کتاب روبات مسیر‌یاب

کتاب روبات مسیر‌یاب

کتاب روبات مسیر‌یاب :

ساخت روبات از موضوعات بسیار جالب و آموزنده است که مجموعه اطلاعاتی از علوم مکانیک، الکترونیک، کنترل، کامپیوتر (سخت افزار و نرم افزار) و هوش مصنوعی را در قالب یک ماشین هوشمند نمود عملی می‌بخشد.

شاید ساخت تک تک اجزایی که دریک روبات به کار می‌رود (مانند مدار کنترلی، برنامه نرم افزاری، بخش ارتباط با کامپیوتر، حسگرها، عملگرها، موتورها و بدنه مکانیکی) کار چندان مشکلی نباشد، اما در کنار هم قرار دادن این اجزا، برقراری از ارتباط مناسب بین آنها، جبران سازی ضعف‌های کوچک به کمک بلوک‌های دیگر و در نهایت به وجود آوردن روباتی که تا چند روز پیش از آن، چیزی جز چند قطعه و بدنه و مدار نبود و حال به صورت موجودی هوشمند به حرکت درآمده و آنچه را شما دستور می‌دهید، انجام می‌دهید، یک “عملیات مهندسی کامل” است؛ آنچه انتظار می‌رود یک دانشجو مهندسی در هر رشته‌ای (مکانیک، برق، کامپیوتر، صنایع) قادر به انجام آن باشد.

این نوشتار یک کتاب درسی نیست؛ بنابراین توضیحات تخصصی و دقیق راجع به حسگرها و عملگرها و الکترونیک و مکانیک اجزا، کمتر در آن وارد شده‌است. هدف این نوشته، آشنا کردن شما با دانش روباتیک و به صورت ویژه بیان اصول ساختن یک روبات ساده مانند روبات مسیریاب به زبان گویا و قابل فهم است تا شما به خودتان اعتماد کنید که ((میتوانید)).

محتوا کتاب روبات مسیریاب شامل موارد زیر است :

مراحل ساخت روبات مسیریاب در این کتاب در پنج روز (پنج مرحله) بیان شده است که در هر روز، با یکی از بلوک‌های اساسی روبات‌ها آشنا می‌شوید.

در پایان هر روز، تکالیف عملی تحت عنوان “کار در آزمایشگاه” پیشنهاد شده که با انجام آنها، نکات مطرح شده را به صورت عملی تمرین می‌کنید، بلوک‌های یک روبات را جداگانه می‌سازید و در انتها با کنار هم قرار دادن آنها تولد روبات خود را جشن می‌گیرید

این تکالیف را می‌توانید با فراهم کردن تجهیزات ساده و ارزان (که لیست آنها در انتهای کتاب آمده است). سه مدار کامل کتاب روبات مسیریاب ساده را بسازید و ضمنا با مراحل ساخت روبات‌های دیگری نیز آشنا شوید.

چرا روبات مسیریاب؟

روبات مسیریاب ساده ترین عضو خانواده روبات هاست. خانوادگی که اعضای آن در حیطه مسابقات (مانند روبات‌های مین‌یاب، موش پنیریاب، جنگجو، فوتبالیست) در صنعت (مانند روبات‌های نقاش، جوشکار، مونتاژ کننده قطعات) یا در حیطه (مانند روبات‌های جاسوسی، تیر انداز، زیردریایی) جای پای خود را محکم کرده‌ا‌ند. روبات مسیریاب با وجود بی پیرایه بودن و سادگی، دارای تمام اجزای است که باید در یک روبات داشته باشد. به همین لحاظ، شاید یکی از بهترین و ساده ترین دروازه های ورود به علم روباتیک، ساختن یک روبات مسیریاب باشد.

روبات مسیریاب چه می‌کند؟

صورت مسئله ساخت روبات مسیریاب در مسابقات مختلف دارای جزئیات زیاد و متنوع و بعضاَ متفاوت است؛ اما اصل موضوع در همه آنها این است که روبات مسیریات باید تنواند یک خط مشکی رنگ به عرض ۸/۱ سانتی منر را در یک صفحه سفید با بیشترین سرعت و کمترین خطا کند.

یعنی وقتی در ابتدای خط مشکی تنظیم و سپس روشن شود، بدون نیاز به دخالت کاربر و بدون دانستن نقشه مسیر، خط مشکی را تعقیب کند و به نقطه پایان برسد.

فهرست کتاب روبات مسیریاب

سلامی به روبات‌ها

چرا روبات مسیریاب؟
روبات مسیریاب چه می‌كند؟
روبات مسیریاب
حسگر (Sensor) و عملگر (Actuator)
طرح كلی یك روبات مسیریاب
روبات مسیریاب چگونه هدایت می‌شود؟
ساخت روبات مسیریاب در پنج روز

روز اول: روز حسگر :

الف) مقاومت متغیر با نور، LDR (Light Dependent Resistor)، فوتوسل (Photocell)، فوتو-رزیستور (Photo-Resistor)
ب) دیود مادون قرمز (فروسرخ – Infra Red: IR)
ج) فوتوترانزیستور
فرستنده/گیرنده‌های مادون قرمز
اشباع حسگرها
تعداد حسگرها
كار در آزمایشگاه ۱) ساخت مدار حسگر

روز دوم: روز مبدل :

۱-مدار سوییچ
۲-مدار ترانزیستوری
۳-مدار سوییچ با آپ‌امپ
ولتاژ نقطه آتش چقدر باید باشد؟
مدار اشمیت‌تریگر؛ مداری با دو سطح سوییچ
كار در آزمایشگاه ۲) ساخت مدار سوییچ
تبدیل خروجی آنالوگ حسگر به مقدار دیجیتال به كمك ADC
كار در آزمایشگاه ۳) آشنایی با ADC

روز سوم: روز پردازشگر :

مدار منطقی
میكروكنترلر
كار در آزمایشگاه ۴) طراحی بخش پردازشگر

روز چهارم: روز موتور :

آرمیچر یا موتور DC
مدار كنترلی آرمیچر با رله
معكوس كردن جهت چرخش موتور
تراشه‌های راه‌انداز موتور
كنترل سرعت موتور DC به روش PWM (Pulse Width Modulation)
كار در آزمایشگاه ۵) راه‌اندازی موتور DC
موتور پله‌ای (Stepper Motor)
مدار راه‌انداز موتور پله‌ای
تولید رشته‌های «صفر» و «یك»
بافر
مدار تقویت جریان
نمایشگرهای روبات
تراشه‌های راه‌انداز موتور پله‌ای
كار در آزمایشگاه ۶) راه‌اندازی موتور پله‌ای

روز پنجم: روز مكانیك :

ساخت یک روبات مسیریاب
از كجا شروع كنیم؟
مدار كامل روبات مسیریاب بدون میکروکنترلر
قطعات لازم برای ساخت این روبات
مدار كامل روبات مسیریاب با میکروکنترلر (بدون PWM)
نرم‌افزار میكروكنترلر
قطعات لازم برای ساخت این روبات
مدار كامل روبات مسیریاب با میکروکنترلر (با PWM)
نرم‌افزار میكروكنترلر
چند پرسش و پاسخ در مورد این روبات‌ها
كلام آخر
آشنایی با دنیای روبات‌ها
۱-روبات لابیرنت (هزارتو – Labyrinth – Maze – Micro Mouse)
۲-روبات مین‌یاب (Deminer)
۳-روبات‌های مین‌یاب خودکار
۴-روبات‌های مین‌یاب غیرخودکار (دستی)
۱-لیگ شبیه‌سازی فوتبال (Soccer Simulation League)
۲-لیگ شبیه‌سازی دوبعدی فوتبال
۳-لیگ شبیه‌سازی مربی فوتبال

شبیه‌سازی سه‌بعدی فوتبال
۱-روبات‌های آتش‌نشان (Fire Fighting Robots)
۲-روبات‌های جنگجو (Battle bots)
۳-روبات‌های امدادگر (Rescue Robot)
رقابت‌های جونیور (Junior Challenges)
سگ-روبات (RoboDog)
روبات‌های پرنده
روبات انسان‌نما (Humanoid)
آسیمو
بینایی روبات
روبات‌های صنعتی
نانوروبات‌‌ها (Nano Electro-Mechanical Systems: NEMS)
آشنایی با رشته‌های دانشگاهی روباتیک
کارشناسی مهندسی روباتیک
کارشناسی ارشد مکاترونیک

پیوست

تاریخچه روباتیك
میكروكنترلر AVR مدل Atmega16
میكروكنترلر AVR مدل Atmega32
فرستنده/گیرنده مادون‌قرمز CNY70
پروگرامر STK200/300
تراشه راه‌انداز موتور L293
نحوه كنترل موتور DC به كمك L293
نحوه كنترل موتور پله‌ای به كمك تراشه L293
راه‌اندازی موتور پله‌ای به كمك تراشه L297
۱-تراشه مقایسه‌كننده LM393
۲-تراشه مقایسه‌كننده LM339
۳-تراشه مقایسه‌كننده LM392
۴-تراشه مقایسه‌كننده LM311
قطعات و تجهیزات لازم برای آزمایشگاه روباتیك
كتاب‌شناسی روباتیك