ما تحتاجه لبناء الروبوت المستقل الخاص بك

هل سبق لك أن أردت بناء الروبوت الخاص بك؟ الأمر ليس بالصعوبة التي قد تتخيلها ، سواء باستخدام مجموعة أو مجموعة من المكونات الإلكترونية القياسية.

العقبة الرئيسية هي الإبحار في عدد محير من الخيارات المتاحة لبناء روبوت بعجلات ، بما في ذلك المتحكم الدقيق ، والهيكل ، والمحركات ، وأجهزة الاستشعار. الخيار الأسهل هو شراء مجموعة روبوت كاملة ، ولكن إذا كنت ترغب في إنشاء روبوت مصمم خصيصًا ، فإننا نأخذك خطوة بخطوة خلال الخيارات الرئيسية التي يتعين عليك القيام بها.

1. متحكم / SBC

سيحتاج الروبوت الخاص بك إلى "دماغ" إلكتروني للتحكم في جميع وظائفه ، بما في ذلك الحركة. اثنان من أكثر الخيارات شيوعًا هما Raspberry Pi و Arduino.

Raspberry Pi هو كمبيوتر أحادي اللوحة (SBC) مع معالج دقيق Arm يمكنه تشغيل نظام تشغيل Linux كامل. الفائدة الرئيسية لبناء الروبوت هو أنها كذلك أقوى من المتحكم الدقيق مثل Arduino، مما يتيح لك تشغيل برامج أكثر تعقيدًا. هذا مثالي للتعرف على الوجوه وأشكال أخرى من الذكاء الاصطناعي ، حتى تتمكن من إنشاء روبوت ذكي حقًا.

ميزة أخرى هي أنه يمكنك برمجته بأي لغة تقريبًا. أحد أشهر الروبوتات في لغة Python ، وهو أقل صعوبة من لغة C للمبتدئين في مجال البرمجة.

من ناحية أخرى ، يعد Arduino مثاليًا لمشاريع الروبوتات الأبسط. بالإضافة إلى كونه منخفض التكلفة ، فإنه يستخدم طاقة أقل ، لذلك يستغرق وقتًا أطول لاستنزاف بنك طاقة محمول أو بطارية.

بينما تتم برمجته عادةً في C باستخدام Arduino IDE على جهاز كمبيوتر ، فمن الممكن استخدام ملف IDE رسومي يسمى Xod للتحكم في روبوتات Arduino.

تعد وحدات التحكم الدقيقة الأخرى مناسبة أيضًا للروبوتات ، بما في ذلك Teensy و BeagleBone و micro: bit و Raspberry Pi Pico.

2. الهيكل

بالنسبة إلى الروبوت ذي العجلات ، ستحتاج إلى هيكل لتشكيل جسمه ، وإيواء الأجهزة الإلكترونية ، وتركيب المحركات (باستخدام الأقواس).

هناك العديد مجموعات الشاسيه متوفر ، بأحجام ومواد مختلفة ، عادةً للروبوتات ذات العجلتين أو الأربع - ست عجلات أحيانًا. معظمها عبارة عن منصات بسيطة لتركيب الإلكترونيات والمحركات ؛ قد تشمل الخيارات الأكثر تكلفة نظام التعليق.

بدلاً من ذلك ، يمكنك إنشاء هيكل DIY خاص بك ، من مواد مثل البلاستيك أو المعدن أو الخشب أو طوب Lego أو حتى الورق المقوى. أحد الاعتبارات المهمة هو إلى أي مدى تريد أن يكون الروبوت الخاص بك متينًا. إذا احتجت إلى التعامل مع التضاريس الصعبة ، فستحتاج إلى هيكل أكثر متانة.

3. المحركات

لتحريك الروبوت الخاص بك ، ستحتاج إلى محركات. بالنسبة للإنسان الآلي ذي العجلات ، ستكون هذه محركات قياسية تعمل بالتيار المستمر - على عكس الماكينات أو المحركات السائر - تدور بحرية بسرعة عالية.

تتميز بعض المحركات بصندوق تروس مدمج لزيادة عزم الدوران وقيادة الأحمال الثقيلة. تحقق من نسبة الترس (أو تقليل السرعة): فكلما زادت ، زاد عزم الدوران وخفضت السرعة. يوصى بنسب أعلى للمشاريع المبتدئة.

إذا كنت تحتاج إلى قراءة دقيقة والتحكم في سرعة المحرك ، فهناك أيضًا خيار إضافة ملف جهاز تشفير مغناطيسي أو ضوئي للسرعة لكل عمود محرك ، والذي سوف يغذي البيانات مرة أخرى إلى متحكم.

عادة ما يتم التحكم في سرعة كل محرك بواسطة PWM (تعديل عرض النبضة) ، والذي يتضمن إرسال دفق من نبضات التشغيل والإيقاف الرقمية: كلما زاد عدد النبضات في الدورة ، زادت سرعة الدوران.

4. سائق دراجه ناريه

لا يمكنك توصيل محركات التيار المستمر مباشرة بجهاز الكمبيوتر أحادي اللوحة أو لوحة التحكم الدقيقة ، لأن الأخير لن يكون قادرًا على توفير طاقة كافية للمحركات وقد يؤدي ذلك إلى إتلاف اللوحة.

بدلاً من ذلك ، ستحتاج إلى لوحة محرك / لوحة تحكم متصلة بين المحركات ووحدة التحكم الدقيقة ، وكذلك بمصدر الطاقة. غالبًا ما تعتمد لوحات التشغيل منخفضة التكلفة على شريحة جسر H ثنائية القناة L298N أو DRV8833. يحدد عدد القنوات عدد المحركات التي يمكن التحكم فيها بشكل مستقل ، لذلك ستحتاج إلى المزيد من القنوات (والسائقين) للدفع الرباعي أو الدفع الرباعي.

في حين أنه من الممكن لشخص لديه معرفة بالإلكترونيات أن يصمم سائق محرك H-bridge الخاص به ، فمن الأسهل شراء لوحة سائق. هناك العديد من القبعات المتاحة للتركيب على Raspberry Pi ومخصصة موتور شيلد لاردوينو.

العامل الرئيسي عند اختيار محرك المحرك هو التأكد من قدرته على التعامل مع الجهد المطلوب للمحركات ، بالإضافة إلى تيار التشغيل المستمر. إذا لم تتمكن من العثور على الأخير في مواصفات المحركات ، فهو عادة ما يكون أقل بنسبة 20٪ إلى 25٪ من تيار المماطلة. يجب أن يكون الحد الأقصى لتيار سائق المحرك حول ضعف التيار المستمر للمحرك.

5. عجلات

بطبيعة الحال ، هذه الأشياء ضرورية لإنسان آلي بعجلات! يعتبر الروبوت البسيط ذو العجلتين أسهل بالنسبة للمبتدئين ، وعادة ما يتميز بعجلة صغيرة غير مزودة بالطاقة أو عجلة أو انزلاق في المقدمة لمساعدته في الحفاظ على التوازن.

الروبوت ذو الأربع عجلات هو الخطوة التالية للأمام ، مما يوفر مزيدًا من الثبات والتحكم. إذا كنت تريد تحكمًا مستقلاً في كل محرك / عجلة من أجل الدفع الرباعي الحقيقي ، فستحتاج إلى شريحتين للسائق ثنائي القناة على لوحتك. بدلاً من ذلك ، يمكنك استخدام محرك واحد للتحكم في محركين على كل قناة ، بشرط أن يكون لديها أقصى سعة حالية كافية للتعامل معها جميعًا.

بالنسبة إلى التضاريس الوعرة ، قد ترغب في استخدام ما يصل إلى ست عجلات ، لكنك ستحتاج إلى هيكل أطول لاستيعابها. يمكنك إضافة مسارات كاتربيلر لمزيد من الثبات ، أو حتى نظام Rocker-bogie كما هو موضح في مركبة Perseverance Mars الجوالة التابعة لناسا.

في حين أنه من الممكن الحصول على عجلات قابلة للتوجيه باستخدام الماكينات لتدويرها ومحركاتها ، فإن الطريقة الأكثر شيوعًا لتوجيه الروبوت هي ببساطة تشغيل العجلات على جانب واحد بشكل أسرع من الآخر.

خيار آخر مثير للاهتمام هو استخدام عجلات Mecanum ، التي تمكنها بكراتها الخاصة من التحرك بشكل جانبي عند تدوير العجلات الأربع بنمط معين. عظيم لمواقف السيارات الموازية!

6. قوة

سيكون وجود الروبوت الخاص بك مربوطًا بمأخذ الطاقة الرئيسي أمرًا مقيدًا بعض الشيء ، لذلك ستحتاج إلى مصدر طاقة محمول. هناك طريقتان رئيسيتان:

1. استخدم مصادر طاقة منفصلة للمحركات والإلكترونيات.
2. استخدم مصدر طاقة واحد متصل بكليهما عبر BEC (دائرة مزيل البطارية). قد تتضمن لوحة القيادة الخاصة بك BEC.

أيًا كان الخيار الذي تختاره ، تشمل مصادر الطاقة المحتملة بنوك طاقة USB ، حزم البطاريات (على سبيل المثال 4x AA) وبطاريات LiPo. فقط تأكد من توفير الفولتية الصحيحة والمستويات الحالية. توفر العديد من لوحات تشغيل المحرك الحماية ضد التيار الزائد والقطبية العكسية.

7. مجسات

في حين أنه من الممكن برمجة الروبوت الخاص بك للتحرك في نمط محدد أو التحكم فيه يدويًا من جهاز بعيد ، فإن إضافة أجهزة استشعار ستمكنه من العمل بشكل مستقل.

مستشعر المسافة بالموجات فوق الصوتية ، مثل HC-SR04، سيسمح للإنسان الآلي بإحساس جدار أو عائق آخر أمامه حتى يتمكن من اتخاذ إجراء مراوغ.

يعد الحصول على روبوت ليتبع مسارًا على الأرض خيارًا شائعًا آخر. واحد أو أكثر من مستشعرات تتبع خط الأشعة تحت الحمراء المثبتة في المقدمة تمكنه من اكتشاف خط مظلم على الأرض والتوجيه على طوله.

يمكنك أيضًا إضفاء "عين" على الروبوت الخاص بك من خلال إضافة كاميرا صغيرة. يمكن تفسير الصور باستخدام مكتبة رؤية الكمبيوتر مثل OpenCV لاكتشاف الأشياء أو حتى الوجوه.

قم ببناء الروبوت المستقل الخاص بك: النجاح

لديك الآن نظرة عامة على كيفية بناء الروبوت الخاص بك. نأمل أن يكون هذا قد ألهمك للقيام بغزوتك الأولى في عالم الروبوتات الرائع. بمجرد إنشاء أول روبوت لك ، قد ترغب في صنع نوع مختلف ، مثل روبوت بأرجل أو ذراع آلية.

أفضل متصفح ويب مظلم لجهازك

هل تريد الوصول إلى الويب المظلم؟ تحتاج إلى استخدام متصفح ويب مظلم يمكنه أن يأخذك إلى هناك ويحمي خصوصيتك أيضًا.

اقرأ التالي

عن المؤلف