آموزش رباتیک درس چهارم – شاسی ربات – ​​​​​​​​برای بیشتر ربات‌ها، بدنه آن تمام بخش‌های حیاتی را در خود نگه می‌دارد. بدنه ربات سازه ای است که از پخش شدن روده‌های الکترونیکی و الکترومکانیکی خود جلوگیری می‌کند. بدنه ربات به نام‌های زیادی از جمله پلتفرم، فریم، پایه و شاسی شناخته میشوند اما همه آن‌ها یکسان‌ است. بدنه روبات‌ها از نظر اندازه، شکل و سبک متفاوت است. نوع ساختار آن‌ها؛ اندازه، شکل و سبک ربات همگی متفاوت هستند.

​​​​​​​​ربات‌ها در هر اندازه ساخته می شوند. برخی از آن‌ها می‌توانند در کف دست شما جا شوند در حالی که برخی دیگر به قدری بزرگ هستند که برای بلند کردن آن‌ها از روی میز کار به دو نفر نیاز است. ​

ربات‌های آماتوری عموما به اندازه یک گربه یا سگ کوچک هستند، شکل کلی ربات معمولا توسط اجزای داخلی ماشین ایجاد می‌شود، اما بیشتر طرح‌ها در یکی از “دسته‌های” زیر قرار می‌گیرند:

مدل لاکپشت (‏یا رومیزی)

Rover

پادار

رباتهای گریپر

‏آندروید و انسان‌نما

ساخت روبات‌های کوچک‌تر نه تنها آسان‌تر است، بلکه ارزان‌تر نیز هستند. اندازه کوچک‌تر آن‌ها به معنای موتورهای کوچک‌تر، باتری‌های کوچک‌تر، و شاسی کوچک‌تر است – که همه آن‌ها قیمت را کاهش می‌دهند. ​

مدل لاکپشت (‏یا رومیزی)

روبات‌های لاکپشت یا desktop ساده و فشرده هستند. همانطور که کلمه بندی نشان می‌دهد، این موجودات در درجه اول برای “روباتیک رومیزی” طراحی شده‌اند. در کاربرد عمومی، روبات‌های لاک‌پشت همچنین نام خود را از یک زبان برنامه‌نویسی که زمانی محبوب بود، قرض می‌گیرند .

دسته لاک‌پشت‌ها اکثریت ربات‌های آماتور را نشان می‌دهد (‏شکل ۵ – ۲ یکی از آن‌ها را نشان می‌دهد)‏. این دسته در میان کسانی که در رقابت‌های غیر جنگی شرکت می‌کنند، بسیار محبوب است – چیزهایی مانند ماز و یا فوتبال رباتیک. روبات‌های لاک‌پشت معمولا توسط یک مغز ابتدایی (‏رباتیک BEAM، براساس الکترونیک ساده شده، مثال خوبی است)‏ یا توسط یک کامپیوتر یا میکروکنترلر تک تراشه کوچک کار می‌کنند. ​

آموزش رباتیک درس چهارم

شکل ۵ – ۲ روبات‌های کوچک با اندازه لاک‌پشت یک دسته را نشان می‌دهند که ساخت آن آسان و ارزان است. آن‌ها برای یادگیری طراحی، ساخت و برنامه‌ریزی رباتیک ایده‌آل هستند. ​

ربات شش پا

شکل ۶ – ۲ یک پروژه سودمند یک ربات چند پا است، مانند این مدل که شش پا دارد. این ربات در مجموع با استفاده از سه موتور در هر پا کار می‌کند. (‏عکس از لینکسموشن)

Rover

گروه Rover از دسته رباتهای مختلفی تشکیل شده است که برای کاربردهایی که به قدرت زیادی نیاز دارند طراحی شده‌اند، مانند جارو کردن زمین، آوردن یک قوطی آبجو یا سودا، یا درو کردن چمن. این ربات‌ها بزرگ‌تر از آن هستند که بتوانند روی میز حرکت کنند. روبات‌های جنگی در “مسابقه مرگ” برنامه محبوب در تلویزیون، روبات‌های معمولی با اندازه بزرگ‌تر در طیف Rover هستند، که در آن وزن برای برنده شدن مهم است. ​

به دلیل اندازه بزرگ‌تر، روبات‌های Rover می‌توانند با هر چیزی از یک ترانزیستور ساده گرفته تا یک کامپیوتر رومیزی، با توان مغزی بالا کار کنند. لب تاپ های قدیمی ، در میان بسیاری از سازندگان ربات محبوب هستند زیرا می‌توانند MS – DOS یا نسخه‌های اولیه ویندوز مایکروسافت را اجرا کنند و می‌توانند از طریق درگاه رابط استاندارد به ربات متصل شوند. ​

رباتهای پادار

این دسته از رباتها برای راه رفتن از پاها استفاده می‌کند، نه چرخ‌ها . بیشتر رباتهای این دسته شش پا دارند، مانند یک حشره، چون شش پا تکیه‌گاه و تعادل عالی فراهم می‌کنند.

نمونه‌ای از یک کیت ربات شش پا، فونیکس از لینکسموشن است (‏شکل ۶ – ۲)‏. این سیستم با ترکیب سروموتورهای کنترل رادیویی و بخش‌های پلاستیکی و فلزی پیش‌ساخته تولید شده‌است. ​

ربات‌های راه رونده به دقت بیشتری در ساختمان نیاز دارند. طراحی رباتی که بر روی چرخ‌ها حرکت می‌کند ذاتا ساده‌تر از آن چیزی است که برای لینک‌ها، اهرم‌ها و دیگر مکانیزم‌های مورد نیاز برای راه رفتن لازم است. به همین دلیل، مبتدیان در ربات سازی باید ابتدا طراحی‌های چرخ‌دار را انتخاب کنند تا تجربه کسب کنند، حتی اگر ربات راه رونده ساده تر به نظر برسد. ​

توجه داشته باشید که ربات‌های دو پا که شبیه افراد هستند در دسته خود طبقه‌بندی می‌شوند. یک ربات کوچک دو پا که با سرعت کم روی میز راه می‌رود، یک دسته دیگر از رباتها است.

بازو و گریپر

توانایی جابجایی اشیا، صفتی است که انسان‌ها و نیز چند موجود دیگر در قلمرو حیوانات را قادر ساخته‌است تا بر محیط خود مسلط شوند. بدون بازوها و دستانمان نمی‌توانیم از ابزار استفاده کنیم، و بدون ابزار قادر به ساخت خانه، اتومبیل، و ربات‌ها نخواهیم بود. ​

بازوها و گیریپرها به خودی خود در ربات‌های ثابت به کار می‌روند و یا می‌توانند به یک ربات متحرک متصل شوند. یک بازو می‌تواند به عنوان ضمایم یک ربات در نظر گرفته شود که می‌تواند به صورت جداگانه و به طور خاص مورد استفاده قرار گیرد. گریپر ها (‏که به آن‌ها افکتور انتهایی نیز گفته می‌شود)‏دست‌ها و انگشتان هستند و می‌توانند به طور مستقیم به ربات و یا به یک بازو متصل شوند. ​بازوی انسان مفصل‌هایی دارد که درجات مختلفی از آزادی (‏DOF)‏را برای هدایت آن به سمت هر جهتی فراهم می‌کنند. به همین ترتیب، بازوهای رباتیک نیز درجات آزادی دارند. در بیشتر طرح‌ها تعداد درجات آزادی نسبتا محدود است، بین یک و سه DOF. علاوه بر درجات آزادی، بازوهای ربات براساس شکل منطقه‌ای که در انتهای بازو (‏جایی که گریپر وجود دارد)‏می‌تواند به آن برسد، طبقه‌بندی می‌شوند. این منطقه قابل‌دسترس، پوشش کار نامیده می‌شود. در مورد اینها در سمتهای بعدی با عنوان ، “آزمایش با بازوی رباتیک” بیشتر بخوانید. ​

شما می‌توانید بازوهای انسان را در یک ربات با چند موتور، چند میله فلزی و چند بخش دیگر تکثیر کنید. یک گیره به انتهای بازوی ربات اضافه کنید و یک ماژول دستی کامل ایجاد کرده‌اید. البته همه بازوهای ربات بعد از ساختار انسان مدل نمی‌شوند. بعضی از آن‌ها بیشتر شبیه آسانسور به نظر می‌رسند تا بازو، و تعداد کمی از آن‌ها از میله‌های کششی قابل جابجایی استفاده می‌کنند. ​

آندروید و انسان‌نما

ربات های آندروید و انسان‌نما به طور خاص به شکل انسان مدل می شوند: سر، بدنه، دو پا و احتمالا یک یا دو بازو. در کاربرد فعلی، اصطلاحات آندروئید و انسان‌نما یک‌سان نیستند: آندروئید رباتی است که به گونه‌ای طراحی شده‌است که تا حد ممکن شبیه یک انسان باشد، از جمله گوش‌ها، مو و حتی یک دهان. ربات انسان‌نما نوعی ربات است که ساختار پایه پای انسان (‏دو پا)‏، سر در بالا، دو بازو در کنار آن را به دارد – اما به معنای یک نسخه فیزیولوژیکی دقیق مانند انسان نیست. ​

ربات انسان نما

شکل ۷ – ۲ یک نمونه از یک ربات دو پای انسان‌نما را نشان می‌دهد که در واقع می‌توانید بسازید؛

آناتومی ربات

شکل ۸ – ۲ یک ربات آندروئیدی ساختگی را نشان می‌دهد که برای بیشتر علاقمندان فراتر از دسترس کیف پول و تکنولوژی است. ربات  آندروئید یک شکل کامل انسان با سر، کمر، دو بازو و دو پا دارد. دستیابی به این طرح‌ها حتی برای شرکت‌هایی که میلیون ها دلار در تحقیق و توسعه خرج می‌کنند، دشوار است. ربات نشان‌داده‌شده در اینجا، که توسط یک برنامه مدل‌سازی سه‌بعدی کشیده شده‌است، تنها طراحی شده و هنوز ساخته نشده است.

ربات ‌های دو پا (‏دو پا)‏چالش‌های ویژه‌ای را نه تنها در ساخت‌وساز، بلکه در برنامه‌نویسی دارند.  به دلیل پیچیدگی‌های اضافه‌شده در طراحی، هزینه ساخت آنها بسیار بیشتر از دیگر انواع روبات‌ها است .

دلیل قانع‌کننده برای ساخت ربات انسان نما این است که چون ماشین روی دو پا راه می‌رود، می‌تواند همانند انسان در یک محیط کار و زندگی کند. این را با رباتی که باید روی چرخ یا مسیر حرکت کند، مقایسه کنید: پله‌ها دشوار می‌شوند و حتی لباس‌هایی که روی زمین قرار دارند می‌توانند مانع حرکت ربات شوند. ​