• ·      

    حل و پيش نياز هاي ساخت يك ربات  !

    1.   

    شكر خداوندي را كه هيچ جنبنده اي نتواند از طاقت طاعتش به در آيد

     

    انيشتن مي گويد : زماني كه بخواهي مي تواني كاري را انجام دهي اما اگر مي توانستي كاري را انجام دهي شايد براي خواستدن دير شده باشد

    ·       اينكه يك ربات چيست ؟ چگونه عمل مي كند ؟ و آيا هر كسي مي تواند يك ربات بسازد را براي شماخواهد شد

    ·       امروز با پيشرفت صاعقه وار علوم الكترونيك و كامپيوتر دستگاه هايي مثل : بانك هاي الكترونيكي , عابر بانك ها و دستگاه هاي پخش روزنامه هوشمند و دستگاه هاي غذا ساز را كه اكثرا در اداره هاي بزرگ و ايستگاه هاي مترو و در بسياري از مكان هاي عمومي در كنار ما انسان ها مشغول به خدمات رساني هستند را شاهد هستيم . بله درست حدس زده ايد تمام آنها نوعي از ربات هاي خدمات رسان هستند كه وظيفه خدمات رساني به انسان ها را دارند حال با توجه به مطالب فوق يك تعريف از ربات داريم :

    ·       ربات : وسيله اي كه اطلاعات را دريافت ميكند / پردازش مي كند و در آخر فرمان مي دهد .

      

    ربات : وسيله اي كه اطلاعات را دريافت ميكند / پردازو در آخر فرمان مي دهد .
  • ·       دريافت و پردازش اطلاعات كاري است كه تمام كامپيوتر ها يي كه ما در محل كار و يا در منزل و دانشگاه داريم هم انجام مي دهند اما تصميم گيري در كارشان وجود ندارد مثلا ما تا دستور خاموش را به كامپيوتر ندهيم هرگز دستگاه خاموش نمي شود و لي ربات ها اينگونه نيستند آنها با دريافت اطلاعات از دنياي بيرون مستقلا و بدون اجازه از انسان ها فعاليت مي كنند و در بسيار ي از موارد فقط با برنامه اوليه اي كه ما براي پردازش به آنها داده ايم عمل مي كنند و در ساير موارد با بررسي شرايط شبيه به آنچه در حافظه خود دارند دستور مناسب را استخراج و انجام مي دهند .
  • ·       يك ربات از سه بخش تشكيل شده است كه در عين اينكه از نظام جداگانه اي برخوردارند از پيوستگي جالب توجهي نيز برخوردارند .
  • ·       بخش هايي كه يك سيستم رباتيك داراست شامل قسمت هاي زير است :
  • ·       مكانيك
  • ·       سخت افزار ( الكترونيك فرمان )
  • ·       نرم افزار (‌برنامه نويسي و شبيه سازي )
  • ·       حال به توضيح هر كدام از بخش هاي فوق مي پردازيم :
  • ·       مكانيك : كليه قطعاتي كه حضور فيزيكي آنها احساس مي شود و شما به راحتي آن را از بقيه قسمت هاي ربات تشخيص مي دهيد شامل بخش هاي زير مي باشد :
  • ·       شاسي :
  • ·       بخشي است كه تمام قطعات يك ربات بر روي آن نصب مي شود .
  • ·       چرخدنده ها و بازوهاي فرمان :
  • ·       البته براي ايجاد حركت در يك ربات استفاده از اين قطعات به منظور انتقال و افزايش قدرت محركه الزامي و جزء جدانشدني محسوب مي شود
  • ·       موتور هاي محركه :
  • ·       احتمالا" شما تا به حال با موتور هاي DC و AC كار كرده باشيد موتور هايي كه به ترتيب با جريان هاي مستقيم ( با تغذيه باتري و يا آداپتور هاي برق مستقيم ) و موتور هايي كه مستقيم به شبكه برق سراسري متصل مي شوند كه خود بر دو نوع تقسيم مي شوند ( تك فاز ( خانگي ) سه فاز ( صنعتي ) )
  • ·       البته در يك ربات ممكن است از موتور هاي نام برده شده استفاده شود ولي در اكثر موارد از نوعي موتور با جريان DC موسوم به استپر موتور step motor   ( موتور هاي پله ) استفاده مي شود كه براي راه اندازي اين موتور ها از مدار هاي الكترونيكي مخصوصي موسوم به سوئيچينگ استفاده مي شود در تمام موتور ها به غير از step motor  ها از دو يا حداكثر از سه سيم استفاده مي شود ولي در اين نوع از موتور هاي مخصوص در ساده ترين نوع از پنج سيم استفاده شده است كه در مقالات بعدي شرح كامل آنها را همراه با نقشه راه انداز و قطعات الكترونيك ارائه خواهيم نمود .
  • ·       روكش
  • ·       و البته چيزي كه نبايد فراموش شود روكش و قاب يك دستگاه است كه به آن جلوه مي دهد كه البته در مسابقات از روكش به منظور احاطه كامل بر قطعات داخل ربات استفاده نمي شود
  • ·       حال به نرم افزار هايي مي پردازيم كه با بخش طراحي قطعات مكانيكي ربات در ارتباط هستند .
  • ·       نرم افزار هايي كه ما براي توضيح آنها را انتخاب كرده ايم به سبب استفاده متداول در طراحي و پيشرفته بودن آنها انتخاب شده اند .
  • ·       Solid Works
  • ·       3D Max
  • ·       Auto Cad
  • ·       Matlab
  • ·       Simulink
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  • ·       برنامه ي Solid works :
  •  
  • ·       مرجعي كامل براي مدل سازي و مونتاژ نرم افزاري است كه شامل مباحثي همچون :
  • ·       Configuration , Simulink , Assembly , Part قابل استفاده براي رشته هاي مكانيك , طراحي صنعتي , عمران و معماري است
  • ·       به طور كلي در يك دسته بندي كلي مي توان نرم افزار هاي موجود در كاربرد هاي فني و مهندسي را به دو دسته تقسيم نمود . اولين دسته از اين نرم افزار ها , نرم افزار هايي هستند كه با روش هاي تحليلي يا عددي به حل مسايل مي پردازد , دومين دسته , نرم افزار هايي است كه Solid works يكي از قوي ترين آنها است . مدل هاي ايجاد شده در اين نرم افزار يا به نرم افزار هاي دسته اول كه قدرت مدلسازيشان پايين مي باشد فرستاده مي شود تا روي آنها تحليل انجام گيرد . و يا در ايجاد نقشه هاي دو بعدي براي ساخت , حصول اطمينان از موفقيت آميز بودن ساخت , رفع ايراد هاي احتمالي قبل از ساخت , دستيابي به خواص هندسي و مكانيكي , حصول اطمينان از موفقيت آميز بودن مونتاژ مجموعه با استفاده از شبيه سازي فيزيكي و ... مورد استفاده قرار مي گيرد . فكر مي كنم همين قدر تعريف براي اين بخش شما را تشويق كرده باشد تا يك نسخه از آنرا تهيه و بر روي كامپيوتر خود نصب و اجرا نماييد .
  •  
  • ·       برنامه   3D max:
  • ·       برنامه 3D max  برنامه اي است تقريبا قوي در زمينه طراحي هاي سه بعدي ولي از لحاظ قدرت پردازش و تصوير سازي صنعتي رقيبي براي Solid works كه مخصوص كارگاه ها و واحد هاي تحقيقات صنعتي است محسوب نمي گردد . 3D max برنامه اي است كه به صورت تخصصي براي ساخت مدل هاي سه بعدي , انيميشن و اجراي آن مورد استفاده قرار مي گيرد . جديدترين ابزارهاي تخصصي سه بعدي را ارائه مي دهد كه به كمك آنها مي توانيد جلوه هاي فوق بصري فوق العاده زيبا , بازي هاي بسيار جالب و تصوير سازي تجسمي را به بهترين نحو مورد استفاده قرار دهيد .
  • ·       انيميشن براي 3D ها :
  • ·       Animaiton Controller Sub System  منحصر به فرد اين برنامه امكان اجراي كانال هاي انيميشن از جمله عبارات سفارشي مورد استفاده در ويراستار Curve و كنترل گر Dope sheet  را از طريق چندين الگوريتم ممكن مي سازد . به اين ترتيب هم مي توانيد تمامي پارامتر هاي اشياي متحرك را كنترل كرد . و هم مي توانيد از فيلتر هاي مناسب براي جداسازي داده هاي مرتبط استفاده كنيد .
  • ·       ابزار هاي Character  عبارت اند از : Volumetric skinning  كه هم به صورت منفرد مورد استفاده قرار مي گيرد . انيميشن Spring – based  ,   Progressive morphing و شبكه هاي FFD ويژگي Reactor 2 برقراري ارتباط متقابل كامل بين اشياي شبيه سازي شده پويا و اشياي موجود در فريم هاي اصلي را ممكن ساخته و شامل پارامتر هاي جديدي از جمله Virtual stuntman مي باشد .
  •  
  • ·       مدل سازي :
  • ·       جريان هاي كار پيشرفته Spline / Patch   امكان استفاده از عمليات Modifier Stack  را ارائه كرده و شامل عملكرد هاي شهودي  , تنظيم مجدد خطوط مماس و فيلتر ساز ي پيش فرض لبه هاي داخلي مي باشند .
  • ·       اصطلاحاتي كه در Editable poly   صورت گرفته است , از جمله يك پارچه سازي ويژگي قديمي Mesh smooth و ويژگي جديدي با عنوان وضعيت Lso line Display   به كاربر امكان مي دهد تا بدون نياز به مشاهده تك تك اشكال چند ضلعي در View Port  بتوانيد مدل خود را به نحو احسن ساخته و آن را تكميل كنيد .
  • ·       ويژگي Shell Modifier  از طريق ساخت اشكال چند ضلعي جديد با توجه بعه استاندارد هاي سطح يا Vertex عمق بيشتري به سطوح انتخاب شده مي بخشد . ( اين ابزار براي افزودن عناصر  Mesh  به كاراكتر  يا وسيله نقليه بسيار مفيد است .)
  • ·       ويژگي Blob mesh شيئي است كه مانند يك ابزار مدل سازي عمل كرده و مي توانيد از آن به همراه Particle Flow براي ايجاد سطوح ارگانيك بهره بگيريد
  • ·       اميد واريم با توضيحاتي كه در باره ي برنامه 3D max  داديم شما را خسته نكرده باشيم البته به اين نكته هنوز توجه داشته باشيد كه تمامي اين امكانات در برنامه ي Solid works گنجانيده شده است و ما به همين علت از توضيح آن خودداري كرديم .
  •  
  • ·       برنامه Auto Cad :
  •  
  • ·       برنامه Auto Cad برنامه اي است قوي در زمينه ي نقشه كشي دو بعدي و دستورات و Command هاي مخصوص به خود كه به سبب سهولت در بكارگيري و آموزش در اكثر دانشگاه ها و مراكز صنعتي مورد استفاده ي فراواني دارد . در اين برنامه قابليت توليد طرح هاي خطي سه بعدي را در ورژن هاي بالاتر از سوي Auto desk كه توليد كننده برنامه هاي Auto cad است گنجانيده شده است و به سبب اينكه پس از نقشه كشي عمومي و مقدماتي در دانشگاه ها به عنوان نقشه كشي پيشرفته نرم افزار Auto Cad تدريس مي شود از شرح امكانات جنبي آن خودداري كرده ايم و شرح مختصري از خود برنامه و تاريخچه ي آن را گرد آوري كرده ايم .
  • ·       از چند سال پيش , اتوكد از يك برنامه ي تحت Dos مبتني بر خط فرمان تبديل به برنامه اي كاملا مناسب و سازگار با Windows و NT شد به كمك Auto Cad , Auto desk  كاملا از دنياي Dos جدا مي شود . نه Dos و نه Unix توسط Auto cad نسخه ي 14 پشتيباني نمي شوند . با تمركز بر روي يك سيستم عامل , Auto desk  توانسته است  اتوكدي سريع تر و با كارايي بيشتر بسازد . با بالاتر رفتن كارايي , اتوكد امكان ساخت فايل هايي با اندازه كوچكتر و نياز به حافظه ي كمتر را فراهم آورده است .
  • ·       سرعت اتوكد با نسخه هاي قبلي تحت Dos برابر و در برخي حالات سريعتر از قبل شده است . در صورتي كه كاربر اتوكد تحت Dos هستيد و در انتظار سريع تر شدن Auto cad تحت Windows مي باشيد انتظارتان به سر آمده است . نسخه ي 14 اتوكد سرعت مورد نظرتان را همراه با محيط چند وظيفه اي ويندوز در اختيارتان مي گذارد . در خواهيد يافت كه اتوكد استفاده ي فراواني از محيط ويندوز مي كند .
  • ·       براي مثال مي توانيد از قابليت OLE ( Object Linking Embedding )  قابليتي در ويندوز كه امكان استفاده اشتراكي از سند ها و اجراي برنامه هاي كاربردي فراهم مي آورد . در ويندوز براي چسباندن مستقيم مستندات در اتوكد از طريق Exssel , paint يا هر برنامه اي كه OLE را پشتيباني مي كند به عنوان يك برنامه ي كاربردي خدمتگزار استفاده كنيد .
  •  
  • ·       برنامه ي Matlab  :
  • ·       نرم افزار Matlab به عنوان يكي از پيشرفته ترين نرم افزار هاي علمي جهان امروز شناخته مي شود . Matlab   اين قابليت را دارد كه بتوانيد با نوشتن چند دستور ساده الگوريتم مورد نظر خود را به به اين نرم افزار اضافه كنيد . اين ويژگي Matlab را تا حدود زيادي از ديگر نرم افزار ها ي علمي موجود مجزا كرده است , با اين نرم افزار مي توان محاسبات پيچيده رياضي و همچنين علوم مهندسي را به راحتي انجام داد .
  • ·       Matlab  داراي الگوريتم هاي پياده سازي شده بسيار زيادي است كه مي توان بوسيله ي آنها محاسبات و شبيه سازي هاي مختلف مربوط به برق – كامپيوتر – مكانيك – شيمي  مهندسي پزشكي ( پردازش سيگنال – پردازش تصوير ) و علوم رياضيات و فيزيك را به سادگي انجام داد و حتي شما مي توانيد در صورت نياز جعبه ابزارهاي مربوط به رشته ي تخصصي خود را از اينترنت دريافت كنيد .
  • ·       برنامه ي Matlab قابل استفاده براي تمامي دانشجويان و پژوهشگراني است كه با رياضيات آشنايي كامل دارند و اين قدرت را دارند تا روابط و قوانين فيزيك – مكانيك و يا رشته ي تخصصي خود را مطابق با دستورات و فرامين رياضي در درون سيستم تحليل اين نرم افزار پياده سازي و شبيه ساز ي كنند .به طور مثال افتادن يك سيب از درخت و بررسي نيروهاي محيطي وابسته به آن و يا شبيه سازي يك تصادف بدون تصوير سازي و باز سازي صحنه به كمك انتگرال و ... كاربرد هاي ديگر اين نرم افزار براي رسم توابع پيچيده و يا بدست آوردن برد توابع مركب و ... مي باشد .
  • ·                                                                                                                                                                                Simulink ( شبيه سازي ) Simolaition :
  • ·                                                                                                                                                                                سيمولينك يكي از متعلقات Matlb است كه امكان ايجاد سريع و دقيق مدل كامپيوتري سيستم هاي ديناميكي با استفاده از نماد ( Notation ) نمودار بلوكي ( Block _ diagram ) را براي مهندسان فراهم مي كند . سيستم هاي غير خطي پيچيده را مي توان با Simulink به سادگي مدل نمود . مدل سيمولينك مي تواند شامل اجزاي پيوسته( Continuous ) و زمان گسسته (Discrete_Time) باشد . به علاوه مدل سيمولينك قادر به ايجاد انيميشن گرافيكي است كه ميزان پيشرفت شبيه سازي را به صورت سه بعدي نمايش داده و فهم رفتار سيستم را به ميزان چشمگيري بهبود مي بخشد .
  • 1.    در گذشته روش مرسوم مدل سازي كامپيوتر ي سيستم هاي ديناميكي با ترسيم نمودار بلوكي بود و سپس بر گرداندن آن به كد برنامه ( Source code ) زبان برنامه نويسي بود . اين شيوه مستلزم تلاش دو چندان بود زيرا سيستم و كنترل كننده بايستي دوبار توصيف مي شدند , يك بار به صورت نمودار بلوكي و بار ديگر با زبان برنامه نويسي , همچنين احتمال تبديل نادرست نمودار بلوكي به كد برنامه نيز وجود داشت . مسئله ي دشوار در اشكال زدايي* طرح سيستم كنترل , تعيين موقعيت خطا بود . خطا مي توانست در طرح ( دنياي نمودار بلوكي ) در برنامه ( دنياي زبان برنامه نويسي ) يا در تبديل از نمودار بلوكي به برنامه باشد . با سيمولينك , تلاش دوباره در بازنويسي مدل با زبان برنامه نويسي حذف مي شود . و اين حقيقت كه برنامه همان نمودار بلوكي است , احتمال پياده سازي نادرست نمودار بلوكي توسط برنامه را كاهش مي دهد .
  • ·                                                                                                                               Debugging  (* اشكال زدايي
  • ·                                                                                                                                                                                تحقق به روش نمودار بلوكي نسبت به برنامه نويسي , كارايي را به ميزان شگرفي بهبود مي بخشد به طور مثال : سيستم جرم ـ فنر را در نظر بگيريد : مدل سيمولينك اين سيستم نشان داده شده است . در جدولي كه آمده است برنامه هاي مدل سازي اين سيستم شامل برنامه زبان اسمبلي 8086   با   استفاده از محاسبات صحيح شانزده بيتي و انتگرال گيري ساده اويلر , برنامه زبان فرترن با محاسبات نقطه اعشار شناور , برنامه ي مطلب با محاسبات ماتريسي و برنامه ي سيمولينك , با هم مقايسه شده اند .  برنامه و تعداد كليك ها ي موس را به جاي تعداد فشار كليد ذكر كرده ايم از آنجا كه همبستگي بالايي بين تعداد خطوط مورد نياز براي ايجاد برنامه و زمان مورد نياز براي نوشتن برنامه وجود دارد . واضح است كه سيمولينك  كارايي را به ميزان چشمگيري بهبود مي بخشد .
  •  
  •