چگونه یک ربات بسازیم؟ [ مراحل ساخت ربات به صورت گام به گام ]

یک ربات به سادگی یک وسیله الکترومکانیکی است که محیط خود را حس می کند، آن را پردازش می کند، خودش تصمیم می گیرد و بدون دخالت دستی به محیط خود واکنش نشان می دهد. از آن جایی که مبحث رباتیک و ساخت ربات یکی از موضوعات مورد علاقه نوجوانان و جوانان می باشد، در این مقاله ضمن تعریف ربات، با نحوه عملکرد ربات و اجزای مورد نیاز برای ساخت ربات آشنا می شویم. سپس برای پاسخ به سوال چگونه ربات بسازیم، مراحل ساخت ربات به صورت گام به گام را توضیح می دهیم.

ربات چیست؟

وقتی کلمه ربات را می شنویم، ممکن است به فکر یک موجود انسان شکل باشیم که از پیچ و فلز ساخته شده است. اما همیشه این طور نیست. ما می توانیم ربات ها را به عنوان ماشین های به هم پیوسته، تعاملی، شناختی و فیزیکی که می توانند وظایف مختلفی را انجام دهند، تعریف کنیم. ربات ها می توانند محیط خود را درک کنند، درباره رویداد ها استدلال کنند، اقداماتی را انجام دهند و با استفاده از الگوریتم ها برنامه ریزی کنند. ربات ها برای اهداف مختلفی تشکیل شده و برای کم کردن تلاش انسان ساخته شده اند. ربات‌ ها می ‌توانند وظایف خود را بر اساس برنامه ‌ریزی و محیط خود انجام دهند و با برق کار می‌کنند. آن ها با کاوش در محیط خود و تعامل با محیط اطراف خود یاد می گیرند.

نحوه عملکرد ربات ها چگونه است؟

اکنون که فهمیدیم ربات چیست، باید به نحوه عملکرد آن ها بپردازیم. برق برای عملکرد درست ربات ها یک مورد اصلی می باشد و باید به منبع برق وصل باشند. این امر در مورد ربات های دستی که با باتری تا ماشین آلات سنگینی که برای عملکرد به ژنراتور نیاز دارند، صدق می کند. ما باید این منبع تغذیه را به یک موتور متصل کنیم.

با تامین شدن برق ربات، باید به دنبال ساختار فیزیکی مناسب یا به اصطلاح بدنه آن برای انجام وظیفه فیزیکی باشیم. هر ربات ساختار فیزیکی خاص خود را دارد که به آنها اجازه می دهد کار خود را انجام دهند. علاوه بر منبع الکتریسیته و بدنه، یک ربات به درجاتی از برنامه نویسی نیز نیاز دارد. این برنامه نویسی و کد نویسی چیزی است که به آن اجازه می دهد تا کار را درک کند.

همه این اجزا با هم کار می کنند تا یک ربات کاملاً کاربردی بسازند. هنگامی که اجزای ربات شما کنار هم قرار گرفت و برنامه ریزی شد، می تواند با آزمایش با محیط خود شروع به یادگیری کرده و به هدف خود برسد.

ابزارهای مورد نیاز برای ساخت ربات

از آن جایی که ربات ها یک اندازه نیستند و تنوع زیادی دارند، به طور طبیعی از اجزا و مواد مختلفی تشکیل شده اند. با این حال، برخی از اجزای اصلی وجود دارد که همه ربات ها به آن ها نیاز دارند. ابزار های مورد نیاز برای ساخت ربات عبارتند از:

• پیچ گوشتی
• دم باریک
• سیم چین
• ابزار لحیم کاری

پیچ گوشتی

برای چرخاندن، راندن یا از بین بردن پیچ ها و بست ها به یک پیچ گوشتی نیاز دارید. بهتر است یک ست پیچ گوشتی با اشکال و اندازه های مختلف خریداری کنید تا بتوانید انواع پیچ ها را مدیریت کنید.

دم باریک

دم باریک اغلب برای قطع طول اضافی کابل ها و سیم ها استفاده می شود.

سیم چین

سیم چین یک وسیله دستی است که برای جدا کردن عایق الکتریکی روی سیم ها استفاده می شود. در صورت تمایل می توانید از قیچی به عنوان یک ابزار جایگزین استفاده کنید. هنگام استفاده از سیم چین، مراقب باشید که فقط اولین لایه عایق را حذف کنید. این کار سیم سربی را در داخل نمایان می کند و لحیم کاری را برای شما آسان تر می کند.

ابزار لحیم کاری

لحیم کاری یک بخش ضروری از هر کار الکتریکی است. از ابزار لحیم کاری برای مونتاژ قطعات الکترونیکی روی بردهای مدار چاپی استفاده می شود. ابزار لحیم کاری شامل هویه لحیم کاری، پایه هویه، سیم لحیم از جنس قلع، اسفنج نسوز برای پاک کردن لحیم های اضافی روی نوک هویه، گیره نگهدارنده برد مدار چاپی و قلع کش برای برداشتن اضافات قلع روی برد الکترونیکی می باشند.

در صورتی که می خواهید با این ابزارها به صورت کامل آشنا شوید، مقاله “آشنایی با ابزار و وسایل لازم برای ساخت ربات” را بخوانید. در این مقاله تمامی این وسایل و ابزارها را به همراه تصویر و با جزئیات کامل به شما معرفی می کنیم.

مراحل ساخت ربات به صورت گام به گام

برای ساخت ربات باید اقدامات مختلفی را به ترتیب انجام دهیم. مراحل ساخت ربات به صورت گام به گام عبارتند از:

1. تعیین هدف
2. طراحی ساختار فیزیکی
3. مونتاژ قطعات مکانیکی
4. طراحی بخش الکتریکی ربات
5. لحیم کاری کابل ها
6. اتصال میکرو کنترلر به ربات
7. رفع خطا ها و ایرادات

تعیین هدف

اولین گام در ساخت ربات این است که یک هدف برای ربات تعیین کنید. از آن جایی که ربات ها می توانند وظایف مختلفی را انجام دهند، نوع ربات به هدف آن بستگی دارد. یکی از انواع ربات ها، ربات های اجتماعی می باشد. چیزی که ربات های اجتماعی را از انواع دیگر ربات ها متمایز می کند این است که آن ها می توانند با انسان ها معاشرت و تعامل داشته باشند. مهارت های اجتماعی آن ها حتی فراتر از صحبت کردن است. آن ها می توانند حالات چهره و حرکات را تشخیص دهند.

یکی دیگر از انواع ربات ها، ربات های مشارکتی بوده که با نام cobot شناخته می شوند. این ربات ها برای انجام کار های تکراری از بسته بندی تا جوشکاری طراحی شده اند. استفاده از ربات ها در کنار کارگران در کارخانه ها و مراکز صنعتی بزرگ، باعث کاهش احتمال وقوع خطر برای افراد شده و مانع از انجام امور فیزیکی خسته کننده و تکراری برای افراد می شود. هم چنین موجب تسریع روند کار می شود. توجه کنید که ساخت ربات را با توجه به نوع عملکرد آن و هدف به کار گیری آن آغاز کنید.

طراحی ساختار فیزیکی

پس از تعیین هدف ساخت ربات باید اقدام به طراحی ساختار فیزیکی نمود. در این مرحله لازم است ساختار فیزیکی را با توجه به پیچیدگی مدار طراحی کنیم. به طوری که از حداقل قطعات استفاده شده و فضای کمتری را اشغال کند.

مونتاژ قطعات مکانیکی

پس از طراحی ساختار فیزیکی، باید وسایل مورد نیاز برای ساخت ربات را تهیه کنید که بسته به نوع ربات بسته، متفاوت می باشد. از اصلی ترین وسایل مورد نیاز در ساخت ربات می توان به پیچ، مهره، واشر، چرخ، موتور، قاب اصلی و سنسور ها اشاره کرد.

پیچ ها برای نگه داشتن موتور ها و ایمن نگه داشتن آن ها کمک می کنند. واشر ها به شما در افزایش اصطکاک هنگام بستن موتور و به حفظ آن در جای خود، جلوگیری از شل شدن و افتادن مهره های پیچ هنگام حرکت ربات و برخورد با اجسام کمک می کنند.

طراحی بخش الکتریکی ربات

بخش الکتریکی یکی از بخش های اصلی ربات بوده که فناوری و عملکرد ربات به آن بستگی دارد. با استفاده از نرم افزار های طراحی الکتریکی مانند آردینو، AVR، ARM و رزبری پای محل قرارگیری قطعات الکترونیکی و سیم کشی کابل ها را مشخص کرده و با انجام تست اولیه، از عملکرد صحیح ربات اطمینان حاصل کنید.

باتری ها بخش مهمی از فناوری رباتیک هستند. کلید پاور به شما کمک می کند تا استفاده از برق را محدود یا تنظیم کنید. هر زمانی که ربات هیچ کاری انجام نمی دهد یا در حال حرکت است، سوئیچ پاور برق را قطع می کند. بنابراین، کلید پاور خود را کنار هم قرار دهید و آن را پیکر بندی کنید. هنگام قرار دادن سوئیچ روبات‌ های خود در کنار هم، مراقب ترتیب واشر و پیچ مهره‌ ها باشید.

لحیم کاری کابل ها

پس از انجام مراحل قبل، نوبت به لحیم کاری کابل ها می رسد. با استفاده از سیم چین، عایق را از دو سر کابل ها جدا کنید. سیم ها را روی پین های متصل به موتورها و قطعات الکترونیکی لحیم کنید. از ابزار لحیم کاری استاندارد استفاده نموده تا از آسیب زدن به قطعات الکترونیکی جلوگیری شود.

اتصال میکروکنترلر به ربات

پس از طراحی بخش مکانیکی و الکتریکی، نوبت به برنامه نویسی ربات برای انجام هدف مورد نظر و فراخوانی در میکرو کنترلر انتخاب شده است. در ادامه، پس از برطرف کردن ارور های به وجود آمده میکرو کنترلر را به ربات وصل کنید.

رفع خطا ها و ایرادات

وجود خطا و اشکالات در طول فرآیند ساخت ربات، امری معمولی می باشد و در صورت مواجه شدن با خطا های مختلف از جمله خطا های کد نویسی نباید امید خود را از دست دهید. در مرحله آخر از ساخت ربات، اقدام به رفع خطا ها و ایرادات به وجود آمده در ساخت ربات کرده تا پس از تست از نمونه اولیه ربات، در صورت کارکرد صحیح آن، اقدام به تولید انبوه آن کنید.