها أو LiPo لخفة وزنها.
تذكر
دائما أن البطاريات ذات الجهد العالي باستطاعتها أن تحرق الدارة
الكهربائية بسهولة إذا لم توصل اﻷسلاك بالشكل الصحيح. قم دائما بفحص قطبية
اﻷسلاك الكهربائية (الموجب والسالب) وتأكد المرة بعد الأخرى. (إذا لم تكن
متأكدا من القطبية فلا تخمن وتجرب، لأن الكهرباء أسرع منك، وإلا سترى دخانا
أزرقا صاعدا من الدارة.)
إيصال كنترولورات المحركات بالميكروكنترولور
|
|
|
يمكن للميكروكنترولور (أو البطاقة البرمجية) أن يتواصل مع كنترولات المحرك بعدة أوجه:
1. Serial:
لكل من الميكروكنترولور (البطاقة البرمجية) وكنترولور المحرك مربطين
يحملان الرمزين Rx (المستقبل) و Tx (المرسل). صل المربط Rx لكنترولور
المحرك بالمربط Rx للميكروكنترولو ونفس الشي بالنسبة للمربط Tx.
2. I2C:
سيكون لكنترولور المحرك أربعة مرابط: SDA و SCL و V و GND. سيكون
للميكروكنترولور نفس المرابط أيضا. ما عليك إلا أن توصلهم ببعضهم البعض.
3. PWM:
سيكون لكنترولور المحرك مربطا يحمل الرمز PWM ومربطا رقميا (digital) لكل
محرك. قم بإيصال المربط PWM لكنترولور المحرك بالمربط PWM للميكروكنترولور،
والمربط الرقمي لكنترولور المحرك بالمربط الرقمي للميكروكنترولور.
4. R/C: هنا يجب أن تقوم بإيصال مربط الإشارة (signal) لكنترولور المحرك بالمربط الرقمي (digital) للميكروكنترولور.
وبغض
النظر عن اختلاف وسائل الاتصال أعلاه، يجب أن توصل المربط GND لكنترولور
المحرك بالمربط GND للميكروكنترولور. ونفس الشيء بالنسبة للمربط الذي يحمل
الرمز +V. بالنسبة لهذا الأخير يجب الأخذ بعين الاعتبار حالة اختلاف الجهد
الكهربائي الذي يحتاجه كنترولور المحرك (مثلا 3.3V) والجهد الكهربائي الذي
يحتاجه الميكروكنترولور (مثلا 5V) . إذا كانا متساويين يمكنك إذن أن
توصلهما بمنبع التيار مباشرة وإلا ستحتاج لمعدل كهربائي أو محول كهربائي أو
بعض المقاومات الكهربائية للتحويل إلى الجهد الكهربائي المناسب.
|
إيصال المستشعرات الاليكترونية بالميكروكنترولور
|
|
|
غالبا
ما تكون المستشعرات الإليكترونية مزودة بثلاث مرابط: GND و +V و SIG.
بخصوص المربطين GND و +V، قم بإيصالهما كما هو مبين في حالة كنترولور
المحرك.
أما مربط الإشارة SIG فيوصل بالميكروكنترولور (أو البطاقة البرمجية)بعدة أوجه:
1. رقمي (digital):
للمستشعر مربط إشارة رقمي (غالبا ما يرمز له بـ SIG). قم بإيصاله مباشرة
بالمربط الرقمي للميكروكنترولور. (مبدل كهربائي بسيط يمكن أن يعتبر مستشعرا
رقميا أيضا)
2. تناظري (analogue):
البطاقات البرمجية (Arduino مثلا) لها مرابط رقمية وأخرى تناظرية. في هذه
الحالة ما عليك إلا أن تصل المربط التناظري للمستشعر بأحد المرابط
التناظرية للبطاقة البرمجية. لكن إن لم تكون بطاقتك البرمجية
(الميكروكنترولور) مزودة بمرابط تناظرية ففي هذه الحالة ستحتاج لدارة
كهربائية تحول الإشارات النتاظرية إلى إشارات رقمية (analog to digital
“ADC” circuit).
3. Serial: نفس المبدأ بالنسبة لكنترولور المحرك.
4. I2C: نفس المبدأ بالنسبة لكنترولور المحرك.
|
إيصال جهاز الاتصال بالميكروكنترولور
|
|
|
معظم
أجهزة الاتصال (كـ Xbee والبلوتوث) مزودة بالمرابط السالفة الذكر أي: Rx و
TX و GND و +V. وبالتالي يمكنك إيصالها كما شرحنا سابقا.
لكن،
تجدر الإشارة إلى أنه رغم أن الكثير من المركبات الإليكترونية قد يتم
ايصالها بالبطاقة البرمجية بنفس الطريقة (أي باستعمال نفس المرابط) إلا أنه
يجب الأخذ بعين الاعتبار حالة حدوث تضارب المعلومات (أخطاء) فيما بينها
بسبب استعمالها لنفس مرابط البطاقة البرمجية. في هذه الحالة، من المستحسن
استعمال وسيلة ربط (bus arbitration) لتجنب هذه المشاكل.
|
تثبيت العجلات بالمحركات
|
|
|
من المستحسن أن تكون قد اخترت عجلات يمكن تثبيتها مباشرة بالمحركات.
لكن إذا نسيت أو تعذر عليك ذلك فيجب أن تستعمل دوائر مسننة (أي مدببة) يمكنك تركيبها بين المحركات والعجلات.
كما يمكنك استعمال دائرة مثبتة على محور العجلة وشريط مطاطي يصل المحرك بهذه الدائرة أيضا.
|
|
تركيب العناصر الكهربائية الأخرى
ماذا تتوقع مني أن أقول؟؟؟
صراحة تعبت!!!!
قم يا صديقي بتركيبها باستعمال البراغي واللصاق وما إلى ذلك من أدوات....
وتذكر! لا تصل البطارية بالمركبات الاليكترونية حتى تتأكد من أن كل شيء موصول بطريقة سليمة.
المراجع
كـن مـرن و " اكسر الحاجز "
وقبل
أن يقول البعض بأن المطور متحيز لأندرويد أو شيء من هذا القبيل, من الجدير
بالذكر بأنه قام أيضاً بإجراء اختبار آخر بين متصفح أندرويد ومتصفح سافاري
في iOS4 يتعلق بدعم CSS3 والـ Canavas وتبين بأن دعم سافاري لـ CSS3 أفضل
بكثير من أندرويد. نتمنى أن تكون غوغل قد حسّنت دعم CSS3 في نسخة أندرويد 3.0 المنتظرة قريباً.
المشاركات
