أهم المهارات اللازمة لتطوير روبوت مفتوح المصدر – من ناحية الهاردوير
مقدمة:
للروبوتات أنواع كثيرة وهي تطلق على كل تصنيع آلي يشابه في وظيفيته عمل الإنسان أو الحيوانات في وظائفه الحركية أو الحيوية
فنجد روبوتات على شكل ذراع فقط وله أنواع مختلفة ونجد ربوتات ذات عجلات وروبوتات تشبه الجسد البشري بشكل كامل وربوتات تشبه الكلاب وأيضا روبوتات تحاكي العناكب ذات الثمانية أرجل .
في هذا المقال سوف نشرح عن مراحل تطوير روبوت مفتوح المصدر و أهم الأدوات والقطع والتقنيات والمهارات المطلوبة لبناءه
المحركات Motors
في المرحلة الأولى تجهيز المحركات التي تحتاجها لتحريك الروبوت فالمحرك هو ما يدفع أجزاء الروبوت للحركة و معظم أنواع المحركات تعمل بالطاقة الكهربائية . لذا سنشرح أهم أنواع المحركات هنا .
ملاحظة: ليست جميع الروبوتات تعمل بالطاقة الكهربائية فقط ، فبعض الروبوتات تعمل بـتقنية النيوماتيك و التي تعتمد في تشغيلها على الهواء المضغوط ، و بعض الروبوتات تعمل بطريقة الهايدروليك و تعتمد على الزيت المضغوط .
- محرك التيار المستمر DC motor : من أبسط أنواع المحركات و يكون له سلكين و تتم تغذيته بتيار كهربائي مستمر ( DC ) و لعكس اتجاه حركته ، يمكنك عكس قطبية التيار ( + و – ) ، في كثير من الأحيان يتم تركيب صندوق التروس ( Gearbox ) لزيادة قوة المحرك و انقاص سرعته. يكون له سلكين فقط .
- محرك السيرفو Servo ( محرك الزوايا) ويختلف كثيرا هذا المحرك عن المحرك السابق ، فهو لا يدور دورات كاملة بل يتجه إلى الزاوية المطلوبة فقط حسب شكل إشارة الدخل . و يستخدم هذا المحرك بكثرة في مفاصل الروبوتات التي تعمل كذراع آلي. يكون له 3 أسلاك عادة.
- المحرك الخطوي Stepper motor : هذا المحرك يتميز بالقوة و الدقة فهو يدور على شكل خطوات صغيرة يمكن ايقافه عن الحركة عند المكان المطلوب بدقة. يكون له 5 أسلاك عادة.
- المحرك الخطي Solenoid : وهذا المحرك يختلف عن كل ما سبق فهو يتحرك للأعلى و الأسفل فقط – بشكل خطي ( مستقيم) و يستخدم لتحريك بعض الأجسام من مكانها . يكون له سلكين فقط.
- المحرك عديم التلامس Brushless motor : هذا المحرك يشبه محرك التيار المستمر كثيرا سوى أنه يتميز بالدقة الكبيرة في تحديد سرعته و قوته الكبيرة ، لذا يستخدم في تشغيل مراوح الطائرات المسيرة (درون) يكون له 3 أسلاك.
برامج التصميم الثلاثي 3D modeling
في المرحلة الثانية عليك تصميم نموذج أولي للهيكل يحاكي الروبوت الذي تود بناءه واختباره ، توجد برامج كثيرة للتصميم ثلاثي الأبعاد من أشهرها:
1-TinkerCad: هو برنامج تصميم ثلاثي الأبعاد ويختص بتصميم المطبوعات ثلاثية الأبعاد 3D “أون لاين” وهو من إنتاج شركة أوتوديسك Autodesk العالمية. يعد من البرامج السهلة بالنسبة لبرامج التصميم 3D ليكون مناسب للمبتدئين و المحترفين كذلك على حد سواء، في مجال التصميم الثلاثي الأبعاد و إنتاج وطباعة المجسمات 3D.
2-Onshape: يعد بيئة متكاملة لتطوير المنتجات من تصميم ومحاكاة القطع وتجميعها وتحليل البيانات وادارتها الى تضمين الوظائف والتطبيقات وتحليل تدفق العمل وتكامل الجوانب البرمجية مع التصميم.
3-Fusion360:منصة تصميم ثلاثي الابعاد متكاملة مقدمة من Autodesk تعمل على السحابة , تحوي كل مايريده المصمم الهاوي والمحترف , يمكنك من خلالها تصميم المجسمات والقوالب والدارات المطبوعة بسهولة ودقة عالية.موجهة بشكل خاص الى المصممين المحترفين لكونها تحوي العديد من الميزات التي تسمح بمحاكاة التصميم باستخدام بارمترات معينة.
4-Blender:برنامج بلندر يعد من افضل الخيارات المجانية للتصميم ثلاثي الابعاد , حيث أنه يحوي الكثير من الميزات ويمكن استخدامه ايضا للرسم الثنائي وتطوير الانيمايشين وله دور كبير في تصميم الالعاب .
الطباعة الثلاثية 3D printing
في المرحلة الثالثة طباعة الأجزاء والهيكل يمكن تعريف الطباعة ثلاثية الأبعاد بأنها تلك التقنية التي تعتمد على إنتاج أشكالٍ ذات درجةٍ عاليةٍ من التعقيد بأقل ما يمكن من المواد المستخدمة في التصنيع بالطرق التقليدية، أي أنها عمليةُ تصنيع مواد جديدة بالاعتماد على ملفاتٍ رقميةٍ بواسطة برامج حاسوبية، ويشار إلى أنها عمليةُ تكوين أنموذج مطبوع بواسطة إضافة طبقة تلو الأخرى من المواد للخروج في نهاية المطاف إلى مادةٍ ثلاثية الأبعاد، بحيث تظهر على شكل شرائح أو مقاطع أفقية تشمى هذه العملية ب Scaling أو التقطيع.
ماهي أفضل برامج نمذجة ملفات الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى الطابعة ؟
أشهر برنامج مناسب لهذه العملية هو برنامج هو أشهر برامج الطباعة ثلاثية الأبعاد في العالم. تستطيع من خلاله تجهيز المطبوعات ببضع نقرات وتكامل مع برنامج التصميم CAD لسير عمل أسهل.
يعمل Ultimaker Cura عن طريق تقسيم ملف النموذج الخاص بالمستخدم إلى طبقات وإنشاء رمز g خاص بالطابعة. بمجرد الانتهاء ، يمكن إرسال رمز g إلى الطابعة للبدء بعملية تشكيل النموذج.
من أهم الشركات التي تبيع الطابعات الثلاثية :
Creality
كريالتي هي شركة متخصصة في تصنيع الطابعات ثلاثية الأبعاد ، وهي متخصصة في دمج أبحاث برامج الطباعة الأبعاد ، وتصميم الطابعة ثلاثية الأبعاد ، وتوزيع الطابعة ثلاثية الأبعاد وإعادة بيعها.
تهتم بتصميم الطابعات المناسبة لمختلف الاعمال سواء فن او حرفة او حتى في مجال الفضاء.
المرحلة الأخيرة
بعد تصميم الهيكل وتجهيز المحركات يبقى عليك تجميع الهيكل مع المحركات وربطه بإحدى المتحكمات مثل الأردوينو لتنفيذ عمليات نقل الحركة سواء كان السير أو القفز أو إمساك شيء ما ، ثم تجهيز الكود والبدء بالتشغيل .
