Web
	Analytics
ابدأ من حيث انتهوا - الكلب الكبير

ابدأ من حيث انتهوا الكلب الكبير

image002

الكلب الكبير هو روبوت عسكري تقوم الولايات المتحدة الأمريكية بتطويره من أجل مساعدة الجنود

في المهمات العسكرية عن طريق حمل أمتعتهم أو ما شابه

نقوم اليوم بدراسة تفصيليلية لهذا الروبوت حتى يتسنى للمهتمين منكم أن ينجزوا مثله أو خيرا منه.


تقديم

 

الهدف وراء "سلسلة ابدأ من حيث انتهوا" هو تزويدكم بتفاصيل المشاريع الحالية حتى يتسنى لكل مهتم أن يشمر على ذراعيه ويبدأ بصنع ما يستفيذه منها، وحتى لا يبقى البعض منا يرى الفجوة بيننا وبينهم. لقد قام الروس بسرقة تصاميم القنبلة النووية وبالتالي أصبحوا قوة عسكرية قوية أيضا. ففي هذه السلسلة لا نتطرق إلى التصميم فحسب بل نأخذك في كثير من التفاصيل حتى ترتسم الصورة كاملة في ذهنك. وإنجاز مثل هذا المقال العلمي تطلب مني وقتا وجهدا كبيرين في الحقيقية. أرجوا أن تستفيدوا منه. 

 


الهدف  

عندما تريد أن تبدأ أي مشروع دنيوي كان أو أخروي فقم بوضع هدف أمامك حتى تعمل من أجلهفإن استعصى عليك إيجاد الهدف فقل وبكل بساطة أنك تريد التسلية عن طريق صنع هذه الآلة لا غير. 

 

الهدف وراء إنشاء روبوت الكلب الكبير هو كالتالي:

 

إنجاز روبوت قادر على التحرك والتنقل إلى أي مكان يمكن للإنسان أو الحيوان التنقل إليه

 

image001

 

هذا الروبوت سيقوم بمساعدة الجنود في مهماتهم العسكرية عن طريق حمل أمتعتهم ومرافقتهم أينما ولوا وحيثما ارتحلوا. 

 


أمثلة 

 


استعراض للروبوت

 

 


التفكر

 

الكثير منا يعلم أن الكلب مزود بحاسة شم خارقة والوفاء لصاحبه من أسمى الصفات التي تميزهولعل عمل بحث علمي حول محاكاة حاسة الشم لدى الكلب قد تكون من بين الاختراعات المدهشة تأتي بها أنت أيها القارئولعل دراسة صفة الوفاء لدى الكلاب لم يتطرق إليها أحد بعمق لحد الآن، فلربما قد يكون لها نفع لبعض الناس حتى يتعلموا الوفاءوهذه إشارة مني إلى كل من له شغف حول دراسة سلوكيات الحيوانات والتفكر فيها.

 

 

أما المشي أو الجري لدى الكلاب فهو آية أخرى من آياتهإذ لدى كلاب الصيد المسماة بالسلوقي طريقة جري متميزة وسرعة فائقة تبلغ … كليومترا في الساعةوروبوتنا اليوم الذي نتحدث عنه يركز على هذه الميزة لدى الكلاب فقط على ما سيبدوا لكمفالكلب إذا ضرب من جنبه فإنه قد لا يسقط على ارض بسهولة، كذلك وأن الكلب قد يمشي على معظم أصناف ارض من تربة ورمل وصخور وما إلى ذلك مثله في ذلك مثل العديد من الحيوانات اخرى.

 

 

 

 

وإذا كان عندك وقت، أنهِ المقال أولا ثم عد إلى هذا الوثائقي وشاهده ليس لمجرد المتعة فقط بل بعين تحليلية ثاقبة، إنك مخلوق قوي وبإمكانك فعل الكثير: 

 

 


هندسة الروبوت

 

التصميم العام

image003

image004

هذا هو التصميم العام لهيكل الروبوت. ومن الواضح أنه لا يحاكي الكلب تماما إلا أن البداية دائما ما يستحسن أن تكون سهلة. وعند معاينة نجاحك اول ستقوم بتحسين آليات صنعك ولك في الكثير من الاختراعات المثل على ذلك. سنقوم فيما يلي بشرح آليات الروبوت كل على حدة حتى يتسنى لك البدء بمشروع مثله أو أحسن منه. ولا تنتظر منا أن نزودك بكل شيء هنا، ولكن ما قل ودل.

 

الحاسوب 

لو اطلعت على بعض المقالات في الموقع "اصنعها ستجد أننا تكلمنا كثيرا عن برمجة الروبوت باستعمال البطاقات البرمجية كبطاقة Arduino مثلالكن عندما تريد أن تنجز مشروعا ضخما كهذا الروبوت أو مركبة فضائية مثلا، فالحاسوب الذي بين يديك ان كاف جدا لتولي هذه المهمةالحاسوب الذي استعمل في انشاء هذا الروبوت ربما يكون أقل قدرة وسرعة من حاسوبك أنت...

 

الصورة جانبه تمثل الحاسوب الذي استعمل لتدبير مهام الكلب الكبير. ويتميز بالتالي:

معالج من فئة  Pentium 4

PC/104 هو اسم اللوحة الاليكترونية ام

 نظام تشغيل صغير يشبه UNIX يسمى بـ QNX

 البرمجة باستعمال اللغة ++C

 

قد يأخذك العجب في شكل هذا الحاسوب، لكن دعني أسألك سؤال: مالذي ستحتاجه من الشاشة ولوحة المفاتيح عندما تريد أن تزود الروبوت بحاسوب؟؟ ستزيد في وزنه فقط! وبالتالي، يمكنك الاستغناء عنهما والاعتماد على اللوحة ام الاليكترونية داخل الحاسوب مع بعض التعديلات إذا تطلب الأمر.

image005

 

الدوال اساسية التي تمت برمجتها باستعمال اللغة ++C تتمثل في المحاور التالية:

التحكم : أي التحكم بطريقة المشي لدى ارجل.

الاستشعار: أي التعامل مع مختلف المستشعرات الاليكترونية التي تمثل مختلف الحواس لدى الكلب الكبير.

جمع البيانات

الاتصالات

توزيع الكهرباء لمختلف أجهزة الكلب الكبير.

 

المحرك الرئيسي

image006

يقوم المحرك بقيادة المضخات الهيدروليكية التي بدورها تقود محركات ارجل.

 

اسم المحرك:  15-HP go-kart engine

اسطوانة واحدة

ذي شوطين

القدرة: 9000 دورة في الدقيقة

نظام التبريد بالماء

يبدأ بالعمل عند تزويده بشحنة كهربائية في البداية

image009

image008

 

ارجل

image009

قد تظن أن برمجة الروبوت على الرؤية والتعرف على اشخاص والتكلم بجمل مثلا هي الأصعب في عالم الروبوتات... لكن في رأيي فأنت على خطأ... ﻷن هذه الأخيرة لم تصبح شيئا فائق التعقيد بعدما تمت دراستها في مجال الذكاء الاصطناعي، بل وقد تجد في الشبكة العنكبوتية دوالا مبرمجة وجاهزة يمكنك أن تضمها إلى روبوتك أو حاسوبك من أجل القيام بهذه العمليات...

 

لكن ارجل، وما أدراك ما ارجل. إذا اضطلعت على العديد من الروبوتات ذوات ارجل فستجد أنها هي النقطة الحساسة في الروبوت. ولك في الروبوت أسيمو عبرة في ذلك....

 

فأنا أنصحك إن كنت تريد أن تبدأ بصنع روبوت، عليك البدء بتصميم أرجل بطريقة ميكانيكية كالمثال الذي تراه في الصورة جانبه. وهذا سيجرك وبلا شك إلى التفكر في خلق الله، وهنا قد تفهم عندما يخاطبك خالقك ويقول {وَكَأَيِّنْ مِنْ آَيَةٍ فِي السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ يَمُرُّونَ عَلَيْهَا وَهُمْ عَنْهَا مُعْرِضُونَ}... والآية تعني المعجزة...

 

رجل الكلب مثلها مثل الكثير من الحيوانات تتكون من قدم وساق وفخذ وورك. ولو أمعنت النظر فيها ستجد أنها تختلف عن رجل الانسان في تموضع الركبة والرسغ وما إلى ذلك.

image010

رجل كلب روبوتي إيطالي

أرجل الكلب الكبير مزودة بمحركات سيرفو و محركات هيدروليكية (هيدروليكية أي تعمل بالهواء أو بسائل)

 

لاستعمال المحركات الهيدروليكية مقصد معين ألا وهو امتصاص الصدمات الناتجة عن ضربات ارجل على ارض عند التنقل. وهذا يعطي للروبوت بعضا من المرونة في التحرك، وكذلك تسلم أجزاءه اخرى من التلف جراء الاصطدامات.

 

كما أن كل رجل مزودة بمستشعرات التماس (أو القوة) ترسل إشارات إلى الحاسوب حالة الرجل عند التنقل، أي هل هي تلامس ارض أم لا؟ هذه المعلومة البسيطة تساعد الحاسوب على التحكم في تحرك مختلف ارجل حتى تتحق طريقة المشي بشكل سليم.

 

من بين المهام التي يجب أن يأخذها الحاسوب في عين الاعتبار ألا وهي المساحة الضيقة التي تفصل بين ارجل ويجب على خوارزم المشي أن تحول دون حدوث تصادم بين الأرجل عند الجري أو المشي.

image011

قبل الاقدام على صنع الرجل، لعل إنشاءها باستعمال برامج متوفرة على الشبكة العنكبوتبة سيكون أحسن ن هذا سيخولك الى امتحان أداءها والتأكد من قوتها قبل أن تشرع في صنعها. بهذه الطريقة يمكنك أن تقضي وقتا أقل في صنعها.

 

من بين هذه البرامج نذكرAutoCAD وSolidWorks  و Google SketchUp و ….

 

التصميم جانبه هو تصميم رجل الكلب الروبوتي الايطالي الصنع الذي سنتطرق له أسفله.

image012

 

المستشعرات الإليكترونية

image013

حواس أي روبوت تمثل بالمستشعرات الإليكترونية. والكلب الكبير مزود بعدة مستشعرات اليكترونية أهمها مستشعرات مثيتة على ارجل للمساعدة على المشي ومستشعرات الرؤيةالتي تخوله تتبع صاحبه الجندي مثلا.

 

لنا سلسلة خاصة لبرمجة المستشعرات الإليكترونية تساعدك على إنجاز روبوت متقدم تجدها في ركن برمجة الروبوت.

 

نستعرض فيما يلي أهم هذه المستشعرات مع بيان مهامها بشكل مبسط:

  

LIDAR

 

نظام الليدار يخول الروبوت من تتبع صاحبه الجندي من دون أن يحتاج هذا الأخير من قيادته.

 

يبقى على الجندي أن يلبس بذلة تضم قطعا معدنية أو اليكترونية ليتعرف عليها المستشعر LIDAR وبالتالي يمكن للحاسوب من قيادة الروبوت لتتبع صاحبه مع الحفاظ على مسافة محددة فاصلة بين الجندي والروبوت.

image014

 

Stereo vision

 

مزود بثلاث مستشعرات من هذا النوع. تخوله من تفادي العوائق وتحديد المنحنى الأرضي.

image015

  

الجيروسكوب Gyro

 

مزود بثلاث جيروسكوبات لحساب نسبة الدوران وثلاث جيروسكوبات لحساب التسارع الخطي.

 

يستعمل الجيروسكوب لحفظ توازن أو اتجاه الروبوت.

 

كما أن جهاز الآيفون مثلا مزود بجيروسكوب وبالتالي يمكن تغيير طريقة عرض الشاشة عندما تميله مثلا.

image016

مقياس الجهد الانزلاق الخطي Linear Pot

 

مزود بـ 16 مستشعرا من هذا النوع أربعة في كل رجل. واحد في الركبة وآخر في الرسغ واثنين في الورك.

 

image017

Load Cell

 

مزود بـ 16 مستشعرا من هذا النوع متموضعة في ارجل تراقب المحركات وقوة كل رسغ حيث تقوم بتحويل القوة إلى إشارة كهربائية.

image018

مستشعر التيار  Current sensor

 

يقوم بقياس التيار ويرسل إشارة تعبر عنه.

مزود بـ 16 من هذا النوع.

image019

مستشعر درجة الحرارة  Temperature

 

لقياس درجة حرارة المحرك الرئيسي والزيت.

مزود بـ ثلاثة من هذا النوع.

image020

مستشعر التدفق  Flow

 

لحساب نسبة تدفق السوائل (وهنا نعني الزيت)

مزود بأربعة.

image021

مستشعر الضغط  Pressure

 

يمكن استخدام هذا المسشعر لقياس ضغط الغازات أو السوائل. واستعمل اثنين منه في الكلب الكبير لقياس ضغط الزيت.

 

image022

التحكم  Governor

 

مزود باثنين منهذا المستشعر لمراقبة المحرك الرئيسي والجهد الكهربائي للبطارية.

image023

  


طريقة التحكم بالروبوت

 

image024

يقوم الجندي (قائد الكلب) بلبس بذلة مجهزة بأدوات للتحكم بالروبوت والتواصل معه أيضا. والمسألة سهلة هنا إذا تمت إضافة جهاز اتصال كـ WiFi أو الأشعة الحمراء أو البلوتوث أو ما شابه ذلك...

  

 


نموذج الكلب الصغير LittleDog

 

هو النموذج المصغر للكلب الكبير، ويمكنك مشاهدة أهم خصائصه في الفيديو التالي:

 

 image030
image031
 

 


نموذج الكلب الكبير BigDog

 

طوله 91 سنتمتر وارتفاعه 76 سنتمتر ويزن 110 كيلوغراما. تقريبا بحجم بغل صغير.

يستطيع المشي على أرض وعرة بسرعة 6.4 كيلومترا في الساعة، وقادر على حمل 150 كيلوغراما من الأمتعة، وقدرة على تسلق عقبة مائلة بـ 35 درجة كأقصى حد.

image025

 


نموذج الكلب العملاق LS3

 

يراد من هذا النموذج أن يتحقق على أرض الواقع في سنة 2012. من المفترض من هذا النموذج القدرة على حمل 181.8 كيلوغراما من الأمتعة وكذلك العمل بدون إصدار صوت عند الحاجة مع بعض المميزات الأخرى.

image026

 


النموذج HyQ الإيطالي

 

ابتدأ البحث فيه في ربيع سنة 2007 في المعهد الإيطالي للتكنولوجيا. وكان الهدف هو إنشاء روبوت رباعي الأرجل قادر على التحرك ديناميكيا كالجري والقفز والتحرك على أرض وعرة.

 

تم امتحان عمل أو رجل صنعت بشكل مكثف بين سنة 2008 و2009 (ولو تتذكر هذا ما قلناه آنفا عن صعوبة الرجل). وأول نموذج من هذا الروبوت تم اصداره سنة 2010. وكما جرت العادة، بعد النجاح الأول نقوم بتحسين أداء صنعنا ميكانيكيا وبرمجيا كذلك.

image027

 

وهاك مختلف النماذج لهذا الروبوت:  

 

يمكنك أن ترى مختلف وظائفه في هذا الفيديو: 

 


تحليل

 

للكلب الكبير والنموذج الإيطالي عدة مزايا من جري وقفز والمشي على أرض وعرة وما إلى ذلك. لكن إذا ما قارنت بالكلب الحقيقي فستلاحظ أن الفرق شاسع جدا جدا. فمن خلال ملاحظتي لمميزات الكلب الآلي تبين لي ما يلي:

 

l          إذا ما حدث وانقلب الكلب الآلي على ظهره بفعل حادث مثلا، فيبدوا أنه لن يستطيع الوقوف تلقائيا إلا بمساعدة الجنود. وهذا سيستعصي على الجنود لثقل وزنه أيضا.

l          الشيء الآخر وهو إذا وضع الكلب الآلي في الماء فيبدوا أنها ستون نهايته إذا تسرب الماء إلى أجزاءه الإليكترونية،

l          وماذا عن مصادفته لنهر أو بحيرة أو بحر مثلا، فسيغرق لا محالة إذ أنه لا يستطيع السباحة عكس الكلب الحقيقي.

 

ليس من الضروري الجري وراء إنشاء كلب آلي كما يفعلون، لكن جائتني فكرة في تطوير حصان آلي، حيث أن الحصان استغدم عبر مر العصور في الحروب وهو عكس الحيوانات الأخرى لا يهاب المعارك مهما حميت واشتد وطيسها. وبهذا ربما نرجع إلى العصور الوسطى باستخدام أحصنة في الحرب لكن هذه المرة آلية الصنع ههههههه.

 

كما يقال أن التشيتا هي أسرع حيوان بري، وأقدم لك نموذجا مرسوما بالحاسوب عسى أن تطور لنا نموذجا حربيا يقوم على مميزاتها، ودعنا نفرح بك وباختراعك عما قريب إن شاء الله. 

 

 

أقول لك هذا لأشير لك بمميزات تضيفها أنت إن قررت صنع روبوت يشبهه أو يظاهيه. أوليس هذه السلسلة مسماة بابدأ من حيث انتهوا!!!

 


وفي الأخير

 

أرجوا من الله أن يسعفنا الحظ للتطرق إلى برمجة المزيد من المستشعرات الإليكترونية في سلسلة برمجة المستشعرات الاليكترونية من أجل مساعدتكم على صناعة مختلف الروبوتات من سيارات وطائرات ومركبات وغواصات وما إلى ذاكوإذا كان باستطاعتك أنت أيها القارئ مساعدتنا في هذا فسنكون ممتنين لك وعسى الله أن يجعلها حسنة جارية لك للمساعدة في بناء الأمة. فيد واحدة لا تصفق!!!!

 


تأليف

 

محمد السهلي 


المراجع

 

 

أضف تعليق


كود امني
تحديث


Go to top