This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
I
مجهورية العراق وزارة التعليم العايل والبحث العلمي
كليه اهلندسة جامعة االنبار,
البناء العملي لذراع آلي متحرك ومسيطر عليه
السلكيا
مقدم من قبل الطالب , زياد خلف حسينمد حسناحمد باسم مح
مت إعداد هذا البحث بالتعاون بني مركز حبوث الطاقة املتجددة وكلية اهلندسة, كجزء من متطلبات نيل شهادة البكالوريوس يف اهلندسة الكهربائية
إشراف د.صالح محمد صالح/ مدير مركز بحوث الطاقة المتجددة/ جامعة االنبار
ة/ قسم الهندسة الكهربائيةد. حميد فياض عفج/ كلية الهندس
I
المستخلص
, وذلكيستخدم اإلنسان اآليل أو مايسمى بالروبوت بشكل واسع ألداء حركات معينة أو خدمة معينة يصعب اجنازها من قبل اإلنسان
حية أخرى. كما إن دقة وسرعة اجناز تلك العمليات تفوق ماميكن لإلنسان من أن يقوم خلطورة اجنازها أحيانا ولعدم اجلدوى االقتصادية من نا
هبا بفرتة قياسية أو مستمرة على الدوام. لذلك انتشرت تطبيقات الروبوت بشكل واسع ويف خمتلف ميادين احلياة.
ابة, حيث مت برجمة النموذج على احلركة الطوعية للقيام حبركة يف هذا البحث مت بناء منظومة ذراع آيل بسيط ومتحرك وبشكل هندسي يشبه الدب
. زمن احلركة واجتاهها ميكن (PIC)القابل للربجمة معينة, أو القيام حبمل ثقل حمدد املكان ونقله إىل مكان آخر وذلك باستخدام املسيطر
ن مث فقد مت ربط كامريا السلكية يف مقدمة اجلهاز لغرض تغيريه حبسب احلاجة. مت تصميم منظومة السيطرة على اجلهاز سلكيا والسلكيا وم
سال إرسال اإلشارات الفيديوية إىل حاسبة السيطرة وبالتايل ميكن للمسيطر أن يطلع على البيئة اليت يتحرك فيها اجلهاز من مسافة بعيدة وإر
مستمر بطيئة احلركة )سريفو( لتحريك اجلهاز أو الذراع, إشارة السيطرة لغرض تغيري مساره أو االستمرار باحلركة. مت استخدام حمركات تيار
حركة ممكنة(, مرسل ومستقبل السلكي غري 21( لغرض إرسال إشارات احلركة املشفرة )DTMFكارت النبضة املزدوجة املتعدد الرتدد )
اإلشارات الفيديوية. النتائج كامريا السلكية لنقلمع ( لغرض إرسال اإلشارات ملسافات بعيدة, Uncoded Walkie-Talkieمشفر )
ت االجيابية اليت مت احلصول عليها تعطي الدعم لطلبة البكالوريوس لبناء منوذج كبري احلجم لغرض استخدامه يف رفع أثقال اكرب أو لتطبيقا
سلكيا باستخدام إشارات عليه ال متت السيطرةالسيطرة عليه سلكيا عن طريق لوحة مفاتيح يدوية, كما متتأخرى. اجلهاز الذي مت تصنيعه
واالستقبال. ومت ربط متحسسني للمسافة كارت النبضة املزدوجة املتعدد الرتدد بعد حتميل اإلشارات املشفرة السلكيا عن طريق جهاز اإلرسال
الروبوت وإعادته مع مسننات عجالت التدوير للحركة لغرض حتديد املسافة املقطوعة بدقة عالية ومتحسس آخر للحرارة لغرض إيقاف تقدم
للخلف عند دخوله يف منطقة ذات حرارة أعلى من املدى الذي مت حتديده.
أهمية وأهداف البحث الفصل األول
مقدمة 1.1
. كفاءة وأكثر أمانا أكثر عملال مكانجعل إلى أدى اإلنسان اآللي أو مايسمى بالروبوت تكنولوجيا تطورإن
العمليات أو الضارة الكيميائية وادالم تستخدم التي تلك مثل للخطر، المعرضة اطقالمن في الروبوتات استخدام
اتالمهم في أيضا الروبوتات متستخد .صناعي حادثللبضاعة أو وقوع تلف حدوث احتمال من يقلل الخطرة
أداء على قادرة الروبوتاتتكون ألتطبيقات بعض في .البشريأكثر من االعتماد على العامل نتاجيةواإل المتكررة
الجهاز إلى اشارةلإلتستخدم " روبوت" كلمة .البشر منأعلى وبدقة ،اقل بثمن أكبر، بسرعة المتكررة المهمة
القيام بها أو تكون غير مجدية للقيام بها من قبل اإلنسان وتقليل يصعبحيث ,العملبمقام اإلنسان يقوم الذي
[.1, 2] المخاطر المحتملة في بعض العمليات
البيانات المرئية ولكن في تصور .التحدي الحالي في استخدام الكمبيوتر اليكمن في جمع أو نقل البيانات البصرية
" سائقبدون "على العمل صنع سيارة ذكية وقادرة ومن هذه التطبيقات هي [.3الستخراج معلومات مفيدة منه ]
وبعض .الروبوتاتفي كيفية برمجة ك العمليةالمعرفة النظرية وكذل تتطلبواسعة النطاق وهنالك تطبيقات
.من تلقاء نفسها معينة تكون وسيلة مستقلة قادرة على اتخاذ القرارات واالستجابة لحاالتالروبوتات
نظرا لما تعطي من دقة عالية وسريعة وهي كوسائل والمراقبة المالحةومن تطبيقات الروبوت هي في مجال
،متوفرة اليوم المناطق من العديد في المستقلة وغير المستقلةن الروبوتات الكثير م [.4] مستقلةمتنقله و
ميكانيكيا معقد نظامالمستقل الروبوت .العسكرية والتطبيقات ،وفي البحوث التجارية،كالروبوتات
،دسياالمتعلقات الهندسية الالزمة قبل تصميمه هن من العديد معرفة يتطلب مستقل روبوت تصميمإن .والكترونيا
مايقوم مهندسو الميكانيك بدراسة عادةو .الكمبيوتر وهندسة واإللكترونية، الميكانيكية السيطرة ذلك في بما
نموذجل تصميموال .غير محدود بشكل معقدة تكون أن ويمكن صعبة مهمة هو النظام نمذجةإن .النظام ديناميكية
الكهرباء مهندسيت أساسية ومرتبة تباعا يقوم بها خطوا على كبير حد إلى عتمدت موجزةو بسيطة بطريقة معين
ومن لنظام، حيث يتم في البداية إنشاء النموذج الرياضي ل [.5] به لتصميم النظام وواجهات التحكم وااللكترونيات
يجب األخذ بنظر االعتبار القيود الموجودة اذوتقنيات السيطرة وحسب مامرغوب به, ثم فقد تم تصميم منظومات
كة الروبوت كمسار الروبوت ودقة الحركة المطلوبة والسرعة مع األخذ بنظر االعتبار القوانين الفيزيائية في حر
الحصول , حيث إنالتحكم وأجهزة االستشعار أجهزةالكلف االقتصادية تشمل الكلفة االقتصادية للتصميم. اوأخير
المحلية وبالتالي يبذل المصممون ألسواقلكي تؤدي عمال معينا قد يكون غير متيسر في ا األجهزة هذه على
جهودهم إليجاد البدائل سواء للقطع االلكترونية الالزمة للتصميم أو اإلمكانيات البرمجية للمصمم وتوفر قطع
[.5] (كروكنترولروالمعالجات الدقيقة )الماي االستشعار أجهزة
باإلضافة إلى الخبرة .بيوتر وعلوم الكمبيوترحكم تتطلب معرفة من هندسة الكمتالروبوتات ذاتية الفان وأخيرا
مبيوتر فهم النظام الكو ويجب على مهندس .الواسعة الستكمال البرامجيات التي ستسيطر على حركة الروبوت
أو لحصول على بيانات االستشعاربسيطة لغرض ا برمجيةة حركاته إلى ايعازات أو تعليمات وترجمالذي يعمل
لوبة من الروبوت. أي إن الروبوت يمكن برمجته ألداء حركات معينة وثابتة أو لجعله غيرها من البيانات المط
أهمية وأهداف البحث الفصل األول
متحسس يقوم بمعالجة البيانات التي يستلمها ومن ثم القيام بالحركات المطلوبة بناءا على االيعازات التي قام
[.5]باستالمها ومعالجتها
مجال الروبوتات 1.2
السلوكيات المتعلقة حكم الذاتي في التلباحثين الروبوتات المتنقلة لتحقيق في مجال الروبوتات، وضع كثير من ا
م ثالثة طالب من قسم الهندسة اإللكترونية واالتصاالت وأربعة طالب من قسقام ،1002في عام .ةحركبال
حرك يتروفر روبوت يدعى بناء ب [5]تحت إاشراف الدكتور غاودي في رنيش والكهربائيةالهندسة الميكانيكية
ذي الثمان فذ الطابعة تم تطويره باستخدام منبعد بدء المشروع .ةعلى عجالت مع الذراع الروبوتية القابض
يمكن استخدامها للسيطرة على أربعة واستخدامها للسيطرة على حركات الروبوت, حيث نتاج البياناتالخطوط
ببساطة محرك 21ئية االتجاه تصل إلى تستخدم رقاقة متحكم للسيطرة على الحركة ثناو .كحد أقصى محركات
، روهيت 1002في عام .البتات او بتقنية التشفير لغرض تبديل اتجاه الحركات او ايقافهاعن طريق قراءة تسلسل
طائرات الهليكوبتر مع الهبوط اآللي باستخدام معالجة الصور، ة على سيطرصمم دائرة روبوت لل ،[6]بوتاني
تم تحليل ويهليكوبتر العلى طائرة مثبته كاميرا السلكية منلبيانات الفيديوية المستمرة حيث يتم إرسال واستالم ا
حيث تتم للسيطرة على المروحية ابعةوتستخدم منفذ الط .باستخدام برنامج الماتالب البيانات بشكل مستمر
.طائرات الهليكوبترباستخدام سلكية عن بعد المراقبة الال
المشروع من الهدف 1.3
ذراع آلي بسيط يمكن تحريكه سلكيا عن طريق مجموعة من المفاتيح, وبناء تصميم هو المشروع هذا من لهدفا
أو باستخدام جهاز االتصال الالسلكي الغير مشفر والذي يتم تشفير ايعازات السيطرة له باستخدام تقنية النبضة
طوعيا ألداء حركة معينة المسار وذلك (. أيضا باإلمكان تحريك الذراعDTMFالمزدوجة المتعددة التردد )
لجعل (Micro Cالمايكروسي ) باستخدام لغة (PICلمتكامل القابل للبرمجة )ببرمجة المسيطر وهو المعالج ا
ويقوم بحمل ثقل معين ونقله إلى مكان آخر. كما ويهدف البحث إلى إعطاء فكرة مبسطة تلقائيا يتحرك الروبوت
اة في هذا المجال عن كيفية عرض فيديو حركة الذراع السلكيا باستخدام كاميرا لطلبة البكالوريوس أو الهو
السلكية وإرسالها إلى حاسبة مركزية ومن ثم التحكم بالجهاز بناءا على الفيديو الوارد مبااشرة. وأخيرا يهدف
قرارات البحث إلى إعطاء فكرة مبسطة عن كيفية ربط متحسس للمسافة مع الذراع المتحرك لغرض اتخاذ
وكذلك كيفية ربط متحسسات للحرارة لغرض حماية طوعية بناءا على المسافة التي يتم تحديدها سلفا للجهاز
. الروبوت ومنع دخوله إلى المناطق المرتفعة الحرارة طوعيا
يات الروبوت أساس الفصل الثاني
المقدمة 1.2
من برامج إيعاز أو اإلنسانسيطرة مبااشرة من قبل إمامبرمجة سلفا بأعمال القيام على رةقاد آلة الروبوت هو
البحث مثل دقيقة، لكنها خطيرة أو اشاقة أعماالً أداءها على اآللة تبرمج التي األعمال تكون ما غالبًا حاسوبيه,
.ةواشاق دقيقة صناعية أعماالً أو ، المشعة النفايات من والتخلص األلغام عن
منه تُشتق ،"وآلي" جسم" لكلمتي دمج وهو جسمال هو جديد مصطلح مؤخرا ظهر فقد العربية اللغة ناحية ومن
يدل على اشئ وهذا الروبوتاتولكن عادة ما يشار إليها باسم ". جساميل" وجمعها" جسالمة"و" يجسمل" كلمة
ليس هناك توافق في اآلراء بشأن [.7] في عمله اإلنسانتدخل أويكون عمله من تلقاء نفسه أن واءاصطناعي س
أن الروبوتات تميل ال إلروبوتات ولكن هناك اتفاق عام بين الخبراء والجمهور، الوصف أو التسميات الدقيقة ل
ي يحاكي البشر الذكي الذ السلوكعرض ، واألطراف ميكانيكياالتحرك، وتشغيل مثل األعمالإلى القيام ببعض
أو الحيوانات األخرى.
محل الجهد البشري، على الرغم من أنه لتحلالروبوت هو "أي آلة تعمل تلقائيا موسوعة بريتانيكا فان الىوفقا
[.2] ر في المظهر أو للقيام بمهام اإلنسانقد ال تشبه البش
ل المعقدة المختلفة )مثل المشي أو يصف الروبوت بأنه "الجهاز الذي يبدو وكأنه إنسان وينفذ أعما ميريام ويبستر
[.2] في كثير من األحيان مهام معقدة ومتكررةالكالم( لإلنسان، أو الجهاز الذي ينفذ تلقائيا
الروبوتات والتصميم الهندسي أنواع 2.2
ة . وبصورة عامالمستخدمالمطلوبة من صفات المولطبقا وظائفهناك العديد من أنواع الروبوتات وان لكل منها
يمكن تقسيمها إلى:
حكم الذاتيتدرجة ال - 1
التي تندرج تحت هذه الفئة تتضمن: الذراع بعض الروبوتات : هذه الروبوتات تظل ثابتة في مكان واحد.الثابتة
الروبوتية، وآالت المحوسبة والروبوتات الصناعية.
وهذه الروبوتات يمكن ان تتحرك من مكان إلى آخر.األرضي :
الماء تحت للعمل الروبوتات هذه تصميم مت: الماء تحت.
سواء كان الروبوتية آالت الطيران وتسمى أيضا المركبات الجوية غير المأهولة، تتضمن هذه الفئة :الجوي
.استكشافيه او حربيه ......الخ
األرض مدار مثل البيئات، المنخفضة الجاذبية في للعمل المصممة الروبوتات تشمل وهي: الصغرى الجاذبية.