الهدف
لابد من تعيين الهدف في البداية. هل تريد انشاء روبوت للتسلية فقط؟ أم لك فكرة وراء استخدام روبوتك؟ أيا كان، على الأقل ضع هدفا ولو كان كل ما في الامر هو تسلية فقط.
طًورت الأفعى الروبوتية من طرف مختبر هيروسي فوكوشيما بمعهد طوكيو للتكنولوجيا. الهدف العام وراء تطوير هذه الأفعى هو كالتالي:
من أجل فحص ومراقبة الأماكن الخطرة على الانسان
أمثلة:
استكشاف الكهوف الضيقة
مراقبة أماكن بها غازات سامة
مراقبة أماكن بها اشعاعات نووية
استكشاف أعماق البحار
استكشاف الأنابيب
...
التفكر
كيف خُلقت؟ كيف تمشي الأفعى يا ترى؟؟؟ آه، يوجد العديد من الحيات والأفاعي فائقة الاتقان من طرف من أتقن كل شيء خلقه. أولا وقبل كل شيء لننظر في إحداها ونتفكر فيها كيف خلقت، ولا تخف فهي لن تعضك لأنها في الفيديو فقط. لنشاهد مختلف تحركات الأفاعي التالية:
المشكلة العظمى تكمن في طريقة تحرك الأفعى فهي لا تملك رجلين ولا يدين أو جناحين، بل تمشي على بطنها. وانشاء آلة روبوتية تحاكي الأفعى في تحركها تماما أمر فائق التعقيد حقا. لكن، لا بد من التبسيط في البداية وأنا في رأيي أن القوة تكمن في البساطة.
أول ما قد تفكر فيه هو القطارات. فهي تشبه الأفاعي في تحركها شيئا ما. القطار هو مجموعة من العربات المتصلة ببعضها البعض مزودة بعجلات وتتحرك على سكة حديدية. وبالتالي، كأول تطبيق بسيط يمكن الاعتماد عليه هو صنع قطار بسيط بعجلات لا يحتاج لسكة حديدية.
النموذج ACM-R1
التصميم
يمكن للقطار أن يعمل حركة تموجية إذا كان على سكة متموجة. لكن كيف يمكنك أن تعملها بدون سكة حديدية يا ترى؟؟؟؟ كل ما تحتاج اليه بعد صنع القطار أو الحصول عليه من محلات ألعاب الأطفال ثم قم بالتعديلات التالية:
• أن تجعل بين كل عربتين محركا كهربائيا مركبا بطريقة عمودية ليربط بين كل عربتين (محرك سيرفو غالبا)
• من أجل التحكم بالمحركات ستحتاج بعدها الى برمجة الروبوت باستعمال بطاقة برمجية يمكنك أن تضعها وسط العربة الأولى الممثلة لرأس الأفعى.
• أمر آخر ثانوي وهو تزويد الروبوت بكاميرا في الأمام أو ببعض المستشعرات الاليكترونية.
التطبيق
|
نموذج بسيط يمكنه أن يتموج كالأفعى في حركته. مزود بـ 5 محركات الكهربائية تتوسط عرباته يمكنك أن تعيد برمجته وأن تضيف اليه بعض المسشعرات الاليكترونية حسب رغباتك.
|
|
النموذج ACM-R4H
التصميم
القطار لا يستطيع رفع رأسه كالأفعى، وبالتالي نريد أن نزود الأفعى الروبوتية ببعض التقنيات البسيطة حتى يمكن لها رفع رأسها أو ذيلها. لن أدخل في التفاصيل لكن مجمل القول أن ما سنحتاجه هنا هو كالتالي:
• عربتين على الأقل (للتسهيل فقط)
• أربع عجلات لكل عربة
• محرك كهربائي واحد يتحكم في حركة عربة واحدة. (محرك بسيط)
• محرك كهربائي آخر يتوسط عجلتي العربة الأمامية والخلفية. (غالبا ما سيكون محرك سيرفو )
• محرك آخر بين كل عربتين ليمكن الأفعى من اللف والدوران. (غالبا ما سيكون محرك سيرفو)
• مستشعر اليكتروني: كاميرا مثلا. وهو أمر ثانوي في البداية، لكن تزويدها بكاميرا يمَكنك من مشاهدة الأماكن التي تتحرك فيها الحية الروبوتية.
ربما فهمت أن الأمر بسيط، أليس كذلك؟ إذا كان هذا صحيحا فهذا ما نريده منك. دائما بسطها، بسطها، بسطها.... ألم يذكر خالق الكون أنه يريد بنا اليسر لا العسر.... ألم يكن النبي صلى الله عليه وسلم إذاخير بين أمرين إلا اختار أيسرهما ما لم يكن كفرا.... هل تعرف ماذا قال أنشطاين عن الفهم؟؟؟ قال: إن لم تستطع أن تفهمها لطفل في السادسة من عمره فأنت أيضا لم تفهمها....
التطبيق
|
|
|
نموذج بسيط يمكنه أن:
الرأس مزود بكاميرا وبالتالي يمكنك التحكم بالروبوت عن بعد ورؤية ما يكون أمامه. يمكنك أيضا أن تعوض الكاميرا أو تزود الأفعى بمستشعرات اليكترونية للقيام بمهام أخرى حسب رغبتك. |
|
|
النموذج ACM-R3n
التصميم
هل فكرت في بعض من عيوب النموذج ACM-R4H؟ فكر قبل أن تكمل.
هذا النموذج انما هو تطوير للنموذج ACM-R4H، بحيث إذا انقلب على جنبه يمكنه التحرك أيضا.
نفس التصاميم السابقة لكن مع بعض من التغييرات في تموضع العجلات ودراسة تحليلية لاتزان رأس الأفعى الروبوتية في حال إذا انقلبت على جنبها. تم نشر مقال للبحث العلمي حول اتزان رأس الأفعى في أواخر سنة 2007 كما ستجده في المراجع أسفله.
التطبيق
|
كل عربة مزودة بمحرك سيرفو واحد وكنترولور المحرك أيضا. يتم التحكم بحركة المحركات انطلاقا من بطاقة برمجية غالبا ما ستكون موضعة في رأس الأفعى.
يمكنك اعادة برمجته واضافة مستشعرات اليكترونية أخرى اليه ايضا. |
|
|
|
|
النموذج ACM-R5
كما عودتنا العادة. نبدأ بنموذج بسيط جدا، وهذا لا يعني أننا في مؤخرة الركب. ولكن، نشجع أنفسنا برؤية شيء بسيط أولا ثم نطوره مرة بعد أخرى. وتأتي فترة يتم القفز بصنعنا بعيدا لنصبح في بداية الركب.
التصميم
|
مرة أخرى: هل فكرت في عيوب النموذج السابق؟؟
النموذج السابق يمكنه التحرك على جنبين فقط. ولو ترى حركته بإمعان ستجد أنها حركة تفتقد إلى كثير من الليونة. ولمالا تكون حية تستطيع السباحة أيضا؟ فما العمل إذن؟ الحل بسيط. لما لا نستعمل الآتي:
عربات أسطوانية الشكل من أجل القيام بحركة تمتاز بمرونة عالية وتمكن من الاقتراب من شكل الحية الحقيقي أيضا.
تصميم كل مفصل بين كل عربتين تجده في الصور المحيطة بهذا النص.
كل مفصل مغطى بغلاف مطاطي رخو من أجل حماية الأجهزة من الماء عند القيام بعملية السباحة.
|
|
|
|
|
|
تم أيضا تعويض العجلات الكبيرة بعجلات صغيرة جدا. وبالتالي يمكننا تزويد كل عربة بعدة عجلات حتى تتمكن الأفعى من التحرك بانسيابية وعلى كل جانب من جوانبها.
|
|
|
رأس الحية مزود بكاميرا كما هو الشأن لسائر الحيات الروبوتية السابقة. ومدعوما أيضا بصمامات ثنائية ضوئية من أجل الإنارة. |
|
التطبيق
|
كل مفصل مزود بميكروبروسيسور (معالج) وبطارية ومحركات خاصة به. وبالتالي كل فقرة من فقرات الحية تعمل بشكل مستقل.
كل فقرة من فقرات الحية تتبادل الاشارات الكهربائية وتعرف مرتبتها انطلاقا من الرأس وتعرف كذلك كم من فقرة في الحية ككل عن طريق شبكة من الأسلاك الكهربائية. بفضل هذا النظام يمكن ازالة فقرة أو إضافة أخرى بسهولة.
|
|
|
|
|
أين يكمن النقص في هذا النموذج؟
أنا أعتقد أن مسألة جعل كل فقرة من الفقرات كوحدة خاصة مستقلة فكرة غير جيدة. لماذا؟ لما فيه من التكلفة التي قد تكون باهضة بتدعيم كل فقرة بميكروبروسيسرو وبطارية خاصة بها.
ورغم ان الاقتراب من جسم الأفعى لابأس به في هذا النموذج إلا أن مسألة الاعتماد على العجلات للتحرك على الأرض ليس بالأسلوب القوي حيث يبقى خطر انزلاق الروبوت في الاماكن اللزجة أو الوحل بسبب العجلات.
وبالتالي كما ترون أنا ما تم التوصل اليه ليس ببعيد. ويمكن للواحد منكم أن يطور هذه الحية بعدما فهم آليات تحركها بنفسه. قد نزودكم بمزيد من التفاصيل العملية حول تصميم الأفعى الروبوتية في القريب العاجل ان شاء الله. لكن لحبذا لو كنت شغوفا ان تقرر من الآن صنع مثل هذا النوع من الحيات الروبوتية.
اسمعنا بأخبارك عما قريب.
تأليف
محمد السهلي
{jumi [*3]}
المراجع
http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4399390
http://www.hibot.co.jp/development.php?lang=en
http://www-robot.mes.titech.ac.jp/robot/snake/acm-r5/acm-r5_e.html
http://www.snakerobots.com/S7.html
http://www.robotonline.net/en/articles/534/german-future-prize-for-bionic-robot/
http://robot.watch.impress.co.jp/cda/news/2007/08/20/610.html