تقديم
رغم شساعة البحار فإن التركيز على استكشافها واستغلالها من طرف الإنسان لا يزال ضئيلا وأن تطوير غواصات وروبوتات مائية وبرمائية يكاد يكون قليلا جدا. لهذا فإن المنافسة في هذا الميدان قليلة والسبق إليه سهل. وقد يكون سبب قلة التنافس في هذا الميدان يُعزى لصعوبة تطوير آليات مقاومة للماء وللتكلفة المادية التي قد تذهب سدى إذا حصل وغرق الجهاز أو تم فقدان الإتصال به داخل المياه. |
|
نقدم لك اليوم غواصة أو لنقل روبوتا مائيا غواصا هو من بين أحدث وأبسط الأجهزة في هذا الميدان. تجد في هذا المقال جميع المعلومات والخطوات اللازمة لصنع هذا الجهاز ولن يبقى لك إلا التنفيذ والتطوير. |
استعراض للجهاز
سنتطرق لصنع الإصدار OpenROV 2.3 لهذا الروبوت. يمكن اختصار أهم مميزاته في الجدول التالي:
الخاصية |
المقدار |
ملاحظة |
القدرة على الغوص |
100 متر |
كأقصى عمق نظريا |
الوزن |
2.5 كلغ |
|
الطول |
300 ملم |
|
العرض |
200 ملم |
|
الإرتفاع |
150 ملم |
|
تبين الصور التالية شكل الروبوت من مختلف جوانبه:
الصور 1 و2 و3: قمرة القيادة
يظهر إليك في الصور جميعا أنبوبا عريضا شفافا عازلا للماء في مقدمة الروبوت، طوله 180 ملم وقطره 90 ملم. يمثل هذا الأنبوب قمرة القيادة لدى الروبوت حيث يضم في داخله كل الأجزاء الإليكترونية المتحكمة في الروبوت وكذلك المعدات التي يجب أن تبقى بعيدة عن الماء، تتوسطه كاميرا صغيرة مُعدةَ للتصوير داخل الماء. وتجدر الإشارة إلى أنه بإمكانك تفكيك الأنبوب بمحتوياته من هيكل الروبوت بسهولة. هذا سيساعدك في تطوير قمرة القيادة عن طريق تزويدها بمركبات إليكترونية أخرى كالمستشعرات (أي الحساسات) مثلا.
الصورة 4: المحركات والمروحيات الدافعة
تحتاج لثلاث محركات وثلاث مروحيات فقط من أجل التحكم بحركة الروبوت داخل الماء. نوع المحركات المستخدم هي المحركات اللامفروشة (brushless motors) ذات القدرة 700kv.
اثنين من المحركات مركبين بطريقة أفقية في مؤخرة الروبوت يتوليان دفع الروبوت إلى الأمام وكذلك تمكينه من اللف والدوران. ومحرك آخر مركب بطريقة عمودية على ظهر الروبوت يتولى مهمة إنزل الروبوت تحت الماء أو رفعه.
مقطع مصور
إليك الآن مقطعا مصورا حتى تستكمل عندك الصورة:
يتطلب صنع هذا الروبوت ثلاث مراحل مهمة: ميكانيكية وإليكترونية وبرمجية.
الأجزاء الرئيسية
قم بتحميل الأجزاء الرئيسية لصنع الجهاز من خلال الملف التالي: |
|
تجدر الإشارة إلى أنه يمكنك شراء المواد اللازمة كلها عبر الإنترنت من خلال الرابط التالي:
أما إذا كنت تريد أن تتولى ذلك بنفسك فإليك جدول هذه المواد : |
المرحلة الأولى: ميكانيكيا
تصميم الهيكل
يمكنك تحميل التصميم العام للجهاز من خلال إحدى صيغ التالية: |
تم تصميم الإصدار OpenROV 2.3 حتى يكون أقل تكلفة، سهل الإنجاز وقادر على القيام برحلات استكشافية محترمة في أعماق المياه. ونبرز فيما يلي أهم مميزاته: · نظام كهربائي بسيط. · واجهة أمامية فارغة: من أجل تمكينك من تثبيت أجهزة أخرى على الروبوت تساعدك على الإستكشاف كالكاميرا وبعض المستشعرات الإليكترونية. · أنابيب سهلة التفكيك: كالذراعين الذين يمثلان قاعدة الروبوت. · هيكل داخلي سهل الإستخراج · حجم صغير. |
تركيب الهيكل
يمكن تجميع وإنجاز الجهاز في حوالي أسبوع كأقصى حد. وأن كل خطوة من الخطوات التالية تتطلب أقل من ساعة من الزمن لإنجازها.
أ- تقطيع أجزاء الهيكل
المادة التي ينصح باستعمالها لبناء هيكل الروبوت تدعى بـ acrylic وهي مادة بلاستيكية صلبة. فإن لم تجدها، فيمكنك تدبر أمرك باختيار ألمنيوم خفيف الوزن أو أي مادة أخرى تراها مناسبة.
يمكنك تقطيع الأجزاء المختلفة للروبوت باستعمال قاطع ليزري أو منشار دوار. ولك كامل الحرية في أن تختار طريقة التقطيع التي تحلو لك. |
|
ب- تعويج الشكل الخارجي
بعد إنجاز عملية التقطيع سنحتاج لتعويج الشكل الخارجي للجهاز.
من البديهي لك أن هذا الجزء هو أكبر جزء في الجهاز. ما عليك إلا أن تقوم بتنيه من المنطقتين اللتين تفصلان الذراعين من ظهر الشكل في الوسط كما هو مبين في الصورة جانبه.
الزاوية المطلوب إنجازها بين الذراعين والظهر هي بمقدار يقل عن 90 درجة أي حوالي 87 درجة مثلا. |
|
|
إذا استعملت البلاستيك الصلبacrylic فلا يجب أن تقوم بتنيه بيديك حتى لا ينكسر، بل بالأحرى أن تعرض مكاني الإعوجاج للحرارة ثم تقوم بثنيه بحذر.
ملاحظة 1: يمكنك استخدام شفرة الحلاقة من أجل رسم خطين في مكاني الإعوجاج عند استعمالك للبلاستيك acrylic. في هذه الحالة قم بتعويج الذرعين في الوجه الذي استخدمت فيه شفرة الحلاقة. |
|
|
ملاحظة 2: ستحتاج لإعادة العملية مع كل جزء يتطلب ثنيه ليأخذ شكله النهائي. |
||
ج- تجميع الهيكل
يمكنك تتبع الخطوات التالية حتى تتمكن من تجميعه بالشكل المطلوب. |
|
|
|
|
|
|
|
المرحلة الثانية: إليكترونيا
العقل الإليكتروني
تم الإعتماد على الميكروكنترولور Atmega328 (أساسا بطاقة أردوينو) لإدارة مهام الروبوت الغواص. |
تجدر الإشارة إلى أنه يمكنك شراء بطاقة أردوينو أو صنعها بنفسك كما هو موصوف في اصنعها إليكترونيا. |
الأجزاء الرئيسية الخاصة باللوحة الإليكترونية
العربية الإنجليزية الفرنسية |
الكمية |
الرمز في الدارة الكهربائية |
الصيغة أو الرمز |
المقاومة Resistor Résistance |
|
R1 |
33 KOhm |
|
R2 |
20 KOhm |
|
|
R3 |
720 Ohm |
|
|
R4 |
240 Ohm |
|
|
R5 |
3.3 KOhm |
|
|
R6 |
10 KOhm |
|
|
R7 |
1 KOhm |
|
|
R11, R10, R9,R8 |
330 Ohm |
|
|
R13,R12 |
3.3 KOhm |
|
|
R14 |
22 kOhm |
|
|
R15 |
15 kOhm |
|
|
R18,R16 |
20 kOhm |
|
|
R17 |
22 kOhm |
|
المكثف Capacitor Condensateur |
|
C1 |
22pF |
|
C2 |
22pF |
|
|
C3 |
470uF |
|
|
C4 |
0.1uF |
|
|
C5 |
10uF |
|
|
C6 |
100uF |
|
|
C7 |
0.1uF |
|
التؤنزستور موسفت MosFET |
3 |
Q1, Q2, Q3 |
MOSFET – NCHANNELSMD |
ميكروكنترولور Microcontroller Microcontroleur |
|
|
ATMEGA 328 |
معدل كهربائي Voltage regulator Régulateur de tension |
|
|
317 SMD |
الصمام الثنائي Diode |
3 |
D1, D2, D3 |
1N4004 |
الصمام الضوئي LED |
4 |
LED1, LED2, LED3, LED4 |
واحد أخضر والباقي كله أصفر |
الترنزستور Transistor |
|
T3 |
2N2222A |
المتذبذب الكريستالي Crystal oscillator Quartz |
|
Y1 |
CRYSTAL 16Mhz |
لابد من قراءته
ستضطر لصناعة اللوحة الإليكترونية بنفسك. فإذا كنت لا تعرف فلا بد وأن تقرأ المقالاتت التالية:
|
اللوحة الإليكترونية
يمكنك الضغط على الرابط التالي من أجل الحصول على خطاطة الدارة الكهربائية بشكل أوضح: |
|
اللوحة الإليكترونية
لكل جهاز إليكتروني لوحة إليكترونية تضم معظم المركبات الإليكترونية الضرورية لتشغيله. من أجل إنجاز هذه اللوحة يجب تحميل الملفين التاليين:
قم بفتحهما على البرنامج Eagle حتى تتمكن من استخراج تصميم اللوحة لتقوم بطباعته بما وصف في ما ذكرنا في لابد من قرائته. لكن، إذ لم يعجبك Eagle فيمكنك حينئذ تحميل ملفات اللوحة الإليكترونية الخاصة بالبرنامج Fritzing: |
المرحلة الثالثة: برمجيا
الملفات
الهدف الأساسي وراء صناعة هذا الروبوت الغواص هو استكشاف ودراسة ما تحت الماء من عوالم. لذا، فبعد إكمال صناعته ميكانيكيا وإليكترونيا ستبقى مهمة برمجته حتى يتسنى لنا التحكم في حركته عن بعد. يمكنك تحميل الملفات التالية الخاصة بالبرمجة. وسنتكلم فيما يلي عما يجب فعله خطوة خطوة:
|
|
تمت البرمجة باستعمال برنامج أردوينو المبني على لغة البرمجة السيويمكنك تحميل آخر اصدار له من خلال الرابط التالي: |
التصوير في الأعماق
من أجل تحقيق عملية التصوير داخل الماء ومعاينة المعلومات على شاشة الحاسوب عن بعد، تم دمج ثلاث تقنيات برمجية لتعطي قوة ومتسعا للمبرمجين في المستقبل، وهي كالتالي:
التقنية |
الموقع |
Node.js |
|
Socket.io |
|
OpenCV |
باستخدام التقنيتين Node.js و Socket.io سنتمكن من التحكم بالروبوت عن بعد وتوجيهه حيث نشاء وأيضا ستخولنا للحصول على صور متتابعة على شاشة الحاسوب الملتقطة من الروبوت. هذه ليست إلا بداية فقط إذ أن الهدف الحقيقي هو الحصول على تصوير حي بالفيديو وهذا يتأتى باستخدام التقنية OpenCV.
التقنية Socket.io: تهدف هذه التقنية لجعل التحكم بالتطبيقات المختلفة عن طريق المتفحصات كـ Internet explorer و Firefox في الوقت الحي. تنبني هذه التقنية على اللغة البرمجية JavaScript. تجد التفاصيل عنها في الرابط التالي:http://socket.io
التقنية Node.js: هي عبارة عن بيئة برمجية مبنية على اللغة البرمجية JavaScript مخصصة أيضا للتحكم بالتطبيقات في الوقت الحي بشكل أسرع وأخف.
التقنية OpenCV: هي تقنية مجانية مخصصة لتسهيل عملية نقل مقاطع الفيديو والصور. تدعم واجهات للغات البرمجة C و ++C و Python يمكنك التعامل معها من خلال أنظمة التشغيل Windows و Linux و Mac و Android. تتكون هذه التقنية من خوارزميات سريعة مخصصة للتعامل مع الفيديو والصور وتسهيل نقلها من آلة لأخرى.
تثبيت البرامج: تتبع الخطوات الموصوفة في الرابط التالي لتثبت البرامج المذكورة أعلاه:
http://wiki.openrov.com/index.php/Installing_The_Software
ملاحظة: في حالة إذا استعصى عليك الأمر فاترك تعليقا في آخر المقال حتى يتم تبيان ما أشكل عليك.
متابعة المشروع
يمكنك زيارة الموقع http://openrov.com لمتابعة المشروع. |
تأليف
المؤلف: http://openrov.com
البريد الإليكتروني: عنوان البريد الإلكتروني هذا محمي من روبوتات السبام. يجب عليك تفعيل الجافاسكربت لرؤيته.
ترجمة بتصرف: محمد السهلي
{jumi [*3]}
المراجع
http://wiki.openrov.com/index.php/Main_Page
http://wiki.openrov.com/index.php/Videos