طراحی ربات نت رباتیک

رباتیک نقطه تلاقی علم، فناوری و مهندسی است که ماشین‌هایی به نام ربات ایجاد می‌کند. ربات یک ماشین قابل برنامه ریزی است که می تواند به انسان کمک کند یا اعمال انسان را تقلید کند. ربات ها در ابتدا برای انجام کارهای یکنواخت مانند ساخت اتومبیل در خط مونتاژ ساخته شدند، اما از آن زمان فراتر از کاربردهای اولیه خود برای انجام کارهایی مانند اطفاء حریق، تمیز کردن خانه ها و کمک به جراحی های پیچیده گسترش یافته اند. ربات‌ها سطوح مختلفی از استقلال دارند، از ربات‌های کنترل‌شده توسط انسان که وظایفی را انجام می‌دهند که یک انسان کنترل کامل روی آن‌ها دارد تا ربات‌های کاملاً خودمختار که وظایف را بدون هیچ تأثیر خارجی انجام می‌دهند.

با پیشرفت فناوری، دامنه آنچه که رباتیک در نظر گرفته می شود نیز افزایش می یابد. به عنوان مثال، در سال 2005، 90 درصد از همه ربات ها را می توان در حال مونتاژ اتومبیل در کارخانه های خودروسازی یافت. این ربات‌ها عمدتاً فقط بازوهای مکانیکی هستند که وظیفه دارند قسمت‌های خاصی از ماشین را جوش یا پیچ کنند. امروزه، تعریف تکامل یافته و گسترده ای از رباتیک وجود دارد.

طراحی رباتیک ایجاد یک طرح یا قرارداد برای ساخت یک ربات یا یک سیستم روباتیک است. این نقشه ها می توانند نقشه های معماری، نقشه های مهندسی، فرآیندهای عملیاتی و نمودارهای مدار باشند. اصطلاح طراحی در زمینه های مختلف معانی مختلفی دارد. در برخی موارد، مانند طراحی مهندسی و گرافیک، ساخت مستقیم یک شی را نیز می توان طراحی در نظر گرفت. از پرکاربرد ترین ربات ها ، ربات صنعتی و ربات جوشکار می باشند.

مهندس رباتیک چیست؟

مهندسی رباتیک رشته‌ای از مهندسی است که بر ساخت ماشین‌هایی متمرکز است که اعمال انسان را تکرار می‌کنند. یک مهندس رباتیک این برنامه ها یا ماشین های مستقل (معروف به روبات ها) را برای صنایعی مانند معدن، تولید، خودرو، خدمات و غیره ایجاد می کند. اغلب، هدف برنامه ریزی ماشین ها برای انجام کارهای تکراری، خطرناک یا ناسالم است.

مهندس رباتیک چه می کند؟

یک مهندس رباتیک نمونه‌های اولیه را طراحی می‌کند، ماشین‌ها را می‌سازد و آزمایش می‌کند و نرم‌افزاری را که آنها را کنترل می‌کند نگهداری می‌کند. آنها همچنین تحقیقاتی را برای یافتن مقرون به صرفه ترین و ایمن ترین فرآیند برای ساخت سیستم های رباتیک خود انجام می دهند.

ویژگی های ربات

در حالی که دنیای رباتیک در حال رشد است، هر ربات دارای برخی ویژگی های ثابت است. به عنوان مثال، ربات ها همگی دارای ساختار یا مکانیزم های مکانیکی هستند. جنبه مکانیکی یک ربات به آن اجازه می دهد وظایف را در محیطی که برای آن طراحی شده است انجام دهد.

ربات ها به قطعات الکتریکی نیاز دارند که ماشین آلات را کنترل و نیرو می دهند. اساساً یک جریان الکتریکی مانند باتری برای تامین انرژی بیشتر ربات ها مورد نیاز است.

ربات ها حداقل دارای سطحی از برنامه نویسی کامپیوتری هستند. بدون مجموعه ای از کدها که به او بگوید چه کاری انجام دهد، یک ربات قطعه ای از ماشین آلات ساده خواهد بود. ربات کدنویس این توانایی را به آن می دهد که بداند چه زمانی و چگونه یک کار را انجام دهد.

مکانیسم ها

از آنجایی که ربات‌ها باید قادر به حرکت باشند، طراحی مکانیسم‌هایی که این حرکت یا جنبه مهندسی مکانیک را تسهیل می‌کنند، بسیار مهم است. در حالی که مهندسی مکانیک به طور گسترده‌تری طراحی ماشین است، طراحان ربات به طور خاص بر روی موتورها و چرخ دنده‌ها تمرکز می‌کنند تا امکان حرکت مورد نظر ربات‌هایشان را فراهم کنند.

جنبه مکانیکی معمولاً شامل نمونه سازی قطعات متحرک جداگانه قبل از قرار دادن کل ربات در کنار هم است. سطح پیچیدگی بستگی به ربات مورد نظر و نحوه حرکت آن دارد.

الکترونیک

یکی دیگر از مهارت های ضروری مورد نیاز برای ساخت ربات طراحی مدار یا الکترونیک ربات است. درک الکترونیک و میکروکنترلرها امکان انتخاب موتورها، قطعات و قدرت مناسب را برای ربات در حال طراحی فراهم می کند. علاوه بر این، عملکرد و فیزیکی قطعات نیز باید در نظر گرفته شود.

درک ابتدایی مدارها به مهندسان اجازه می دهد تا با استفاده از پشتیبانی آنلاین، اسناد و کیت های موجود در جامعه سازنده ربات، یک ربات ساده بسازند.

برنامه نويسي

هنگامی که طرح دارای یک مدار الکتریکی صدا و مکانیسم هایی است که آماده حرکت هستند، می توان میکروکنترلرهای مورد استفاده در مدار را برنامه ریزی کرد. میکروکنترلر به عنوان مغز ربات عمل می کند که نیاز به دستورالعمل دارد. میکروکنترلر انتخاب شده زبان برنامه نویسی مورد استفاده و نحوه آپلود آن برنامه در میکروکنترلر را دیکته می کند.

ساخت

ساخت مرحله نهایی طراحی ربات است. این مرحله زمانی است که اجزا در کنار هم در بدنه یا محفظه ساخته شده برای ربات قرار می گیرند. با ظهور ابزارهای ساخت دیجیتال در دسترس مانند برش لیزری، آسیاب CNC و چاپگرهای سه بعدی، طراحان ربات آماتور می‌توانند محفظه‌های تصفیه‌شده‌ای بسازند که بدون هزینه‌های سربار گران عملیات‌های تولیدی، حرفه‌ای به نظر برسند.

طراحی محفظه ربات و مواد انتخابی به نوع ربات ساخته شده و هدف آن بستگی دارد. در حالی که محفظه ها برای پوشاندن مکانیسم ها و محافظت از لوازم الکترونیکی با ارزش موجود در داخل آن عملی هستند، مهندسان همچنین می توانند از بدنه ربات ها برای شخصیت دادن به آن، بیان تعامل مورد نظر و ارائه بازخورد در مورد استفاده از ربات استفاده کنند.

ملاحظات طراحی ربات

ملاحظات طراحی ربات شامل هر چیزی است که بر طراحی ربات تأثیر می گذارد، مانند عبور از محیط، قدرت مورد نیاز برای حرکت، حواس مورد نیاز برای انجام وظایف مورد نظر، مواد مورد استفاده برای ساخت شاسی و زیبایی شناسی مورد نظر. از بهترین طراحان و تولید کنندگان ربات های صنعتی و ربات پالتایزر در ایران میتوان به پرمارباتیک ، فاماکو و نت رباتیک اشاره نمود.

محیط

اگر ربات در حال حرکت است، زمینی که در آن حرکت خواهد کرد یک نکته مهم است. ممکن است نیاز به مقاومت در برابر گرد و غبار یا آب یا عناصر بیرونی داشته باشد. این امکانات بر انتخاب مواد، طراحی مکانیسم های ربات و شکل محفظه تأثیر می گذارد.

قدرت

نحوه کار ربات می تواند تحت تأثیر هدف آن باشد. به عنوان مثال، باتری ها آزادی حرکت بیشتری را ارائه می دهند، اما اگر ربات نیازی به حرکت دور نداشته باشد، سیم برق ممکن است کارآمدتر باشد. هر موتور، حسگر، پردازنده و غیره به مقداری نیرو نیاز دارد، بنابراین باید مشخص شود که هر جزء چقدر انرژی می‌کشد و ربات چقدر باید عملیاتی باشد تا توان مورد نیاز را در طراحی کلی لحاظ کند. برق خیلی کم و قطعات کار نمی کنند، در حالی که برق زیاد ممکن است اجزای ظریف را سرخ کند.

مواد

ملاحظات مادی شامل سوالاتی مانند: وزن ربات چقدر خواهد بود؟ آیا نقاط اتصال عملی برای سنسورها وجود دارد؟ باتری چقدر ایمن است و آیا می توان به راحتی به آن دسترسی داشت؟ بدنه ربات می تواند به همان اندازه که لازم باشد ساده یا پیچیده باشد، اما مسلماً بهترین طراحی ربات انعطاف پذیری را فراهم می کند، نمونه سازی و ساخت چابک را تسهیل می کند.

حواس

اگر یک ربات باید از برخورد جلوگیری کند، باید یک سنسور مجاورت داشته باشد. برخی دیگر ممکن است به حسگرهای دیگری مانند فتوسل برای دنبال کردن خورشید یا حسگرهای حرکتی نیاز داشته باشند تا وقتی کسی در نزدیکی است آن را روشن کند. حسگرهای بی شماری می توانند با یک ربات ارتباط برقرار کنند.