روبوتيكس -1: ما تحتاجه لبناء الروبوت الخاص بك من الصفر

1

في هذا المقال حاولت تفصيل وتبسيط ذلك العلم الشيق الذي تكمن صعوبته في تشعبه واستخدامه للعديد من فروع الهندسة في صناعته مثل الميكانيكا والكهرباء والتحكم الآلي وغيرهم.

ما هو الروبوت؟

الروبوت أو الانسان الآلي أو الماكينة الآلية كلها مصطلحات نطلقها على ذلك النظام الذكي والذي يستخدم لخدمة وتسهيل حياة الإنسان.

ماهو الروبوت

ليس بالضرورة أن يتخذ شكل الإنسان في الذارع والأرجل والرأس بل إنه اسم يطلق على أي ماكينة ذات نظام ذكي يتحكم بها، كالأنظمة التي تعمل من تلقاء نفسها عن طريق برمجتها (أوتوماتيك) أو الأنظمة التي نتحكم بها بشكل يدوي (مانيوال) عن طريق متحكم سلكي أو لاسلكي أو حتى من خلال الهواتف الذكية أو من الاقمار الصناعية.

تعال معي إلى غرفتي لتشاهد مبرّد الهواء خاصتي. هل تعلم أن ذلك المبرّد هو في الواقع روبوت. كيف؟!

مبّرد الهواء هو نظام ذكي يتم ضبطه على درجة الحرارة المرغوبة فيبدأ باستشعار درجة حرارة الغرفة ومقارنتها بدرجة الحرارة المدخلة إليه و يبدأ في تشغيل مضخة التبريد أو ايقافها حسب الفارق في درجة الحرارة بين الدرجة المضبوطة مسبقًا والدرجة الحالية للغرفة.

فنحن الآن أمام نظام ذكي، مجازًا يمكن اعتباره روبوت وروبوت من النوع الساكن الذي لا يتحرك.

ومن هنا توصلنا إلى تصنيف الروبوتات حسب وظيفتها؛ فهناك نوعان رئيسيان: متحركة (Mobile Robots) وثابتة (Fixed Robots) ونحن هنا بصدد الحديث عن الروبوتات المتحركة نظرًا لما تشكله من أهمية في عالمنا، وعندما نتحدث عن الحركة فنحن أمام طريقتين للحركة؛ إما على أرجل في محاكاة ميكانيكية وبرمجية لحركات المفصليات كافة، وإما على عجلات مثل السيارات.

سنخصص حديثنا اليوم أيضًا عن الروبوتات ذوات العجلات لما تتمتع به من سلاسة وثبات أثناء الحركة كما إن التصميم الميكانيكي الخاص بتلك الأنظمة من السهل تنفيذه بأي خامات متاحة و بأقل حسابات دون التطرق إلى المعقدة منها ومن قوانين ونظريات الميكانيكا.

نظام بناء الروبوت Robot Building System

نظام بناء الروبوت

هو باختصار ما يتطلب من المُصنّع معرفته كي يكون قادرًا على بناء روبوت بمفرده، وينقسم إلى ثلاثة أقسام:

  • النظام الميكانيكي Mechanical system
  • النظام الكهربي والتوصيلات Electrical System
  • نظام التحكم Control System

نستنتج من ذلك أننا لابد أن نكتسب مهارات في التصميم الميكانيكي لتنفيذ أنظمة الحركة المختلفة والخامات اللازمة لتنفيذ هذا التصميم ومهارات التحكم في هذا النظام من خلال الوسائل المختلفة كالمتحكمات الدقيقة Microcontrollers  أو معالجات البيانات Microprocessors  أو حتى المتحكمات الصناعية القابلة للبرمجة PLC  والتي يتم توصيلهم في دوائر كهربية بطريقة معينة لتحقيق المهمة المطلوبة، ما يتطلب منا معرفة بطرق التوصيل الكهربي.

الخامات والمكونات الشائعة

روبوتيكس: الخامات والمكونات الشائعة

وبما أن أبرز المشكلات التي تواجه ذلك النوع من الصناعة هي أنه لا يوجد متاجر خاصة بها تخدم مصنعين الروبوتات وإذا أتيحت الخامات تكون بأسعار باهظة، لذلك فإننا تحايلنا على الأمر و لجأنا إلى توليف احتياجاتنا مع خامات من البيئة المحيطة المتوفرة.

ففي حديثنا عن أبرز الخامات سنلجأ إلى أقلها سعرًا وأعلاها كفاءةً وتشغيلًا من واقع خبرتي العملية في التنفيذ والتصميم والإشراف على المشروعات المختلفة من واقع السوق العربي عامة وفي السوق المصري بشكل خاص.

1- قطاعات الألومنيوم

وهي المستخدمة عادة في ورش صناعات الألومنيوم مثل المطابخ والنوافذ وغيرها، و تتخذ تلك القطاعات أشكالًا مقطعية مربعة أو مستطيلة أو دائرية بقياسات متعددة وأطوال مختلفة و يتم تقطيعها حسب الاستخدام والتصميم المراد تنفيذه.

قطاعات الألمنيوم

ويتميز الألومنيوم عن غيره من الخامات المعدنية بسهولة تشكيله و تقطيعه وربطه ببعضه البعض ولحامه أيضًا، كما يسهل تجميع قطاعاته في أشكال منتظمة كالرباعية والسداسية أو حتى أشكال ثلاثية الأبعاد كالمكعبات والأشكال الهرمية وغيرها، واستخدامه الرئيسي لدينا هنا هو في صناعة هيكل الروبوت أو كما نقول (الشاسيه).

2- الأرتيلون

من منا لم يكسر ألعابه عندما كان طفلًا؟ هل تتذكرون معي تلك السيارات البلاستيكية التي كنا دومًا نكسرها لنستخرج منها المحرك والتروس وغيرهم؟ هل تتذكرون تلك التروس البيضاء؟

الأرتيلون

إذا تذكرتها فاعلم يا صديقي أنك تعرفت مسبقًا على مادة الأرتيلون، وهي تلك الخامة البيضاء المصنوع منها تلك التروس، فمن أهم مميزاتها أنها صلبة صلابة لينة بمعنى أنها لا تنكسر عند اصطدامها بشىء ما لكنه يترك مكانها أثرًا كالبلاستيك اللين.

تلك الخامة تأتي إلينا في أشكال اسطوانية ذات أقطار مختلفة ونصنع منها التروس أو أي أجزاء ميكانيكية أخرى ويتم تشغيلها – تشكيلها – من خلال ورش الخراطة.

3- ألواح الفايبر

كلمة فايبر Fiber  تعني ألياف، وتلك الألياف من الممكن أن تكون من مواد مختلفة؛ مثل ألياف الكربون وألياف الخشب وألياف المعادن المختلفة. أما أكثرهم وفرةً وأقلهم سعرًا وأعلاهم كفاءةً في عالمنا الروبوتي هو “الباكلايت” وهو أحد أنواع الألياف والتي تستخدم  أساسًا في عمليات العزل الصناعي للماكينات في المصانع كالعزل من الكهرباء والرطوبة والمياه.

ألواح فايبر

لكننا هنا بصدد استخدام تلك الألواح استخدامًا آخر غير الذي أعدت له خصيصًا، فنحن هنا نستخدمها كقاعدة للروبوت، حيث تتيح لنا تلك المساحة المسطحة وضع وتركيب الأجزاء الميكانيكية الأخرى فوقها بمنتهى الحرية  وأيضًا يمكن استخدامها لعمل بعض القطع فى الأجزاء الميكانيكية المختلفة في الروبوت.

وتأتي لنا تلك الألواح باللون البني القاتم و بسُمك يتراوح ما بين 3 ملليمترات وحتى 15 ملليمتر أو يزيد.

4- الخشب

تروس وأجزاء روبوت من الخشب

بالرغم من أن الخشب من أسهل الخامات في التشكيل والتجميع؛ إلا أن مشاكله تعددت في تلك الصناعة لذلك شخصيًا لا أفضله، لكن من الممكن استغلاله في عمل التروس وقواعد الروبوت أو حتى الهيكل الكامل للروبوت.

لكن تظل أبرز عيوبه هي تأثره بالاصطدامات والرطوبة وأيضًا مع مرور الوقت والاستخدام تتسع ثقوب التجميع وأماكن ربط المسامير في المفاصل والأركان، آذنةً بانتهاء العمر الافتراضي لهذا النظام.

تابعونا لاحقًا، فبعد حديثنا عن الخامات سيكون الحديث عن المكونات الميكانيكية المختلفة مثل العجلات وأنواعها المختلفة وكراسي المحاور والمنزلقات الرأسية والأفقية وغيرهم.

1

شاركنا رأيك حول "روبوتيكس -1: ما تحتاجه لبناء الروبوت الخاص بك من الصفر"