آموزش رباتیک درس دهم – ساخت شاسی ربات یکی از اصلی ترین قسمتها برای ساخت ربات میباشد و سایر اجزای ربات روی آن قرار خواهند گرفت. برای ساخت شاسی ربات راه های مختلفی وجود دارد و از مواد گوناگونی میتوان استفاده نمود که در این مطلب با این مواد آشنا خواهیم شد.

ما میدانیم رباتها مخلوقات هوشمندی شامل قطعات الکترونیکی و مکانیکی هستند. قطعات مکانیکی بدنه ربات را که به آن شاسی میگوییم تشکیل میدهند. ساخت یک بدنه ربات شامل سه وظیفه ساده است:

مواد را انتخاب کنید (‏می‌توانید آن‌ها را ترکیب کرده و با هم مطابقت دهید)‏. در صورت نیاز، آن را برای شکل دادن ببرید و سوراخ‌هایی را برای سوار کردن قطعات ایجاد کنید .

در این بخش با مواد اصلی مورد استفاده در ساخت ربات‌های آماتور آشنا می‌شوید، به علاوه ابزارهای پایه‌ای که برای شکل دادن مواد به اندازه و شکل دل‌خواه خود نیاز دارید. ​

سپس، در ادامه دستورالعمل‌های صریح و دقیقی برای استفاده از این مواد مختلف به شما می‌دهیم. این فصل شامل برنامه‌های عملی برای چندین سیستم‌عامل قدرتمند ربات است که می‌توانید از آن‌ها به عنوان نقطه شروع برای ایجاد ربات خود استفاده کنید. ​

ابزارهای گران‌قیمت برای تکمیل هیچ یک از طرح‌های این مجموعه مورد نیاز نیستند. تمام چیزی که شما نیاز دارید ابزارهای اولیه خرید است – شما احتمالا آن‌ها را در گاراژ خود دارید، یا می‌توانید آن‌ها را از یک دوست یا قوم و خویش قرض بگیرید. ​

خرید وسایل ساخت مناسب

شاسی ربات  شما می‌توانند از چوب، پلاستیک، فلز، حتی مقوا یا فوم سنگین ساخته شوند. اما کدام را انتخاب کنیم؟ ​

همه اینها به طراحی ربات بستگی دارد: اینکه چقدر بزرگ و سنگین است و می‌خواهید برای چه چیزی از آن استفاده کنید. جنس بدنه می‌تواند به سادگی یک تکه چوب باشد. یا می‌تواند یک کامپوزیت از پلاستیک با تکنولوژی بالا باشد که بدنه آلومینیوم اکسترود شده و براکت های نگهدارنده استیل را پوشش می‌دهد. ​

بودجه و مهارت‌های ساخت‌وساز شما، به علاوه در دسترس بودن ابزارهای سنگین‌تر نیز در انتخاب مواد تاثیر خواهد گذاشت. استفاده از یک ورق 6 میلیمتر تخته چندلا یا 3 میلیمتر پلاستیک خیلی کم‌تر از برش یا دریل کردن آلومینیوم و فولاد نیاز به کار دارد. و باز هم ساخت یک روبات با استفاده از صفحه فوم برد که در فروشگاه صنایع دستی خریداری می‌کنید، آسان‌تر است. ​

چوب:

کار کردن با چوب آسان است، می‌تواند سوهان زده شود و به هر شکلی اره شود، الکتریسیته را هدایت نمی‌کند (‏از اتصال کوتاه جولوگیری می‌کند)‏ مگر اینکه خیس باشد و در همه جا آب وجود داشته باشد.

پلاستیک :

پلاستیک قدرت بیشتری نسبت به بسیاری از فلزات دارد اما کار کردن با آن آسان‌تر است. شما می‌توانید آن را ببرید، شکل دهید، دریل کنید و حتی آن را چسب بزنید. دسترسی به برخی از پلاستیک‌های منحصر به فرد ممکن است سخت‌تر باشد مگر اینکه در نزدیکی یک فروشگاه ویژه پلاستیک‌های زندگی کنید. سفارش پستی یک جایگزین عالی است. ​

فلز :

و اینجا منظور از فلز بیشتر آلومینیوم است، اگرچه صفحات و لوله‌های مسی و برنجی عموما در فروشگاه‌های رباتیک موجود هستند. هر سه آن‌ها برای ساختن روبات‌ها عالی هستند.

مواد کامپوزیت سبک :

مغازه های تامین کننده لوازم هنری، اجناسی را دارند که به نام “foamboard” معروف است. تخته فوم یک رول کاغذ یا پلاستیک چسبیده به دو طرف یک لایه فوم فشرده متراکم است. مقوا سنگین و تخته پلاستیکی سبک‌وزن که برای ساخت علائم استفاده می‌شوند نیز گزینه دیگری هستند. ​

بیایید نگاهی دقیق‌تر به اینها بیندازیم. حتی جزئیات بیشتر در مورد این مواد در بخشهای بعدی یافت می‌شود. ​

چوب

چوب ارزان است و می‌تواند با استفاده از ابزارهای معمولی کار کند. ​

از چوب نرم مانند کاج و صنوبر اجتناب کنید. و در عوض یک تخته چندلا با چوب سخت که برای ساخت مدل استفاده میشود در کار ساخت ربات خود به کا ببرید. اگر چه این ماده گران‌تر است اما برای ساخت ربات بهتر است. آن‌ها در فروشگاه‌های صنایع دستی در دسترس هستند. ​

پلاستیک

در واقع هزاران پلاستیک وجود دارد، اما اجازه ندهید که آن شما را نگران کند. برای رباتیک تنها تعداد کمی مواد پلاستیکی وجود دارد که هم مقرون‌به‌صرفه هستند و هم به راحتی در دسترس هستند. اکریلیک برای کاربردهای تزیینی و یا کاربردی، مانند قاب عکس و یا کاسه سالاد استفاده می‌شود. معمولا روشن است اما در رنگ‌های خالص و شفاف نیز دیده می‌شود. .

پلی‌کربنات مشابه آکریلیک است اما به طور قابل‌ملاحظه‌ای قوی‌تر است. این پلاستیک یک جایگزین معمول برای شیشه پنجره است. به دلیل افزایش تراکم، کار کردن با آن بسیار سخت‌تر و گران‌تر است. ​

نوع خاصی از PVC که در ورقه‌ها به نام PVC گسترش‌یافته ظاهر می‌شود، برای ساخت روبات‌های کوچک و متوسط ایده‌آل است. یک نمونه از روبات ساخته‌شده با PVC در شکل ۱ – ۵ نشان‌داده شده‌است. کار کردن با آن از پلاستیک آکریلیک یا پلی‌کربنات آسان‌تر است. در آخر، تعدادی پلاستیک وجود دارند که پیدا کردن آن‌ها کمی سخت‌تر است اما آن‌ها به طور خاص ارائه می‌دهند. ​

مزایای.

این مواد شامل ABS، رزین استال و نایلون هستند.

فلز

ماده اصلی برای ربات‌ها فلز است. این یکی از گران‌قیمت‌ترین مواد برای روبات‌ها است – چه از نظر هزینه و چه از نظر وزن – و کار کردن با آن سخت‌تر است مگر این که ابزارها و مهارت‌های مناسب را داشته باشید. با این وجود، فلز یک ضرورت است به عنوان مثال در رباتها جنگجو استفاده از فلز یک گزینه خیلی خوب است.

برای ربات‌ها، آلومینیوم و فولاد رایج‌ترین فلزات هستند. آلومینیوم یک فلز نرم‌تر است، پس کار کردن با آن آسان‌تر است. اما فولاد چندین برابر قوی‌تر است و اگر در حال برنامه‌ریزی برای ساخت یک روبات بزرگ با فولاد هستید، جوش دادن آن آسان‌تر است. ​

سه رویکرد کلی برای ساخت فلز در ربات‌ها وجود دارد که در شکل ۲ – ۵ نشان‌داده شده‌است:

یک چارچوب تخت شاسی ربات را فراهم می‌کند و از آن پشتیبانی می‌کند. یک فریم جعبه شکل دقیقا همان چیزی است که نامش نشان می‌دهد: یک کادر سه‌بعدی با شش وجه. برای روبات‌های بزرگ‌تر و یا آن‌هایی که به پشتیبانی اضافی برای اجزای سنگین نیاز دارند، مناسب است. شاسی برش خورده یک تکه فلز است که به شکل ربات بریده شده‌است. فلز باید به اندازه کافی سفت و سخت باشد تا بتواند وزن موتورها، باتری‌ها و دیگر قطعات را بدون خمش تحمل کند. برخی از روبات‌های بسیار محکم به طور اساسی یک تکه ورقه فلزی بر روی چرخ هستند و یک لپ‌تاپ بر روی آن قرار دارد. ​

ربات‌های ساخته‌شده از چوب، پلاستیک و یا مواد دیگر از فلز (‏معمولا آلومینیوم)‏در شاسی خود استفاده میکنند. قطعات فلزی دیگر رایج در رباتیک شامل براکت ها، اتصالات و مهره‌ها، پیچ‌ها و دیگر بست‌ها هستند. ​

کامپوزیت سبک

هر روبات نباید در برابر طوفان زمستانی شنی در مریخ مقاومت کند. روشی که به عنوان نمونه‌سازی سریع شناخته می‌شود از مواد سبک‌وزن استفاده می‌کند که با ابزارهای دستی پایه مانند کاتر بریده می‌شوند.

شاسی ربات

شکل ۲ – ۵ سه نوع شاسی ربات: قاب مربعی (‏می‌توان آن را در واقع از چوب، پلاستیک یا فلز ساخت)‏، قاب جعبه‌ای و شاسی تخت که ساختار اجزای ربات را فراهم می‌کند.​ ​​​​​​

ربات شش پا

شکل ۱ – ۵ پلاستیک یک ماده ایده‌آل برای رباتیک است. این ماده ارزان و سبک است و مانند چوب میتوان به راحتی آن را برش داد. رنگ و ضخامت آن با نیازهای پروژه شما مطابقت دارد. ​

کارتن پلاست برای ساخت ربات

شکل ۳ – ۵ کارتن پلاست مانند مقوا است اما از پلاستیک ساخته شده‌است. برای روبات‌های کوچک و سبک‌وزن بسیار مناسب است که می‌خواهید با عجله آن‌ها را بسازید. این ماده می‌تواند با کاتر بریده شود. ​

با استفاده از نمونه‌سازی سریع می‌توانید در زمان کمتری ربات بسازید. این راهی خوب برای آزمایش یک طرح قبل از ساخت آن با استفاده از مواد قوی‌تر است. ​

نمونه‌سازی سریع یک مفهوم مهم در ساخت روبات آماتور است اما در حال حاضر در اینجا برخی از موارد معمول مورد استفاده قرار می‌گیرند:

مقوای سنگین به طرز شگفت آوری قوی است اما برش و دریل کردن آن آسان است. این ماده سنگین‌تر (‏و ضخیم‌تر)‏از یک جعبه مقوایی متوسط است، اما جنس آنها یکسان است. قطعات سنگین خودرو اغلب با جعبه‌های مقوایی سنگین حمل می‌شوند و شما می‌توانید کاغذ مقوایی جدید بخرید. مواد کامپوزیت لمینت شامل تخته فوم است که یک تکه فوم پلاستیکی در داخل دو ورقه کاغذ سنگین است. انواع دیگر ورقه‌های مرکب چند لایه‌ ممکن است از ترکیبی از چوب، کاغذ، پلاستیک و حتی فلز نازک استفاده کنند. ​

کارتن پلاست در میان مواد مختلف از محبوبیت خاصی برخوردار است. آن‌ها از صفحات آن برای سبک کردن وزن در قسمتهای داخلی و خارجی استفاده میکنند. اینها مانند مقوا به نظر می‌رسند، مانند شکل ۳ – ۵، اما کاملا از پلاستیک ساخته شده‌اند. ​

مرور : انتخاب مواد مناسب

بیایید چهار ماده اصلی برای ساخت ربات‌ها را بررسی کنیم و جنبه‌های خوب و بد آن‌ها را مقایسه کنیم.​ ​​​​​​

مواد اولیه

چوب

مزایا

در دسترس بودن ؛ نسبتا ارزان؛ کار کردن با ابزارهای معمولی فروشگاه‌ها آسان است. تخته سه لا پهن (‏چوبی که برای بیشتر پایه‌های ربات توصیه می‌شود)‏بسیار محکم و قوی

معایب

نه به استحکام پلاستیک یا فلز. می‌تواند با رطوبت پیچ‌وتاب بخورد (‏باید رنگ شود)‏؛ ترک‌ها تحت تنش

پلاستیک

مزایا

قوی و با دوام؛ اشکال مختلفی دارد، در شکهای مختلف از جمله ورق تخت و لوله موجود است ؛ انواع متداول پلاستیک ورقه‌ای (‏آکریلیک، پلی‌کربنات) ‏به راحتی در فروشگاه‌های مصالح ساختمانی موجود است ؛ انواع دیگر را می توان از طریق سفارش پستی خریداری کرد

معایب

ذوب یا خشک شدن در دماهای بالاتر؛ برخی از انواع پلاستیک (‏مانند آکریلیک)‏می‌توانند با ضربه ترک یا شکسته شوند؛ PVC و بسیاری از پلاستیک‌های دیگر تحت فشار خم میشوند ، یافتن پلاستیکهای خاص مشکل است ، جنسهای بهتر گران هستند

فلز

مزایا

بسیار قوی. آلومینیوم به اشکال مختلف (‏ورقه‌ای، نوار)‏در دسترس است. از نظر ابعادی حتی در بارهای سنگین و دمای زیاد نیز پایدار است. ​

معایب

سنگینتر از همه مواد برای ساخت ، به ابزار برش مانند اره نیاز دارد؛ کار کردن با آن سخت‌تر است (‏به مهارت بیشتری نیاز دارد)‏؛ می‌تواند گران تمام شود

کامپوزیت ها

مزایا

بریدن و دریل کردن آن با استفاده از ابزارهای معمولی بسیار آسان است. نمونه سازی سریع با آنها به راحتی امکان پذیر است بسیار ارزان؛ با ضخامت ها متفاوت

معایب

نه به استحکام مواد دیگر. کامپوزیتهای ساخته‌شده با کاغذ یا چوب در اثر رطوبت آسیب می‌بینند. پیدا کردن بعضی از انواع آن ممکن است به سادگی انجام نشود مگر در فروشگاه‌های تخصصی و یا آنلاین

به خاطر داشته باش! هیچ ماده “ایده‌آل” واحدی برای ساخت روبات‌ها وجود ندارد. هر پروژه نیازمند بازبینی است. موارد زیر میتواند در تعیین جنس ربات تاثیر گزار باشد.

خود ربات، به ویژه ویژگی‌های فیزیکی آن – بزرگ، کوچک، سنگین، سبک. کارهایی که از ربات انتظار می‌رود انجام دهد. روبات‌هایی که کارهای سنگین انجام نمی‌دهند مانند بلند کردن اجسام و یا برخورد با دیگر ربات‌ها، به مواد سنگین نیاز ندارد. ​

بودجه شما. هر کسی حدی برای هزینه کردن بر روی مواد روباتی دارد.

. مهارت‌های ساخت روبوت‌های ساخته‌شده از چوب، پلاستیک و کامپوزیت نسبت به روبوت‌های فلزی آسان‌تر است. ​

. ابزار  ساخت ربات با فلز نیاز به ابزارهای سنگینی دارد و کار با این ابزارها نیز مشکل تر است

ربات از مواد بازیافتی

قبل از اتمام بخش مواد ربات، می‌خواهم به معرفی سبک ساخت‌وساز ویژه‌ای برای شاسی ربات که به عنوان قطعات بازیافتی شناخته می‌شوند، بپردازم.

با قطعات بازیافتی، شما برخی از محصولات ساخته‌شده آماده را که پیدا می‌کنید (‏در یک فروشگاه، در خانه شما، در کنار جاده)‏به عنوان شاسی ربات خود استفاده می‌کنید. لوازم منزل بی استفاده، وسایل سخت‌افزاری و اسباب‌بازی‌ها می‌توانند به روش‌های خلاقانه مختلفی برای سریع‌تر و اقتصادی‌تر کردن ساخت ربات مورد استفاده قرار گیرند. نمونه‌هایی از قطعات یافت‌شده شامل سی‌دی‌های قدیمی و دی وی دی و جعبه‌های پلاستیکی است. ​