بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله فرآیند تولید ربات بازوی مکانیکی پایه متحرکی که ساخته شده است، و نرم افزار اندرویدی که کنترل آن را انجام می دهد؛ شرح داده می شود. در ربات ساخته شده با استفاده از رابط کاربری اندروید طراحی شده برای کنترل آن، انسان در درون حلقه کنترلی ربات قرار داده شده است. دستورات کاربر در اشکال مختلف شامل دستورات مستقیم جهت اعلام ریز حرکات در فضای کاری، امکان ابلاغ دستورات در فضای مفصلی و تعیین زاویه نسبی مفاصل، و همچنین درخواست کاربر برای اجرای عملکرد و اقدامات از پیش تعریف شده، گزینه های کنترلی می باشند که در رابط کاربری در اختیار کاربر قرار داده شده است.
امکان دریافت اطلاعات تصویری و صوتی برای مطالعه محیط و همچنین بازخوردهایی از موقعیت موتورها جهت ایجاد کنترل حلقه بسته، در ربات تعبیه گردیده است. گستردگی دسترسی کاربران به اندروید، فضای تعاملی و سادگی در استفاده و ایجاد ارتباط از راه دور که خود امکان کنترل ربات توسط چند کاربر و یا کنترل چند ربات توسط یک کاربر را به دنبال خواهد داشت؛ ازجمله ویژگیهای کنترل با اندروید است. ارتباط بین ربات و اندروید در بستر wifi برقرار گردیده است. مدار مجتمع الکتریکی مجهز به کنترلر AVR برای کنترل عملگرهای ربات در نرم افزار Altum Designer طراحی و ساخته شده است. تمامی اجزای مکانیکی، الکترونیکی و برنامه های آماده شده به صورت یک سیستم یکپارچه سناریوهای در نظر گرفته شده در فضای کاری را به درستی محقق نموده اند.
کلمات کلیدی: رابط کاربری گرافیکی، کنترلر AVR، برنامه نویسی اندروید، بازوی مکانیکی پایه متحرک بندبند، کنترل دیفرانسیلی، برد مدار مجتمع الکتریکی - PCB -
مقدمه
حضور گستردهی گوشیها و تبلتهای مجهز به سیستمعامل اندروید میتواند زمینهساز استفاده از این بستر برای کنترل وسایل مختلف بهوسیلهی سیستمعامل اندروید باشد . اندروید امکان ارتباط از راه دور بین کاربر و ربات را ایجاد میکند و بهوسیلهی آن میتوان بدون توجه به بعد مسافت بهوسیلهی استفاده از اینترنت یا شبکههای مخابراتی مانند پیام های چند رسانه ای یا پیام کوتاه و همچنین wifi و انتقال اطلاعات بین کاربر و ربات را برقرار کرد. در ربات ساخته شده ارتباط از طریق wifi به دلیل امکان انتقال حجم داده، Rate بالاتر و اماکن در نظر گرفته شدن به عنوان بستری برای برقراری ارتباط و کنترل اینترنتی مورد استفاده قرار گرفته است.
در مورد رباتهای ساختهشده و کنترل شونده با اندروید میتوان به موارد زیر اشاره کرد: ربات CW100 جاروبرقی کنترل شونده از طریق اندروید با ارتباط G3 که ساخت شرکت کرهای KTF می باشد. سامانههای خانه های هوشمند که درزمینهی امنیت، ارتباطات، کنترل و بهینهسازی مصرف، از آنها استفاده میشود. اسباببازیهایی که جهت استفاده توسط کاربران با سنین مختلف طراحیشده است. استفاده در بیومکانیک مانند دست هوشمند i-Limb ساخت موسسه انگلیسی توسعه ابزارهای پروتزی و همچنین سایر ابزارهایی که مورداستفاده ی معلولین است و کنترل حشرات توسط اندروید، ازجمله مثالهای استفاده از اندروید در دستگاه های کاربردی می باشد.
ربات مورد بحث در این مقاله با توجه به انواع روش های اعمال دستورات کنترلی دارای کاربردهای گسترده و فراگیرتر از سایر نمونه های بیان شده می باشد. به این ترتیب که با ارسال دستورات مستقیم کنترلی و به اصطلاح کنترل دستی می توان ربات را در کاربردهای کارگاهی مورد استفاده قرارداد. در کنترل به وسیله قرار دادن ربات در نقاط مشخص با ارسال زوایای مفصلی می توان از ربات در فرآیندهای دقیق مانند کارهای آزمایشگاهی بهره برد و همچنین با تعیین سناریوهای مشخص و فراخوانی آنها توسط کاربر می توان از ربات در کاربردهای صنعتی و تکراری استفاده کرد.
بازوهای مکانیکی متحرک از یک بازوی مکانیکی بندبند که بر روی یکپایهی متحرک نصب شده است تشکیل شده اند. تمامی رباتهای چرخدار را میتوان در دسته بر اساس نوع چرخهای مورداستفاده و آرایش آنها دستهبندی کرد که این دسته را بر اساس قیود حاکم بر آنها می توان در دو گروه هولونومیک و غیر هولونومیک موردمطالعه قرارداد. بهعنوان مثالی در این مورد ربات هایی با چرخهای امنی بهعنوان پایههای هولونومیک توسط خطیب و رباتهای دارای قیود غیر هولونومیک توسط سراجی موردبررسی قرارگرفتهاند. طراحی و ساخت بازوی مکانیکی پایه متحرک شامل اجزای مکانیکی برد الکترونیکی، طراحی کنترلر و ایجاد رابط کاربری اندروید در این مقاله ارائه گردیده است.
طراحی و ساخت ربات
طراحی ربات را در سه بخش اصلی میتوان دستهبندی کرد: بخش اول مکانیک ربات شامل موتورها، بازوها، چرخها، عملگرنهایی و اتصالات می باشد. بخش دوم الکترونیک از قسمتهای مدار، قطعات الکترونیکی و ماژولها تشکیلشده است و در بخش سوم نرمافزارها در دو قسمت نرمافزارهای طراحی و ساخت اولیه و نرمافزارهای حین عملکرد سیستم مورداستفاده قرار میگیرند.
مکانیک
بدنه ربات از جنس پلکسی میباشد. طراحی مکانیکی در نرمافزار صورت گرفته و برش پلکسی ها توسط لیزر انجام و قطعات در کنار هم مونتاژ شده است. قسمت مکانیکی ربات به دو بخش پایه و بازو تقسیم میشود. پایه با سیستم محرکه دیفرانسیلی و مجهز به دوچرخ محرک در عقب و دوچرخ هرز گرد در جلو طراحی شده است. بهمنظور ایجاد نیروی محرک چرخها از دو موتور گیربکسدار مجهز به انکودر استفادهشده است.
بندهای بازوی مکانیکی به صورت سری می باشند. بند اول بر روی یک موتور با محور عمودی قرار گرفته است که میز گردان ربات را می چرخاند. بندهای دوم و سوم بازو دارای محورهای موازی و به صورت افقی می باشند. بند آخر با چرخش حول محور گذرنده از مرکز خود بازو یکی از درجات آزادی مچ ربات را ایجاد می کند. موتور بازوها از نوع DC و مجهز به گیربکس حلزونی می باشند و موتور بازوی آخر از نوع سروو موتور است.
