علم و هنر ساخت ربات

مجموعه حاضر که از این پس به صورت درس به درس بر روی سایت قرار خواهد گرفت ترجمه کتاب Robot Builder’s Bonanza میباشد. این کتاب بالغ بر 800 صفحه در مورد آموزش ساخت ربات میباشد و تمام بخش های رباتیک از قبیل الکترونیک ، مکانیک و برنامه نویسی را در بر میگیرد و از این جهت یک کتاب جامع در زمینه آموزش ساخت ربات میباشد.

آموزش رباتیک درس اول – به دنیای شگفت‌انگیز رباتیک خوش آمدید! ​

تازه شروع به ساختن اولین ربات کردی؟

تماشای این که مخلوق شما کاری به سادگی قدم زدن در اطراف زمین یا میز انجام دهد می‌تواند هیجان‌انگیز باشد.

به دنیای شگفت‌انگیز رباتیک ها خوش آمدید.

​​​​​​​​

شکل ۱ – ۱: روبات‌های آماتور می‌توانند اشکال و اندازه‌های متفاوتی داشته باشند: روبات‌های متحرک از چرخ‌ها، زنجیر‌ها یا پاها برای نیروی حرکت استفاده می‌کنند؛ بازوها و گیریپرها به ربات اجازه می‌دهند تا محیط اطراف خود را کنترل کند. این مجموعه به شما کمک می‌کند از سرگرمی ساخت ربات خود بهترین لذت را ببرید. ​

چرا ربات‌ها را بسازیم؟

​​​​​​​​ بسیاری از ما ایده ساخت ربات را از تماشای فیلم‌هایی مانند جنگ ستارگان، من یک رباتم یا ترمیناتور گرفته‌ایم. ​مهم نیست که این ایده از کجا می‌آید، دلایل زیادی برای ساخت ربات خودتان وجود دارد. اینجا فقط چند تایی را بررسی میکنیم. ​

رباتیک سنگ بنای فن‌آوری مدرن است.

​​​​​​​​من اخیرا یک گوشی هوشمند جدید خریدم. وقتی لیست ویژگی‌های آن را مرور می‌کردم، از تمام کارهایی که می‌توانست انجام دهد، شگفت‌زده شده بودم که چه تعداد از آن‌ها فناوری‌هایی بودند که ما روبات سازان بیش از یک دهه پیش با آن‌ها بازی می‌کردیم.

رباتیک یک بستر آزمایشی طبیعی برای ایده‌های جدید است.

 ربات سازان از اولین کسانی هستند که ایده های نوغ و جدید را در آزمایشگاه و روی مخلوقات خود مورد آزمایش قرار میدهند.

شکل ۲ – ۱ میکروکنترلر مدرن، مانند این مقدار فوق‌العاده‌ای از توان محاسباتی را برای کنترل ربات فراهم می‌کند.

آماتورها با میکروکنترلر، شتاب‌سنج‌ها، قطب‌نماهای دیجیتال، کنترل صدا، ژیروسکوپ‌های الکترونیکی، ماژول‌های موقعیت یاب جهانی، ترکیب‌کننده‌های گفتار،تشخیص بینایی، بازخورد لمسی و بسیاری فن‌آوری‌های بروز دیگر بازی می‌کنند. ​

علاوه بر این، همه اینها با هزینه پایین در دسترس هستند. برد مدار میکروکنترلر جیبی در شکل ۲ – ۱ کم‌تر از یک شام برای دو نفر هزینه دارد و با قدرت فکری کامپیوتری که فضانوردان آپولو را روی ماه قرار می‌دهد، رقابت می‌کند.

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

چه شما یک تعمیرکار در گاراژ باشید، چه یک دانش‌آموز، و یا یک مهندس که برای شرکت کار می‌کند، تجربه ساخت ربات آماتوری به شما فرصت کافی برای کشف فن‌آوری‌هایی را می‌دهد که جهان فردا از آن‌ها استفاده خواهد کرد. ​

رباتیک به عنوان دروازه یک شغل

​​​​​​​​هنوز میری مدرسه؟ هنوز تصمیم نگرفتی که با زندگیت چه کار کنی؟ باور کنید یا نه، ساختن یک روبات می‌تواند شما را هدایت کند. ​

رباتیک شامل ده‌ها علم و رشته مرتبط است – طراحی و ساخت مکانیکی، برنامه‌نویسی کامپیوتری، روان‌شناسی، مطالعات رفتاری، اکولوژی و محیط‌زیست، زیست‌شناسی، فضا، کوچک‌سازی میکرو، تحقیقات زیر آب، الکترونیک، و بسیاری چیزهای دیگر. ​

نیازی نیست در این زمینه‌ها متخصص باشید تا بتوانید یک ربات بسازید. شما می‌توانید مطالعات خود را بر روی چیزهایی متمرکز کنید که بیش از همه مورد علاقه شما هستند و از ربات خود به عنوان زمینه برای پیشبرد علایق خود استفاده کنید. ​

رباتیک برای نجات

​​​​​​​​داستان‌های علمی – تخیلی مدت‌ها است که ربات را به عنوان یک شیطان – یا به عنوان یک دانشمند دیوانه – تصویر کرده‌اند. با این حال مشخص شده‌است که روبات‌ها ممکن است راهی برای زندگی بهتر و طولانی‌تر مردم باشند. ​

ربات‌ها می‌توانند در جایی ریسک کنند که انسانها نمیتوانند یا نمی‌خواهند بروند. یک ربات را به درون یک دریچه فرو ریخته معدن یا به پایین اقیانوس یا به سطح خاک مریخ میفرستند. ربات کار را انجام میدهد و نیازی به استراحت هوا یا غذا ندارد. ​

یک ربات بمب‌یاب می‌تواند زندگی افراد زیادی را نجات دهد. این ربات می‌تواند مواد منفجره را ردیابی و آن را بسیار امن‌تر از انسان‌ها خنثی کند. ​

ربات‌ها می‌توانند به عنوان پرستار و پزشک عمل کنند، حتی برای کسانی که بیماری‌های بسیار مسری دارند.. ​

کودکان به روش‌هایی به ربات‌ها پاسخ می‌دهند که در واقع می‌تواند به آن‌ها در توسعه مهارت‌های بین فردی کمک کند. حتی برخی از ربات‌ها به عنوان درمان برای کودکان با اختلالات یادگیری و اجتماعی خاص به کار می‌روند. ​

جذابیت ربات ها

​​​​​​​​خودتان را در یک پروژه جدید به چالش بکشید و از سرگرمی مشترک بسیاری دیگر در سراسر جهان لذت ببرید. طرح‌های خود را در یک وبلاگ یا انجمن به اشتراک بگذارید. رقابتی را ایجاد کنید تا ببینید ربات چه کسی سریع‌ترین یا قوی‌ترین است. ویدئویی از ربات خود را در یوتیوب قرار دهید و آن را نشان دهید. ​

رویکرد ساختمان – بلوک

​​​​​​​​ربات‌ها از بخش‌های مختلفی ساخته شده‌اند که به صورت زیر سیستم یا ماژول عمل می‌کنند. بنابراین یک راه عالی برای یادگیری در مورد ربات‌های آماتور، ساخت اجزای جزیی و سپس ترکیب آن‌ها برای ساخت یک ماشین کامل و کاملا کاربردی است. ربات‌هایی که ایجاد می‌کنید از بلوک‌هایی ساخته شده‌اند، بنابراین ایجاد تغییرات و به روز رسانی ها برای آن‌ها نسبتا ساده است. هنگامی که به درستی طراحی و ساخته شود، بلوک‌های ساختمان، مانند بلوک‌های شکل ۳ – ۱، ممکن است در میان انواع روبات‌ها به اشتراک گذاشته شوند. برای صرفه‌جویی در وقت و پول، استفاده مجدد از قطعات غیر معمول نیست چون شما با طراحی روبات‌های جدید آزمایش می‌کنید. بیشتر طراحی‌های بلوکی ارایه‌شده در این مجموعه، زیر سیستم‌های کاری کامل هستند. بعضی از آن‌ها بدون اتصال به کامپیوتر کار می‌کنند. روشی که شما ماژول ها را به هم متصل می‌کنید به شما بستگی دارد. شما می‌توانید هر بخش را آزمایش کنید، آن را تغییر دهید و بر روی آن بهبود بخشید. وقتی این کار به شکلی که می‌خواهید انجام شد، آن را در ربات خود قرار دهید و یا آن را برای یک پروژه آینده ذخیره کنید. ​

شکل ۳ – ۱ بلوک‌های ساختاری اصلی یک ربات کاملا کارکردی شامل کنترل کامپیوتری یا دیگر پردازنده مرکزی، سیستم محرک برای تحرک و سنسورهای مختلف است.

هزینه‌های پایین‌تر، ربات های بهتر

​​​​​​​​در گذشته هزینه ساخت رباتها بسیار زیاد بود و شما مجبور بودید تمام بخشهای ساخت ربات را به طور ویژه طراحی کرده و بسازید و این کار هزینه ساخت ربات را برای شمابالا میبرد و در نهایت آنچه میساختید با تصور اولیه شما کاملا متفاوت بود. اما در حال حاضر شما با گشتی کوتاه در بازار میتوانید وسایل مناسب بسیاری را برای ساخت ربات پیدا کنید. هزینه ها نیز برای ساخت یک ربات به شدت کاهش پیدا کرده.

حالا شما میتوانید یک ربات با عملکرد بسیار خوب را با صرف هزینه ای بسیار کم بسازید.

مهارت‌های لازم:

​​​​​​​​برای ساخت ربات‌ها نیازی نیست متخصص الکترونیک و طراحی مکانیکی باشید. کدام یک از موارد زیر شما را بهتر توصیف می‌کند؟ ​

1-تازه دارم شروع می‌کنم. اگر شما یک مبتدی در همه چیز رباتیک هستید، با درس‌های اولیه در سایت چالیک شروع کنید. این درس‌ها به شما اصول اولیه رباتیک را آموزش میدهد. همچنین مجموعه رباتیک از صفر تا 100 به تالیف جناب آقای مهندس قنبری و چاپ نشر دیباگران نیز گزینه مناسبی خواهد بود.

2-من پیش‌زمینه الکترونیک یا مکانیکی دارم. مستقیم به سمت راهنماهای ساخت‌وساز و روش‌های این مجموعه حرکت کنید. این مجموعه به بخش‌هایی تقسیم شده‌است تا بتوانید مهارت‌ها و دانش خود را در حین خواندن به دست آورید. ​

3-من فرد با تجربه هستم. اگر شما قبلا در الکترونیک و مکانیک مهارت دارید، در مسیر خود برای تبدیل شدن به یک سازنده روبات فوق‌العاده هستید. شما می‌توانید این بخش‌ها را به ترتیبی که می‌خواهید بخوانید.

زمینه الکترونیک

​​​​​​​​مدارهای الکترونیکی چیزی هستند که باعث می‌شوند ربات‌های شما “ماشین‌های متفکر” شوند. شما می‌توانید با مدارهای ساده با حداقل قطعات شروع کنید. با افزایش مهارت‌ها، شما قادر خواهید بود (‏حداقل)‏مدارهای موجود را برای مطابقت با نیازهای خود سفارشی کنید. ​

این مجموعه چیز زیادی در روش تئوری الکترونیک ندارد، بلکه اطلاعات عملی مربوط به ساخت ربات را در بر می‌گیرد. اگر به دنبال آموزش دقیق الکترونیکی در سطح کالج هستید مجموعهخانه محلتان را بررسی کنید و یک جستجوی اینترنتی برای مجموعه‌ها و نشریات انجام دهید. ​

بسیاری از مدارهای این مجموعه به شکل نمودار شماتیک هستند، نوعی طرح اولیه برای چگونگی اتصال قسمت‌های مختلف مدار. اگر هرگز یک طرح شماتیک را ندیده اید، می‌توانید آن‌ها را در مجموعه رباتیک از صفر تا 100 نشر دیباگران ببینید و با آنها آشنا شوید‏. در آنجا شما می‌توانید ببینید که چگونه یک نقشه شماتیک با اجزای واقعی یک مدار مطابقت دارد که می‌توانید خودتان آن را بسازید – برای مثال به شکل ۴ – ۱ مراجعه کنید. در واقع فقط حدود دوازده علامت شماتیک رایج وجود دارد و شما می‌توانید آنچه را که باید بدانید فقط با یک شب مطالعه یاد بگیرید. ​

بخش‌هایی از پروژه‌های الکترونیکی در این مجموعه برای در دسترس بودن و مقرون‌به‌صرفه بودن انتخاب شده‌اند. من تصمیم دارم در این مجموعه شما را به مکانی که میتوانید قطعات را تهیه کنید ارجاع دهم.

شکل ۴ – ۱ شماتیک ها شبیه نقشه‌های جاده برای ساخت مدار الکترونیکی هستند. شما فقط باید در مورد دوازده نماد مشترک یاد بگیرید.

زمینه برنامه‌نویسی

​​​​​​​​ربات‌های مدرن از یک کامپیوتر یا میکروکنترلر برای مدیریت اعمال خود استفاده می‌کنند. در این مجموعه، پروژه‌ها، طرح‌ها و راه‌حل‌های زیادی برای اتصال سخت‌افزار ربات به هر یک از انواع مغزهای آماده ربات پیدا خواهید کرد. ​

همانند تمام کامپیوترها، آن‌هایی که برای کنترل ربات لازم است باید برنامه‌ریزی شوند. اگر برای کامپیوترها و برنامه‌نویسی تازه کار هستید، در ادامه آموزشهایی در این زمینه ارائه خواهیم داد.

اگر علاقمند به آموزش برنامه نویسی برای کودکان خود میباشید با کارشناسان ما تماس بگیرید.

زمینه مکانیکی

​​​​​​​​برخی از ربات سازان با قسمت مکانیکی ربات راحت‌تر از قسمت الکترونیکی یا برنامه‌نویسی هستند – آن‌ها می‌توانند چرخ‌دنده‌ها و قرقره‌ها را در حال حرکت ببینند. همانند الکترونیک، برای ساخت روبات‌ها نیازی به دانش گسترده از تئوری مکانیکی و مهندسی ندارید. ​

این مجموعه چندین طرح روباتی از ابتدا تا انتها را با استفاده از مواد مختلف، از مقوا تا پلاستیک در عصر فضا تا آلومینیوم ارائه می‌دهد. اگر یک مبتدی کارگاهی هستید، نکات مفیدی در مورد استفاده از انواع ابزارها و بهترین مواد برای ساخت بدن ربات خود خواهید آموخت. ​

اگر شما یکی از کسانی هستید که از ایده بریدن یک تکه چوب، یا سوراخ کردن پلاستیک نفرت دارید، خبر خوبی وجود دارد: منابع سفارش پستی زیادی برای خرید مکانیک ربات پیدا خواهید کرد.

در مقاله های بعدی ما این آموزش رباتیک جامع را ادامه خواهیم داد.