آموزش رباتیک درس پنجم در مورد نحوه حرکت ربات ها و همچنین اسکلت ربات ها می باشد. در ادامه به تفصیل با این موارد آشنا خواهید شد.

ساختار اسکلتی

​​​​​​​​در طبیعت و رباتیک، دو نوع کلی از فریم ها وجود دارد: اسکلت داخلی و اسکلت خارجی. کدومش بهتره؟ هیچ کدام و هر دو: در طبیعت، شرایط زندگی حیوان و شیوه‌های خوردن و بقا آن تعیین می‌کنند که کدام اسکلت بهتر است. همین مساله در مورد روبات‌ها نیز صادق است. ​

قاب‌های اسکلت از نوعی هستند که در بسیاری از موجودات یافت می‌شوند – از جمله انسان‌ها، پستانداران، خزندگان و بیشتر ماهی‌ها. ساختار اسکلتی بیشترشان در داخل است؛ اندام‌ها، ماهیچه‌ها، بافت‌های بدن و پوست خارج از استخوان قرار دارند. اسکلت درونی یکی از ویژگی‌های مهره‌داران است. ​

قاب‌های اسکلت خارجی، “استخوان‌ها” را در خارج از اندام‌ها و ماهیچه‌ها دارند. موجودات اسکلتی خارجی رایج، عنکبوت، انواع صدف مانند خرچنگ و انواع بی‌پایان حشرات هستند. ​

ساختار اصلی ربات عموما یک قاب چوبی، پلاستیکی یا فلزی است که کمی شبیه به قاب یک خانه – با کف، بالا و طرفین – ساخته شده‌است. این امر به ربات یک فرم جعبه ای یا استوانه‌ای می‌دهد، اگر چه هر شکلی ممکن است. ​

بر روی بدنه ربات، موتورها، باتری‌ها، صفحه‌های مدار الکترونیکی و دیگر اجزای لازم قرار دارند. گاهی اوقات یک پوسته یا پوشش بر روی این ربات‌ها قرار داده می‌شود، اما “پوست” فقط برای ظاهر است (‏و بدنه روبات‌های شما دارای ساختارهای حمایت اسکلت خارجی خواهد بود زیرا آن‌ها نسبت اسکلت داخلی ارزان‌تر هستند)‏.

گوشت و استخوان – چوب، پلاستیک یا فلز

​​​​​​​​در فیلم کلاسیک سال ۱۹۲۶ به نام متروپولیس، روتوآنگ – دانشمند ناراضی – یک ربات سرد و حسابگر را به بدن یک زن زیبا تبدیل می‌کند. این فیلم، که به طور کلی به عنوان اولین حماسه سینمای علمی‌تخیلی در نظر گرفته می‌شود، ایده برای فیلم‌های بعدی در مورد ربات‌ها، به ویژه فیلم‌های دهه ۱۹۴۰ و ۵۰ را نیز تعیین کرده‌است. ​

شخصیت سطحی و کلیشه‌ای روتوآنگ و ساخت رباتی او در فیلم در شکل ۹ – ۲ دیده می‌شود ، از آن زمان به بعد این موضوع، یک موضوع رایج در فیلم‌های بوده‌است. شکل ربات برای فیلم‌های دیگر تغییر شکل داده است . ربات ها اغلب به عنوان موجودات فلزی با قلب‌هایی به سردی بدنه فولادی خود به تصویر کشیده شده‌اند. ​که ما را به یک سوال جالب می‌رساند:

آیا همه روبات‌های “واقعی” از فولاد سنگین- مواد آنقدر ضخیم که گلوله‌ها، تفنگ‌های ضد گلوله و حتی بمب‌های اتمی نمی‌توانند نفوذ کنند – ساخته‌شده؟ بله، فلز بخش مشترک بسیاری از انواع ربات‌ها است، اما لیست موادی که می‌توانید استفاده کنید بسیار بزرگ‌تر و متنوع‌تر است. ​

چوب : چوب یک ماده عالی برای بدنه ربات است، به خصوص چوب پهن، مانند نوعی که برای مدل کردن هواپیماها و مدل کردن قایق‌های بادبانی استفاده می‌شود. ​

پلاستیک : پلاستیک استحکام بالایی دارد، اما کار کردن با آن آسان‌تر از فلز است. شما می‌توانید آن را ببرید، شکل دهید، دریل کنید، حتی آن را با ابزارهای معمول روزمره بچسبانید. پلاستیک مورد علاقه من PCV است این صفحات با نام‌های تجاری مختلف مانند شناخته می‌شوند و در فروشگاه های عرضه پلاستیک‌های صنعتی موجود هستند. ارزان هستند و کار کردن با آن آسان است.

Foamboard : تامین کننده های لوازم هنری، جنسی را عرضه می‌کنند که به نام فوم برد ‏شناخته می‌شود. شما می‌توانید آن را با چاقو ببرید. من در آینده در بخشی با عنوان “روش‌های نمونه‌سازی سریع” صحبت می‌کنم.

فلز : اگر می‌خواهید از فلز استفاده کنید ، آلومینیوم بهترین ماده برای ساخت ربات است، به خصوص برای ماشین‌های متوسط و بزرگ‌تر. به خاطر وزن کم و اینکه فوق‌العاده قوی است. بریدن و دریل کردن آلومینیوم با استفاده از ابزارهای معمولی کارگاه نسبتا آسان است.

اسکلت ربات ها

شکل ۹ – ۲: روتوآنگ و ربات او از فیلم کلاسیک سال ۱۹۲۷ به نام متروپولیس. این شکل ربات است قبل از اینکه به شکل یک زن در بیاید، یک معلم که شورش کارگران صلح‌طلب را رهبری می‌کند. ​

براکتهای زاویه دار : قلع، آهن و برنج قلع فلزات سخت‌افزاری متداول هستند که برای ساخت براکت های زاویه و ورقه فلزی (‏با ضخامت‌های ) و به عنوان صفحات میخ برای قاب‌بندی خانه به کار می‌روند. هزینه: نسبتا ارزان. برای روش‌های استفاده از براکت های زاویه مشترک در طرح‌های ساخت ربات به فصل ۱۳، “تکنیک‌های مونتاژ” مراجعه کنید.

فولاد : با اینکه گاهی اوقات به دلیل استحکام در بدنه یک ربات از آن استفاده می‌شود، استفاده از فولاد (‏و فولاد ضد زنگ نزدیک آن) ‏بدون استفاده از ابزارهای خاص، سخت است. فولاد برای روبات‌های جنگی ایده‌آل است . از آنجا که این مجموعه بر روی شاسی های کوچک، سبک و آسان برای ساخت تمرکز دارد، بحث بر روی فولاد را در این مورد رها می‌کنیم. ​

سیستم‌های حرکتی

​​​​​​​​ سیستم حرکتی به این معناست که یک ربات متحرک چگونه حرکت میکند. این کار به روش‌های مختلف، به طور معمول با استفاده از چرخ‌ها، زنجیرها و پاها انجام می‌شود. در هر مورد، سیستم حرکت توسط یک موتور رانده می‌شود، که یک شفت، بادامک ، یا اهرم را می‌چرخاند. ​

چرخ

​​​​​​​​چرخ‌ها رایج‌ترین روش برای ساخت ربات ‌ها با قابلیت تحرک هستند. ممکن است هیچ حیوانی روی زمین نباشد که از چرخ برای حرکت کردن استفاده کند، اما برای ما ربات سازان این انتخاب ساده است. چرخ‌ها، مانند آن‌هایی که بر روی ربات در شکل ۱۰ – ۲ هستند، می‌توانند تقریبا به هر اندازه‌ای باشند و تنها محدود به ابعاد ربات باشند. روبات‌های با اندازه لاک‌پشت معمولا چرخ‌های کوچک با قطر کم‌تر از ۲ یا ۳ اینچ دارند. ربات‌های متحرک با اندازه متوسط از چرخ‌ها با قطر حداکثر ۷ یا ۸ استفاده می‌کنند.

اندازه، شکل و حتی مکان چرخ‌ها می‌تواند متفاوت باشد، اگرچه دو چرخ در یک یا هر دو انتهای ربات باعث تعادل می‌شوند. (‏عکس از شرکت پارالاکس)

ربات‌ ها می‌توانند تقریبا هر تعداد چرخ داشته باشند، اگر چه استفاده از دوتا چرخ رایج‌ است. ربات بر روی دو چرخ توسط یک یا دو اهرم غلتان آزاد، و یا شاید حتی یک چرخ هرزگرد سوم و یا چرخ زنجیری متعادل می‌شود. ربات‌های چهار چرخ و شش چرخ نیز وجود دارند.

​​​​​​​​تسمه

​​​​​​​​طراحی اولیه ربات‌ها با تسمه نسبتا ساده است. دو زنجیر، یکی در هر طرف ربات به عنوان چرخ‌های غول‌پیکر عمل می کند زنجیرها می‌چرخند و ربات به جلو یا عقب حرکت می‌کند. برای بیشتر ربات‌ها ، طول هر زنجیر به اندازه خود ربات است. ​

ربات زنجیر دار (‏شکل ۱۱ – ۲ را ببینید)‏ به دلایل زیادی طرح خوبیست است، از جمله این واقعیت که حرکت از میان تمام انواع موانع را ممکن می‌سازد. با توجه به جنس زنجیر ، محرک کشش بسیار خوبی را حتی بر روی سطوح لغزنده مانند برف، بتون خیس و یا کف تمیز آشپزخانه فراهم می‌کند.

پا

​​​​​​​​از میان تمام انواع ربات ها متحرک، آن‌هایی که روی پا راه می‌روند بزرگ‌ترین چالش‌ها را دارند. شما باید بر مشکلات بسیاری برای طراحی و ساخت یک ربات پادار غلبه کنید. اول اینکه، تعداد پاها و اینکه چگونه پاها وقتی که ربات در حرکت است و یا زمانی که بی‌حرکت است، ثبات ایجاد می‌کنند. سپس این سوال مطرح می‌شود که چگونه پاها ربات را به جلو یا عقب هل می‌دهند.

ربات های پادار شما می‌توانند دو یا چند پا داشته باشند. هرچه پا کم‌تر باشد، طراحی چالش برانگیزتر خواهد بود. ربات های دو پا از روش‌های منحصر به فرد تعادلی برای جلوگیری از افتادن آن‌ها استفاده می‌کنند. تعادل ربات های چهارپا (‏چهارپایان) ‏آسان‌تر است، اما راه رفتن و هدایت خوب می‌تواند شامل اضافه کردن مفاصل اضافی و برخی محاسبات پیچیده برای اطمینان از اینکه همه چیز به آرامی پیش می‌رود، باشد. ​

ربات های شش پا (‏که هگزاپد نامیده می‌شوند)‏ قادر به راه رفتن در سرعت‌های تند بدون افتادن هستند و بیش از بقیه مدلها دارای توانایی جست‌وخیز کردن در زمین‌های ناهموار هستند. در نتیجه نوع شش پا، مانند شکل ۱۲ – ۲، محبوب‌ترین نوع ربات در میان سازندگان است.

آموزش رباتیک درس پنجم

شکل ۱۱ – ۲زنجیر بر روی یک ربات، حرکت بر روی زمین ناهموار یا ضخیم مانند شن، علف یا سنگ را ساده میکند. ممکن است از لاستیک، پلاستیک یا فلز ساخته شود؛ مواد پلاستیکی از ساده‌ترین و ارزان‌ترین مواد هستند. ​

ربات شش پا

شکل ۱۲ – ۲ پا به یک ربات اجازه می‌دهد تا در جایی که چرخ‌ها یا زنجیرها نمی‌توانند حرکت کنند، حرکت کند. این طراحی از چهار موتور و شش پا استفاده می‌کند. ​.