آشنایی با ابزار و تکنیکها مونتاژ ربات ( بخش اول )

آموزش رباتیک درس بیست و چهارم – در این بخش در قالب چند پست میخواهیم با ابزارساخت ربات و همچنین روشهایی برای مونتاژ قسمتهای مختلف یک ربات آشنا شویم.

تکنیک‌های مونتاژ در ربات

ربات ترکیبی از قطعات کوچک و بزرگ، مهم و به ظاهر نا سازگار است. اما به راحتی می توان دید که اجزای ربات چگونه کنار هم قرار می‌گیرد. ​

اینکه چگونه ربات شما متصل می‌شود کم‌تر از موتورها، چرخ‌ها، باتری‌ها و پایه‌های آن اهمیت ندارد. بنابراین در این بخش یاد می‌گیرید که مواد خام ربات ‌های خود را با خلاقیت کامل جمع کنید. پیچ ها، مهره ها و دیگر اتصال دهنده ها جز ابزار مونتاژ است.

​​​​​​​​اتصالات مکانیکی ابتدایی‌ترین سخت‌افزار مونتاژ هستند. آن‌ها مهره‌ها، پیچ‌ها و واشرهایی هستند که برای نگه داشتن قطعات به یکدیگر استفاده می‌شوند. اتصال دهنده ها به این دلیل محبوب هستند که ارزان هستند، به راحتی به دست می‌آیند و استفاده از آن‌ها ساده است. بیشتر اتصالات نیز می‌توانند باز شوند تا در صورت نیاز بتوانید ربات را جدا کنید. این ویژگی آخر واقعا در محیط‌های آکادمیک که در آن یک یا دو ربات باید در میان بسیاری از دانش آموزان به اشتراک گذاشته شوند، بسیار مفید است. بعد از اینکه یک گروه ربات را ساخته و آزمایش کرد، می‌تواند جدا شده و برای کار بعدی آماده شود. ​

تعداد زیادی انواع اتصالات وجود دارند اما تعداد کمی از آن‌ها برای روبات‌های آماتور عملی هستند. اینها مهره‌ها، پیچ‌ها و واشرهایی هستند که در شکل ۱ – ۱۳ نشان‌داده شده‌اند. ​

شکل ۱ – ۱۳مهره ها، پیچ و واشرها قطعات بنیادی مورد استفاده در محکم کردن مکانیکی هستند. اندازه واشر براساس قطر پیچ می‌باشد. ​

پیچ ها برای محکم کردن قطعات ماشین‌آلات به هم دیگر طراحی شده‌اند . پیچ‌های چوب و پیچ ورقه‌های فلزی انتهای تیزی دارند و دو یا تعدا بیشتری از قطعات را کنار هم نگه میدارد. پیچ‌های ماشین انتهای تیزی ندارند؛ آن‌ها طوری طراحی شده‌اند که توسط یک مهره یا محافظ رزوه شده دیگر در انتهای دیگر بسته شوند. مهره ها  با پیچ‌های ماشین مورد استفاده قرار می‌گیرند. رایج‌ترین نوع مهره، مهره شش ضلعی است. مهره با استفاده از آچار، انبردست و یا گرداننده مهره شش ضلعی بسته می‌شود. همچنین در بسیاری از کاربردهای روباتیک، مهره کاسه نمدی مانند یک مهره استاندارد است اما یک قسمت پلاستیکی دارد. این قسمت به جلوگیری از شل شدن مهره کمک می‌کند. ​

واشرها برای پخش شدن فشار compression از یک سر پیچ یا مهره است . واشر سطح تماس را دو برابر یا حتی سه برابر می‌کند. در اندازه‌های مختلف برای انواع پیچ در دسترس هستند. انواع واشر شامل واشر تخت و واشر فنری میباشد. واشر فنری عمل قفل کردن را برای جلوگیری از باز شدن بست‌ها فراهم می‌کند. ​

اندازه اتصالات

اتصال دهنده ها در اندازه‌های معمول، چه در متریک و چه در اینچ موجود هستند. ​

اینچ

اتصالات در واحد اینچ (‏که به آن‌ها آمریکایی نیز گفته می‌شود)‏با قطر مشخص می‌شوند، چه به عنوان یک عدد مرجع و چه به صورت کسری از یک اینچ. برای پیچ‌های ماشین و مهره‌ها، تعداد دندانه ‌ها بر اینچ نیز داده می‌شود. برای مثال، یک پیچ ماشینی با اندازه

0.5*6-32

​​​​​​​​قطر آن ۶ اینچ با ۳۲ دندانه در اینچ و طول آن 0.5 اینچ ‌است.

تعداد دندانه ها در اینچ می‌تواند درشت یا ریز باشد. به جز چند مورد استثنا، فروشگاه سخت‌افزار محلی شما فقط پیچهای دندانه درشت دارد. یک استثنا عمده، پیچ ماشین # ۱۰ است، که به طور معمول در هر دو حالت درشت (‏۲۴ نخ در اینچ)‏و ریز (‏۳۲ نخ در اینچ)‏موجود است. مراقب باشید که کدام پیچ را خریداری کنید، چون مهره‌ها برای یکی مناسب دیگری نیستند. ​

متریک

شما در ایران بیشتر با این سیستم کار خواهید کرد در واقع پیجها در بازار با اندازه های متریک معرفی میشوند. به عنوان مثال ممکن است یک پیچ در بازار به شما معرفی شود با اندازه 12*4 که ای بدان معناست که قطر این پیچ ۴ میلیمتر میباشد و اندازه طول آن 12 میلیمتر است.​​​​​​​​ در بازار ایران کمتر پیش می آید که پیچها را با درشتی و ریزی دندانه معرفی کنند.

شکل ۲ – ۱۳ اندازه یک پیچ ماشین با قطر آن (‏در اینچ، میلی متر، یا مقیاس شماره‌ای)‏، رزوه در اینچ (‏یا میلی متر)‏، و طول مشخص می‌شود. ​

شکل ۳ – ۱۳ سه نوع اصلی پیچ: ماشین، چوب، و ورقه فلزی. پیچ‌های ماشین با مهره (‏یا سوراخ‌های رزوه شده)‏استفاده می‌شوند؛به این معنی که قطر پیچ ۲ میلی متر، یک گام ۰.۴۰ دندانه بر میلی متر و طول آن ۵ میلی متر است. ​

درباره پیچ‌های چوب و ورق فلزی به عنوان ابزار ساخت ربات

​​​​​​​​هدف از پیچ و مهره ماشین بستن به هم است. من آن‌ها را دوست دارم چون آن‌ها به شما اجازه می‌دهند که تعداد دفعات نامحدودی ربات خود را باز کنید و ببندید کنید .

اما پیچ چوب و ورقه فلزی هم جای خود را دارند. اینها برای نگه داشتن دو یا چند تکه چوب یا فلز ساخته شده‌اند. هر دو نوع پیچ به صورت خودکار ساخته می‌شوند. به این معنی که آن‌ها در حین پیچاندن، دندانه های خود را در ماده تشکیل می‌دهند. برای مقایسه به شکل ۳ – ۱۳ مراجعه کنید. ​

پیچ‌های چوبی برای چوب در نظر گرفته شده‌اند و قسمت صافی در بالای ساق خود دارند. این قسمت صاف باید تقریبا به همان ضخامت اولین تکه چوب مونتاژ شده باشد. همچنین می‌توانید از پیچ‌های چوب با پلاستیک‌های نرم مانند PVC گسترش‌یافته استفاده کنید. پیچ‌های فلزی برای نگه داشتن ورقه‌های نازک فلز به کار می‌روند. این پیچها در طول کل پیچ دارای رزوه میباشد. ​

برای اغلب پروژه‌ها (‏و مواد)‏شما اغلب می‌توانید پیچ‌های چوب و ورق فلزی را با هم ترکیب کرده و تطبیق دهید، و همه چیز همچنان کار خواهد کرد. این ممکن است روش “رسمی” استفاده از این اتصالات نباشد، اما تا زمانی که آن‌ها بیرون نیفتند و یا باعث ترک خوردن یا شکستن مواد نشوند، هیچ آسیبی وجود ندارد. از آنچه در دسترس دارید استفاده کنید. ​

سبک‌های سر پیچ

​​​​​​​​هنگام خرید پیچ‌ها (‏ماشین، چوب، یا فلز)‏، شما انواع سر را انتخاب می‌کنید. سر تا حد زیادی به مقدار گشتاور وارد شده به پیچ در هنگام سفت کردن آن کمک می‌کند. در ادامه با برخی انواع سر پیچ آشنا میشویم.

پيچ سر اتصالي : اين نوع طرح سر پيچ ها تنها در سطوحي قابل استفاده هستند که داراي سطح تکيه گاهي تخت باشند. در ظاهر سر ها شبيه سر عدسي شکل ميباشند ولي از آنها عريضتر و کوتاهتر هستند.به خاطر ارتفاع کم سر،پيچ هاي با سر اتصالي تنها با محرک هاي چاکدار بکار ميروند.

پيچ سر استوانه اي : اين نوع طرح سر بيشتر در پيچ هاي متريک اروپايي عموميت دارد  اين نوع سر مشابه سر عدسي شکل با ارتفاع بلندتر ميباشد با اين تفاوت که سطح بالايي آن شياردار ميباشد.

پيچ سر عدسي شکل: سر عدسي شکل را ميتوان براحتي از طريق کناره هاي نسبتا بلند و سطح بالاي گرد و مدور آن تشخيص داد.

پيچ سر خزينه دار تخت : دو نوع طرح  براي اين نوع سر ها وجود دارد: يکي سر با زاويه سر تقريبا 82 درجه که معمولتر است و ديگري سر  با زاويه سر تقريبا 100 درجه که منحصرا در کارهاي ظريف به کار ميروند. در صورت مستقر ساختن صحيح اين نوع پيچ در جاي خود سطح سر اين پيچ با سطح اطراف خود هم سطح ميشود. سر خزينه دارتخت اصلاحي سري با ابعاد يک سايز بزرگتر و يا سري با ابعاد دو سايز کوچکتر از اندازه معمول سرخزينه دار تخت ميباشد سر هاي اصلاحي را ميتوان با محرکهاي با مقطع شياردار بکار بست.

پيچ سر شش گوش : اين نوع سرها را ميتوان از طريق شش سطح کناري تخت آنها ،سطح تکيه گاهي تختشان و همچنين سطح تخت قسمت بالايي آنها شناسايي کرد. براي باز و بسته کردن اين نوع سر ها ازآچار فرانسه يا محرک هاي چاکدار استفاده ميشود.

پيچ شش گوش واشردار : اين نوع سر نوع تصحيح شده سر شش گوش ميباشدکه داراي ترکيبي از سطح تکيه گاهي گرد و تخت ميباشد. براي باز و بسته کردن اين نوع سر ها نيز از اچار فرانسه يا محرک هاي چاکدار استفاده ميشود.

پيچ سر خزينه دار بيضوي شکل : سطح سر اين نوع سر پيچ ها مدور و گرد بوده و زاويه سرشان نيز تقريبا برابر 82 درجه ميباشد.سر خزينه دار بيضوي  شکل اصلاحي سري با ابعاد يک سايز بزرگتر يا سري با ابعاد دو سايز کوچکتر از ابعاد معمول سر خزينه دار بيضوي شکل ميباشد. سرهاي اصلاحي را تنها ميتوان با محرک هاي با مقطع چاکدار بکار بست.

پيچ سر پهن : سطح بالايي يک پيچ سر پهن در صورتي که از نوع چاکدار باشد تخت ميباشد ولي در صورتي که سطح بالاي آن داراي مقطع شيار دار باشد گرد و مدور است . پيچ هاي با سرپهن معمولا  به پيچ هاي با سرگرد مدور ترجيح داده ميشوند.پيچ سرگرد: اين نوع سر از نوع سر پيچ ماشيني شبه بيضي شکل ميباشد.زاويه سر اين نوع سر، چند درجه با سر پهن تفاوت دارد که باعث ايجاد چاک يا شياري با عمق تقريبا يکنواخت در سطح مقطع سر پيچ شده و برآمدگي کمتري نسبت به سطح تکيه گاهي را ايجاد مينمايد.

پيچ سر تقويتي : سر تقويتي دومين نوع سر پيچ از لحاظ عريض بودن بعد از سرهاي نوع اتصالي ميباشد. اين نوع سر کم ارتفاع و مدور بوده و مابين سطح تکيه گاهي آن و شيار موجود در سر فاصله کمي وجود دارد. ازاينرو نيز بواسطه اين نوع طراحي ، سري ضعيف بوده و ميبايست تنها در گشتاورهاي محرک کم  بکار گرفته شود.

در تصویر زیر برخی انواع سر پیچ را مشاهده میکنید.

نحوه سفت کردن پیچ

​​​​​​​​بیشتر پیچ‌های موجود در فروشگاه سخت‌افزار برای انواع مختلف ابزار ساخته شده‌اند (‏یعنی ابزاری که برای سفت کردن یا باز کردن پیچ استفاده می‌کنید)‏. معمولا میتوانید از پیچ گوشتی دو سو یا جهارسو استفاده کنید. البته در مورد اکثر پیچهایی که ما استفاده خواهیم کرد به این گونه میباشد اما همان طور که توضیح دادیم سرپیچها انواع گوناگونی دارند که با توجه به این سرپیچ ابزار آن نیز ممکن است متفاوت باشد.

شما میتوانید با ارزان ترین قیمت قطعات مورد نیاز خو را برای ساخت انواع پروژه های رباتیک از فروشگاه رباتیک چالیک تهیه کنید.

از کدام استفاده کنیم؟ من شخصا چهارسو را ترجیح می‌دهم. آن‌ها به ویژه زمانی که از پیچ‌گوشتی برقی استفاده می‌کنند، رفتار خوبی دارند. در این مطلب از سری آموزش  رباتیک از صفر تا صد با برخی از قطعات مونتاژ آشنا شدیم و در آینده در مقالات دیگر با سایر بخش ها آشنا خواهیم شد.