علوم

خطواتك الأولى لفهم عالم الـ Robot

 في هذا المقال سوف نوضحُ ما هو الـ Robot ومما يتكون وآلية عمله…
وبعد هذا المقال ستكونُ قادرًا -بإذن الله- على فَهمِ هذة الأجهزةِ  بشكلٍ عام والآلية التي تعمل بها، وإن كان لديك شغفٌ حقيقي بهذا المجال، فهذا المقال سوف يعطيك نظرةً سريعة على أهمِ الأمور المتعلقة بعلمِ الروبوت.. بالإضافةِ  إلى بعضِ المصادر الهامة التي تُمكّنك من تخطّي المراحل الأولى الخاصة بهذا العلم.

   “لا يمكنني تعريف الـ Robot، لكنني أعرفه عندما أراه”.

لا يقتصر هذاُ العلمُ  فقط على الإنسانِ الآليّ أو الـ virtual robot  المُشابه في شكله للإنسان .. فيوجد أنواعٌ عديدة  منها على سبيلِ المثالِ لا الحصر:

– Mobile robots

مثل التي تستخدم في استكشافِ الفضاء.

– Remote controlled robots

آلات مُدارة بأجهزة التحكم عن بعد على سبيلِ المثال: لُعَب الأطفال المدارة بالريموت كنترول أو طائرات الاستطلاع التي لا يتجاوز مداها عدة كيلومترات.

 

– Industrial robots
الأجهزة المستخدمة في الصناعة وهي الأكثرُ انتشارًا.

– Home robots

الـ Robot المنزلي مثل الأجهزة المستخدمة في أعمال التنظيف.

 

وعلى الرغمِ من تعدد أنواعها إلا أن لها عدة أمور مشتركة لا يخلو منها أيُ جهاز  .. لكن دعونا نفهم بشكلٍ سريع آليةَ عمله!
يقوم الـ Robot بأنواعِه باستكشاف البيئة المحيطة عن طريق حواسه وهي أجهزةُ الـ  “sensors” المُلحقة به.
ثم يقومُ العقل “جهاز الكمبيوتر المركزي أو الـ controller” بعد ذلك بتحليلِ ما أرسلَتْه إليه الحواس..
وبُناءً عليها يقومُ بإصدارِ أوامره للأجهزة الداخلية مثل تلك المسئولة عن الحركة كالمواتير، والتي بدورِها تقومُ بتحريك الهيكلِ الخارجي للـ Robot  كالأذرعِ والعجلات وغيرها..
لذلك يمكننا القول بأنها تتكون من الآتي:
١ -Sensors حواس الألة

 

كما قلنا فهي تُمكّن الـ Robot  من اكتشافِ البيئة المحيطة مثل أجهزة الـ sensor الخاصة بالصوت والضوء والحرارة والمواد الكيميائية والقوة والضغط وتحديد الارتفاعات وقياس المسافة.. وكل ما يمكن تخيله!
على سبيل المثال:

– sensor تحديد المسافات

 

 

والموجود في أغلب الأجهزة الشائعة، يعمل بطريقةٍ بسيطة جدًا.. حيث يقوم بإصدار موجاتٍ فوق صوتية غير مسموعة لها سرعة معينة وتردد معين ونقوم بحسابِ المسافة عن طريق ِ لقانون الذي درسناه جميعًا v=x/t

ولدينا سرعةُ الموجات الصادرة من  الـ sensor وكذلك الزمن بحسابِه عن طريق الحاسوب فيمكننا حسابُ المسافة.. وله أنواعٌ كثيرة لكلٍ منها مداها الخاص بالقياس.

– الـ sensor الخاص بقياس درجات الحرارة

 

وتعتمد فكرتُه الأساسية على استخدام مواد تتغير توصيليتُها الكهربية بتغير درجة الحرارة ولها أيضًا القانونُ الخاص بها الذي يُمكّنك من حسابِ درجة الحرارة.
*لذا عند شرائك لأيٍ منها تأكد من معرفتِك الكود الخاص بها حتى يمكِنك معرفة كافة التفاصيل الخاصة بها من على الإنترنت مثل مداها والقانون المستخدم.
وكلما كانت أجهزةُ الـ sensor أكثرَ دقة كلما استطاع الـ Robot القيامَ بعملياتٍ أكثرَ تعقيدًا وبشكلٍ أدق كالتقاط كرة.. أو الإمساك بكوبٍ زجاجي دون كسره.. أو حتى الإمساك ببالون دون فرقعتها..
لكن هذا سيعتمد -بالإضافة إلى دقة أجهزة الـ sensor – على أوامر برمجية أكثر تعقيدًا.

2-Controller عقل الألة:

 

بعد أن تقومَ أجهزةُ الـ sensor بمهمتِها، ترسل البيانات إلى الحاسوب المركزي “العقل” والذي يقوم بتحليلِها وبعدها يصدرُ الأوامرَ كما برمجْتَه أنت فمثلًا: عندما تكون المسافة أمامَه أقلَّ من ٥  سم، قم بالانحرافِ بسرعةٍ معينة لأن أمامك حائط.
أو بعد حسابِ الـ sensor  الخاص بالحرارة لدرجة حرارة الغرفة، يقومُ بطباعتِها على الشاشة وهذا بالطبع يعتمد على البرمجة.
أشهرُ الأجهزة المستخدمة  كـcontroller على نطاقٍ واسع خاصةً في مجالِ الألعاب والروبوتات الصغيرة هو الأوردوينو “ARDUINO” -مثل الموجود بالصورة- بأنواعِه.
-لينك كيف تختار بوردة الأوردوينو الأنسبَ لك! اضغط هنا
-وإليك أيضًا كورس بسيط لاستخدام الأوردوينو بدايةً من استخدامِه للتحكم في زمن إضاءة لمبة يد صغيرة، إلى استخدامِه للتحكمِ في المواتير “DC Motors”
وتعتمدُ برمجة الأوردوينو على لغةٍ شبيهة بلغة C،  لذا سيكونُ من الأفضل إن كنت تعرفُ بعضَ المبادئ العامة عن لغة C  وكيف تجعل جهازك يفهم أوامرَها.
-كورس لغة C من موقع رَوَاق. اضغظ هنا
يكفي فقط معرفة مبادئها العامة.
3-الأجهزة والملحقات الداخلية:

أهمها المواتير بأنواعها DC و AC
والمسئولة عن تحريكِ أجزاءٍ في الهيكل الخارجي ويوجد منها أنواعٌ كثيرة تختار منها ما يناسبُ طبيعةَ العملِ الذي تودُ جهازك الـ Robot  أن يقوم به.
منها ما تكون سرعتُه بضعَ لفاتٍ في الدقيقة ومنها عشراتُ ومئاتُ اللفاتِ في الدقيقة بل وآلاف.
بالإضافة إلى الملحقات الكهربية.
4-البناء والهيكل الخارجي:
كجسمِ الـ Robot  بالإضافة إلى التروس والمفاصل والأذرع  ويعتمدُ هذا الجزءُ على علمِ الهندسة الميكانيكية بشكلٍ أساسي.
-وهذا كورس مقدم من معهد MIT الشهير “مقدِّمة في علم الـ Robot ” ومترجمٌ إلى العربية. اضغط هنا
5-البطاريات ومصدر الطاقة:
       “اصنع روبوتك الخاص!”
-كورس قصير مقدَّم من  خان أكاديمي العربية لا يزيدُ الڤيديو الواحد على 3 دقائق، يمكّنك من صنعِ روبوت عنكبوت خاص بك وبموادٍ بسيطة. اضغط هنا
-وهذان أيضًا على نفسِ النسق… اضغط هنا و اضغط هنا
وبهذا فإنك تكون قد تجاوزْتَ المرحلةَ الأولى لعلمِ الـ Robot وفهِمْتَ الآليةَ العامة التي يعملُ بها.
وإذا كنت تريدُ التعمقَ أكثر، أنصحُ بموقعَي كورسيرا وخان أكاديمي؛ المحتوِيان على الكثيرِ من الكورساتِ التخصصية في هذا المجال.

 

سارة الطباخ
سارة الطباخ
- طالبة بكلية الهندسة الميكانيكية جامعة طنطا مهتمة بالعلوم والتكنولوجيا.

اترك تعليقا