[TWIN_EST]

} بسم الله الرحمن الرحيم {

يهدف هذا التقرير لكي يوضح الانظمة الميكانيكية للروبوتات حيث سوف اشرحها بطريقة مبسطة لكي يستفيد منها الهواة و الطلاب
و وايضا" المهندسين الذين يهتموا بالروبوتات المتحركة .

ان التقرير يركز بشكل مباشر على انظمة الميكانيزمات لانه تجد تقارير كثيرة تتحدث عن الدارات والمخططات الالكترونية للروبوت دون التركيز على الانظمة الميكانيكية للروبوت مما جعل البعض في وضع حيره وربما يئس لانه يملك الدارات والمخططات الالكترونية
ولا يستطيع تجسيدها على ارض الواقع .

الهدف من هذا التقرير هو التغلب على هذا اليئس ودراسة انظمة الميكانيك المتعلق بالروبوت متوكلين على الله واخذين بالاسباب لنجد انفسنا قادرين على بناء " صنع " روبوتات حتى ولو بسيطة جدا" ..

[IMG]http://www.*********.com/files/248166433/232323030.jpg[/IMG]

[TWIN_EST]

[IMG]http://www.*********.com/files/35817706/bottom3rt.jpg[/IMG]
*الروبوتات التي تمشي على أرجل *

*الروبوتات التي تمشي على أرجل *

لا توجد في الواقع أية حيونات متعددة الخلايا تستخدم في مسيرها أي شكل من الميكانيزمات المتدحرجة ، فكافة الحيوانات
الأرضية تستخدم الأطراف أو التلوي في التنقل ، وبالتالي أن يكون المشي هو أفضل طرق التنقل ، اليس كذلك ؟ لكن لماذا لا
توجد الكثير من الروبوتات التي تتنقل باستخدام المشي ؟ السبب هو انه اتضح أن صنع روبوت ماش ٍ أصعب بكثير من صنع
روبوت مجنزر أو على عجلات ، فحتى أبسط الروبوتات التي تمشي تتطلب مزيدا" من المفعلات ومزيدا" من درجات الحرية
ومزيدا" من الاجزاء المتحركة .

مفعلات الأرجل

سنلقي نظره في البداية على الاشكال الهندسية للأرجل وطرق تحريكها ، إذ توجد ثلاث تقنيات أساسية لتحريك الأرجل في
الروبوتات المتحركة .
· مفعلات الخطية ( الهيدروليكية أو الهوائية أو الكهربائية ) .
· مفعلات الدورانية ذات القيادة المباشرة .
· الروابط المقادة بالكبلات .

تقع المفعلات الهيدروليكية خارج نطاق التقرير ، لكن يمكن تحقيق حركة خطية بشكل فعال باستخدام طريقتين أخريين هما
المفعلات الهوائية والكهربلئية ، تأتي المكابس الهوائية عمليا" بأي قياس يمكن تخيلة وقد تم استخدامها في العديد من المشاريع
البحثية للروبوتات التي تمشي ، وهي ذات كثلفة استطاعة أعلى من المفعلات الخطية الكهربية لكن مشكلتها هي أن أسطوانة
الهواء المضغوط تحتل المضغوط تحتل حجما" كبيرا" .
الميزة التي تعطي أفضلية للمفعلات الخطية هي أنها قابلة للاستخدام مباشرة على أنها الرجل نفسها ، إذ يتم تركيب جسم المفعل
على هيكل الروبوت أو على مفعل آخر ويتم ربط جزئه المتحرك مع قدم أو ما شابه ، و قد تم استخدام هذا المبدأ لصنع روبوتات
تمشي وفق

إحداثيلت ديكارتية أو أسطوانية ، لن نتحدث عن هذه التشكيلات في هذا التقرير لكننا نحث القارىء على البحث فيها الأنها يمكن
أن تبسط
كتابة برنامج التحكم بالروبوت .
ينبغي ان يتم تصميم المفعلات الدورانية ذات القيادة المبشرة بشكل مخصص من أجل الحصول على عزم خرج كاف لتدوير روابط
الروبوت الماشي ، لكن كثافة استطاعتها منخفضة كما أنها تجعل روابط الروبوت تبدو كبيرة بشكل غير طبيعي ، إنها يسهل
التحكم بها بدقة كما أنها تسهل التصميم على شكل وحدات بما أنه يمكن التفكير بالمفعل على انه رابطة كاملة كمبدأ وحتى كتطبيق
فعلي ، هذا غير محقق سواء في الروابط المقادة بمفعلات خطية أو المقادة بالكبلات .
تتميز الروابط المقادة بالكبلات بإمكانية توضع المفعلات في جسم الروبوت مما يجعل الأطراف أخف و أصغر ن وهذا اساسي في
التطبيقات التي تكون فيها الارجل طويلة جدا" او نحيلة ، هذه الروابط سهلة التحقيق نوعا" ما لكن ينبغي تحقيق شدها بشكل
مدروس من اجل الحصول على نتائج جيدة ، كما ان إدارة الكبلات عمل ضخم وقد يستهلك الكثير من الساعات من أجل ضبطة
واكتشاف أخطائة .

الأشكال الهندسية للأرجل
الروبوتات التي تمشي تستخدم أرجلا" لها درجات حرية ( DOF ) تتراوح من درجة واحدة حتى أربع درجات حرية ، وهناك
العديد من التشكيلات المتنوعة ةالتي سنناقش أساسياتها فقط ، ونأمل أن يتغير المصمم أن هذه المناقشة هي نقطة البدء التي
ينطلق منها لتصميم الاشكال الهندسية و طريقة التفعيل الأنسب لتطبيقه .
أبسط رجل تستخدم رابطة واحدة عند الورك تسمح بالتأرجح إلى الأعلى و الأسفل - الشكل التالي يبين كيفية تفعيل هذه الرابطة
بسهولة سواء باستخدام مفعل خطي أو دوراني ، وبما أن الرابطة قربية أصلا" من الجسم فإن استخدام القيادة بالكبلات غير
ضرورية ، لاحظ ان كافة الارجل المبينة في الأشكال التالية تنتهي بقدم كروية الشكل ، وهذا ضروري لان توجيه القدم غير متحكم
به ولان الكرة تعطي سطح التماس نفسه مهما كان توجيهها ، وهناك طريقة أخرى للتخلص من إضافة أقدام متحكم بتوجيهها هي
تركيب القدم في نهاية الرجل رابطة كروية سلبية .
تبين الأشكال الاربعة التالية أرجلا" ذات درجتي حرية مع طرق تفعيل مختلفة ، وهي تبين الخصائص المختلفة لطرق التفعيل ، إذ
يبين الشكل التالي المفعلات الخطية تجعل الرجل أعرض في أحد الاتجاهات لكن هذه المفعلات هي الأقوى بالمقارنة مع الطرق
الأخرى ، أما الشكل الذي يليه فيبين ميكانيزما" يبقي الجزء الثاني من الرجل شاقوليا" عند رفعه وخفضه ، كما يمكن استبدال

المفعل بربطة سلبية مما يجعل الرجل ذات درجة حرية واحدة لكن جزأها الثاني لايتأرجح بالقدر الذي يتأرجح به في الشكل التالي

[IMG]http://www.*********.com/files/246061311/1.jpg[/IMG]

[IMG]http://www.*********.com/files/248760514/2.jpg[/IMG]

المفعلات الدورانية حيث تظهر في الشكل التالي هي الأكثر أنا قه لكنها تجعل الروابط كبيرة ، أما التشكيلة المقادة بالكبلات –
فيظهر بالشكل الذي يليه فتحتل اقل حيز ولا تكون مفعلاتها ظاهرة ، هاتان الطريقتان شائعتا" الاستخدام لأنهما تستخدمان مجركات
ابسط من المفعلات الخطية ، لكن سلبتهما الأساسية هي أنهما ينبغي أن تكونا كبيرتين حتى تحصل منهما على مايكفي من
الاستطاعة لجعلهما مفيدتين ، تم في الروبوت Genghis من الشركة iRobot استخدام محركين تحكمين موصولين معا" يعملان
كمفعلين دورانين من أجل تحقيق رابطة ورك ذات محورين ، هذا الروبوت – وكذلك العديد من الروبوتات الأخرى الشبيهه به –
يستخدم أرجلا" مستقيمة بسيطة ، تشكل هذه التشكبلات البسيطة أدوات تمهيدية مفيدة لأولئك المهتمين بدراسة الروبوتات التي
تمشي باستخدام ست ارجل .

[IMG]http://www.*********.com/files/96554926/3.jpg[/IMG]
[IMG]http://www.*********.com/files/41011108/4.JPG[/IMG]

لتحويل تشكيلة ذات درجتي حرية مع مفعلات خطية إلى تشكيلة ثلاثية درجات الحرية يمكن إضافة رابطة عامة إلى الورك يتم التحكم
بها بمفعل مربوط أفقيا" مع الهيكل ، يبين الشكل التالي تصميما" بسيطا" لربطة الورك العامةهذه ، إن ترتيب الروابط ( التأرجح
أولا" ثم الارتفاع أم الارتفاع أولا" ثم التأرجح ) يؤدي إلى اختلاف كبير في كيفية التحكم بموضع القدم وينبغي التفكير به ماليا"
وتجربة نموذج منة قبل بناء القطع الحقيقية .
تضيف الرجل ثلاثية درجات الحرية ذات المفعلات الدورانية _ حيث الشكل التالي يبين رابطة ركبة إلى التشكيلة Genghis من
أجل تحسين الأداء و الحركة ، وتوجد العديد من التنويعات لهذه التشكيلة عبر تغير أطوال مختلف الاجزاء و المواضع النسبية لكل
مفعل ، تصعب قيادة رابطة الورك ةثنائة درجات الحرية باستخدام الكبلات لكنها ليست مستحيلة ، تبدو التشكيلة العامة شبيهة بما
هو مبين في الاشكال التالية .

[IMG]http://www.*********.com/files/43839787/5.jpg[/IMG]

تقنيات المشي .

إن تحقيق روبوتات ماشية مستقرة ستاتيكا" أسهل من تحقيق روبوتات ماشية مستقرة ديناميكا"، ويمكن تصنيف الروبوتات
الماشية المستقرة ستاتيكا" بحسب التقنية المستخدمة لتحريك الأرجل ، وبناء" على هذا توجد ثلاث مجموعات جزئية مفيدة هي :
المشي الموجي والمشي بأرجل مستقلة و المشي الاطاري ، المشي الموجي ( Wave Walking ) هو ما تستخدمة الحيونات
كثيرة الأرجل مثل الديدان ( ذات الاربعين رجل ) . و المشي بأرجل مستقلة ( independent leg walking ) هو ما
تستخدمه معظم الروبوتات رباعية الأرجل أو سداسيتها أو ثمانيتها رغم أن بعضها يبسط الأشياء بتحريك أرجلها في مجموعات
من اجل تحقيق سرعات أو حركات معينة ،أما المشي الإطاري ( Frame Walk ) فهو الأبسط من بين هذه الأنوع الثلاثية لكنه
يحتاج إلى العديد من المفعلات حتى يحقق حركية عالية ، وكما سنلرى لاحقا" فغن المشي الإطاري يمكن أن يكون طريقة حركية
فعالة جدا" من أجل الربوتات المتحركة .

المشي الموجي .

الدودة المئوية تستخدمان طريقة المشي ينبغي الإشارة إليها رغم أنها بسيطة المفهوم واقل فعالية من غيرها في الروبوتات التي
تمشي ، يقوم الروبوت برفع مجموعة أرجله الخلفية ويؤرجحها إلى الامام ثم ينزلها ليحرك مجموعة الأرجل التالية بطريقة
شبيهه ، و عند تحريك مجموعة الارجل الامامية يكون جسم الروبوت بكامله قد تحرك إلى الأمام ب النسبة لأرجل ، يمكن تنعيم هذه
العملية بالقيام بنوع من توسيط موضع الجسم عندما تتحرك كل مجموعة أرجل ، يمكن استخدام هذه التقنية في الروبوتات التي لها
ست أرجل أكثر لكنها ليست شائعة جدا" في الروبوتات لأنها تتطلب عددا" من الروابط والمفعلات .
المشي بأرجل مستقلة .

إن غالبية الحيوانات التي لا تستخدم المشي الموجي في الطبيعة قادرة على التحكم بكل رجل على حدى ، بعض الحيوانات أفضل
من غيرها لكن هذه القدرة موجودة لديها ، يبيبن الشكلان التاليين روبوتات ماشية رباعية الأرجل وسداسيتها تتضمن ثلاث زوابط
مفعلة دورانيا" في كل رجل ، و بالتالي قإن التشكيلة ثمانية الأرجل لا تتضمن أقل من 24 مفعلا" ، نظريا" تمتلك النسختان
سداسية الأرجل و ثمانيتها حركية عالية جدا" ، لقد تم بناء العديد من الروبوتات البحثية التي تستخدم أربع أرجل أو ستا" وقد
كانت رشيقة بشكل مدهش إذا مشت ببطء شديد .

[IMG]http://www.*********.com/files/65356124/6-1.JPG[/IMG]

رغم أن بناء روبوت ثنائي الأرجل مستقر استاتيكيا" يبدو مستحيلا" إلا أن هناك خدعة مستخدمة في بعض الالعاب و الروبوتات
البحثية تجعل الروبوت يبدو مستقرا" ديناميكيا" في حين أنه مستقر استاتيكيا" في الواقع ، هذه الخدعة هي ان نجعل قدميه
كبيرتين بما يكفي لإبقاء الروبوت واقفا" على قدم واحده دون الاجة إلى وضع القدم الثانية في المكان المناسب تماما" ، كما أن
تصل إليه دون سقوط الروبوت ارضا" .
على الأقدام العريضة أيضا" أن تمنع الروبوتات من الانقلاب جانبا" ، كما عليها أن تكون عريضة بما يكفي لتتداخل مع بعضها
وينبغي أن تتم دراسة أشكالها والتحكم بها بعناية بحيث لا تدوس كل منهما على الاخرى ، إن المشي على قدمين كبيرتين
ومتداخلتين مع بعضهما هو رفع القدم الخلفية وجلبها إلى الامام و إنزالها على الأرض بكل بساطة ، تتطلب روابط الورك درجة
حرية ثانية إضافة " إلى التأرجح إلى الامام و الخلف من أجل السماح لها بالدوران الازم للانعطاف ، ينبغي ان تكون لكل رجل
ثلاث د\رجات حرية على الاقل وهي في الواقع بحاجة إلى أربع ، يمكن للتشكيلة المبنية في الشكل التالي أن تسير في خط مستقيم
فقط بسبب عدم وجود درجة الحرية الدورانية في رابطة الورك ، لاحظ أنه حتى مع رجلين فقط ومن دون القدرة على الانعطاف فإن
هذه التشكيلة تتطلب ستة مفعلات للتحكم بست درجات حرية .

[IMG]http://www.*********.com/files/260395639/7.jpg[/IMG]

تؤمن هذه
تؤمن هذه التشكيلة أداة تعليمية جيدة لتعلم بعض الأشياء عن المشي ، رغم أن التحقيق النهائي لهذه التشكيلة قد يتضمن ثماني
درجات حرية وأن ركبتيها تنحنيان إلى الخلف الإ أنها مألوفة بالنسبة لمصممها ، يمكن بناء كل رجل واختبارها وإصلاح أخطائها
على حدة ثم يتم ربط الرجلين مع صفيحة جسمية بسيطة .

[TWIN_EST]

[IMG]http://www.*********.com/files/269285044/8.jpg[/IMG]
المشي الإطاري

تقنية المشي الثالثة للروبوت ذات الأرجل هي المشي الإطاري ، يعتمد المشي الإطاري على روبوت مكون من قسمين أساسيين
يرتكز كل منهما بمفرده على أرجل بحيث يكون كلا هذين القسمين مستقرا" ستاتيكيا" ، يتم المشي من خلال رفع أرجل أحدى
الإطارين وتحريك هذا الإطار إلى الامام بالنسبة للإطار الذي ما تزال أرجله على الارض ثم إنزال الأرجل إلى الأسفل ، بعد ذلك يتم
رفع أرجل الإطار الثاني ويتم تحريكه إلى الامام .

تكون للرابطة بين الإطارين عادة درجة حرية ثانية من أجل الانعطاف بدلا" من إضافة درجة حرية دورانية لكل رجل ، ويبين
الشكلان التاليين ميكانيزما" من أجل تحريك قسمي جسم الروبوت وتدويرهما ، وايضا" كيفية تحقيق إطار متحرك ودوار مع أرجل
بسيطة لها درجة حرية واحدة ، أما عدد درجات الحرية الكلي لهذه التشكيلة فهو 10 ، في الشكل اللاحق تمت إزالة الرابطة
الدورانية مما يجبرنا على وضع رابطة ثانية قي كل رجل من أجل تحقيق القدرة على وضع رابطة إضافية لكل رجل هي امكانية
توضيع كل رجل في أنسب نقطة للحفاظ على التماسك و الاستقرار ، لكن 17 مفعلا" لا يزال عددا" كبيرا" من أجل التحكم به
وصيانته .

يمكن ان تكون لدى روبوت إطاري سداسي الأرجل ثلاث درجات حرية فقط موجودة كلها في رابطة واحدة بين إطارية ، إذ يمكن
تحقق
هذه الرابطة ةمن أجل تحريك الإطارين ثم رفع الإطار الثاني ، لكن الحركية ستعاني في هذه المنصة البسيطة لأن الروبوت سيفتقد
إلى القدرة على الوقوف بشكل أفقي على غير مستوية قد يكون من الأفضل وضع درجة حرية خطية واحدة في كل من أرجل
الروبوت و إبقاء درجتي حرية في الرابطة بين الإطارين مما يجعل العدد الكلي لدرجات الحرية يساوي 8 .
و تبين الاشكال القادمة هذه التشكيلة التي قد تكون أفضل ما يمكن البدء به عند الرغبة بتصميم روبوت ماشي .

[IMG]http://www.*********.com/files/192845916/8 -1.bmp[/IMG]

[IMG]http://www.*********.com/files/269285044/8.jpg[/IMG]
[IMG]http://www.*********.com/files/47571164/9.jpg[/IMG]

شكرا" للمتابعة وسوف نكمل المره القادمة أنشاء الله في الدرس رقم 2
وسوف يتحدث عن انظمة المناولة " اليد "
[IMG]http://www.*********.com/files/136420260/27.JPG[/IMG]
[IMG]http://www.*********.com/files/172694603/23.jpg[/IMG]
[IMG]http://www.*********.com/files/66888947/555556.jpg[/IMG]
[IMG]http://www.*********.com/files/175771146/8mmnb.jpg[/IMG]
و المزيد المزيد في الدرس القادم و ايضا" سيكون هناك مرفقات الفيديو والصور التوضحية
تابعونا

[TWIN_EST]

[IMG]http://www.*********.com/files/246971419/DSC03470sm.jpg[/IMG]

[IMG]http://www.*********.com/files/166659347/300px-Centipede2.jpg[/IMG]
[IMG]http://www.*********.com/files/140431867/schematic.gif[/IMG]

[memoking2004]

thx bs el links mesh wad7aaaaaaaaa

[كاريزما]

بسم الله الرحمن الرحيم
عزيزي TWIN_EST
اني اتطلع لموضوعك الاكثر من رائع و اتمنى لك التوفيق لكني اتمنى منك ان تضع لنا دائرة الكترونية بسيطة لكي نبدأ ببنائها
و شكراً

[memoking2004]

الحقيقه انا مش عارف ادخل علي اللنكات الموجوده
ياريت توضحلي طريقه الدخول علي الصور و اللينكات اللي في المرفقات و شكرا

[TWIN_EST]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
شكرا" على المرور يا أصدقائي
memoking2004
و
كاريزما


وهذه دارة لريبوت يستطيع تعديل حركته كلما اسطدم في عائق ما






وهذه مخطط الدارة الألكترونية للتحكم الأوتماتيكي بالريبوت



وهذه طريقة توصيل IC74150






والى اللقاء