خط مهندسی
مجله ی آنلاین مهندسی

طراحی و ساخت ربات فوتبالیست متحرک

0 130

بازی فوتبال بسیار سرگرم‌کننده است، اما بازی فوتبال با استفاده از ربات واقعا جالب می‌شود.
در این مقاله قصد داریم ربات فوتبالیستی بسازیم که با استفاده از برنامه‌ای موجود در پلی استور و نصب آن روی گوشی هوشمند قابل کنترل است.
این کار مانند این است که با استفاده از یک اپلیکیشن در حال بازی با پلی استیشن هستید، اما در عین حال به‌راحتی ربات‌ها را کنترل کرده و با گل‌زدن امتیاز کسب می‌کنید.
به چهار ربات فوتبالیست نیاز خواهیم ‌داشت:
دو مهاجم: این ربات قطعه‌ای اضافی در قسمت پا دارد که به‌وسیله آن بهتر حمله می‌کند.
دو دروازهبان: در قسمت جلوی ربات یک بند پلاستیکی جهت حفظ توپ و جلوگیری از گل‌خوردن تعبیه شده‌ است.
محیط بازی مانند زمین فوتبال شبیه‌سازی شده‌ است. در این بازی از هر تیم دو ربات داریم. تیمی که بیش‌ترین گل را بزند، برنده است. اگر آماده هستید با ما همراه باشید تا قهرمان میدان مسابقه را بسازیم.

 ربات فوتبالیست

مرحله ۱: برای ساخت ربات فوتبالیست به چه لوازمی نیاز دارید؟

  • ۱ عدد کیت آماده الکترونیکی EVIVE
  • ۱ قسمت اکریلیک، صفحه پایه
  • ۲ پایه موتور BO
  • ۷ پیچ M3 با طول ۸ میلی‌متر
  • ۴ پیچ M3 با طول ۲۵ میلی‌متر
  • ۷ پیچM3 با طول ۱۲ میلیمتر
  • ۸ مهره M3
  • ۲ چرخ BO
  • ۱ چرخ پرتابکننده
  • ۱ ماژول HC05

با خرید یک کیت آماده EVIVE پروژه‌های بسیاری مانند این ربات فوتبالیست خواهید ساخت. بهتر است برویم سراغ مرحله دوم و پایه‌ها را آماده کنیم.

مطالعه بیشتر : چگونه ربات جنگجو بسازیم؟

مرحله ۲: پایه ربات فوتبالیست متحرک

چرخ

ماشین رباتی دقیقا مانند ماشین‌های واقعی چرخ‌هایی دارد که با استفاده از موتور حرکت می‌کنند. جهت این‌که یک شی متحرک پایدار باشد؛ حداقل به سه نقطه اتصال با سطحی که روی آن حرکت میکند؛ نیاز دارید.

برای مثال در یک ماشین شما چهار چرخ دارید، اما در یک دوچرخه تنها دو چرخ دارید.
یک دوچرخه‌سوار فقط در زمان دوچرخه‌سواری می‌تواند دوچرخه را کنترل کند، اما اگر بایستد دیگر قادر نیست تعادل دوچرخه را بدون قراردادن یکی از پاهای خود روی زمین حفظ کند.

در ربات متحرک ما دو چرخ معمولی و یک چرخ‌ گردان داریم که بر زمین قرار می‌گیرد. چرخ گردان یک کره گرد کوچک در قسمت میانی خود دارد که امکان چرخش کامل بر زمین را به آن می‌دهد. این چرخ منفعل است و در تمام جهات حرکت می‌کند.

مطالعه بیشتر : آشنایی با ربات‌های پزشکی

محرک دیفرانسیل ربات فوتبالیست

یک ربات چرخ‌دار با دیفرانسیل یک ربات سیار به‌شمار می‌رود و به گونه‌ای طراحی شده ‌است که حرکات آن توسط دو چرخ مجزا که بر بدنه اصلی ربات فوتبالیست نصب شده‌اند، اجرا می‌شود.

بنابراین مسیر خود را با تغییر سرعت نسبی در چرخ‌های خود عوض می‌کند و نیازی به حرکت اضافی فرمان ندارد.
اگر هر دو چرخ در یک مسیر و با سرعت یکسان حرکت کنند، ربات فوتبالیست بر یک خط مستقیم حرکت خواهد‌ کرد. اگر هر دو چرخ با سرعت برابر، اما در خلاف جهت یکدیگر حرکت کنند ربات میچرخد. در غیر این‌صورت به نسبت سرعت چرخش و جهت حرکت ممکن است که مرکز چرخش بر هر یک از خطوط تعریف ‌شده توسط دو نقطه اتصال چرخ‌ها بیفتد.

در حالی که ربات بر یک خط مستقیم در حرکت است مرکز چرخش در فاصله حداکثری نسبت به ربات قرار دارد. پیکربندی ربات فوتبالیست ما مشابه ربات سه چرخ با دیفرانسیل است. اکنون برای نصب چرخ و موتور محرک به یک شاسی نیاز داریم.

مطالعه بیشتر : ربات انسان نما

ربات فوتبالیست

مرحله سوم: شناخت شاسی ربات فوتبالیست

شاسی

شاسی، اسکلت پایه هر رباتی است که به موتور و چرخ گرداننده نیاز دارد. تفسیر پایه در قسمت راست توضیح داده شده‌ است. این گوشه پایینی است. آرم evive در گوشه بالایی به‌عنوان مرجع قرار داده شده‌ است. بنابراین در زمان استفاده از پایه دقت کنید.

مرحله ۴: سوار‌کردن موتور DC

با استفاده از مهره و پیچ‌های M3 با طول ۸ میلی‌متر، براکتهای نصب موتور را بر پایه وصل کنید. دو موتور را بچسبانید. هر یک را بر یک براکت در کنار یکدیگر با استفاده از پیچ‌های ۲۵ میلی‌متری و مهره‌های M3 متصل کنید. سپس چرخ‌ها را بر شفت موتورها نصب کنید.
توجه: سیم‌های موتور باید داخل آن باشد زیرا در غیر این‌صورت با چرخ برخورد کرده و گیر می‌کنند. همچنین در زمان مونتاژ ربات فوتبالیست به سوراخ‌های روی برد توجه داشته‌ باشید و حتما تمام پیچ‌ها را محکم کنید.

مطالعه بیشتر : ربات مسیریاب

مرحله ۵: اتصال چرخ گردان

در این قسمت شروع به بستن چرخ گردان می‌کنیم. ابتدا پایه ۲۰ میلی‌متری M3 را با استفاده از پیچ‌های ۸ میلی‌متری روی شاسی نصب می‌کنیم. چرخ گردان را بالای پایه نگه‌دارنده مطابق با تصویر قرار می‌دهیم و با استفاده از پیج‌های ۱۲ میلی‌متری آن را میبندیم.
توجه: به‌خاطر داشته ‌باشید که آنچه تا کنون مونتاژ کردیم (موتور و چرخ گردان) زیر پایه اصلی ربات فوتبالیست قرار می‌گیرد. (به سمت زمین قرار میگیرند)

مرحله ۶: نصب کیت آماده کنترل

قاب پایه را برگردانید و کیت کنترل را روی شاسی قرار دهید. با استفاده از سوراخ‌های پشتی کیت کنترل و پیچ‌های ۱۲ میلی‌متری آن را روی شاسی محکم کنید.
توجه: بخش اصلی ساخت این ربات تا این مرحله انجام شده ‌است. تقریبا این ساختار و چهارچوب برای هر رباتی که ما قصد کار با آن را داریم تکرار می‌شود. حال با توجه ‌به نیاز خود و نوع ربات انتخابی مانند ربات حرکتکننده بر خط صاف، ربات دورشونده از مانع و ربات ردیاب نور، ادامه ساختار آن را تغییر دهید.

مرحله ۷: افزودن دروازه

دو گیره دروازه را از جای خود خارج کرده و مطابق شکل سوراخهایی روی آن ایجاد کنید.

خواندنی ها

مرحله ۸: مونتاژ دسته جلو

یکی از قطعات را با پایه نگهدارنده بردارید و هر دو طرف انتهای آن را با پیچ‌های ۳۰ میلی‌متری محکم کنید. دو پایه نگهدارنده دیگر را نیز با پیچ ۲۰ میلی‌متری به یکدیگر متصل کنید. قطعه دیگر را برداشته و آن را بالای پایه دستگاه مونتاژ‌شده با استفاده از پیچ نصب کنید.

مرحله ۹: تکمیل مونتاژ کیت کنترل آماده

پایه‌های نگهدارنده ربات فوتبالیست مرحله قبل را با استفاده از پیچ ۲۰ میلی‌متری روی سوراخ‌های مربوطه در کیت کنترل در قسمت میانی شاسی نصب کنید. سپس دو پایه ۳۰ میلی‌متری را برداشته و آن را روی پایه‌های ۲۰ میلی‌متری نصب کنید، اما رو به پایین قرار دهید.
دسته جلویی را با استفاده از پیچ‌های M3 مطابق شکل بر موتور نصب کنید.

مرحله ۱۰: تکمیل مونتاژ دروازه بان ربات فوتبالیست

اگر مایل هستید، چهره یک فوتبالیست را روی ربات خود نصب کنید یا با سلیقه خود جلوی ربات را تزئین کنید. اگر نوارهای لاستیکی را دور مونتاژ بپیچید، جلوی جهیدن توپ را می‌گیرد. حالا این ربات به دروازهبان تبدیل شده‌ است.

 ربات فوتبالیست

مرحله ۱۱: افزودن دسته مهاجم

با تغییر اندکی در قسمت‌های مونتاژ‌شده یک دسته مهاجم ایجاد کنید. ما این مونتاژ را به‌وسیله آجرهای پلاستیکی BLIX ساختهایم. شما در صورت تمایل بدون نیاز به کارت‌های مقوایی و آجرهای پلاستیکی ربات فوتبالیست را مونتاژ کنید.

مرحله ۱۲: اتصال کمک فرمان

با استفاده از پیچ و مهره M2 کمک فرمان را به سوراخ شاسی وصل کنید. اطمینان حاصل کنید که سر کمک فرمان داخل سوراخ باشد. سر کمک فرمان را در قسمت بالایی قطعه گل‌زن با استفاده از مقوا و چسب داغ بپیچانید که بچسبد.

مرحله ۱۳: تکمیل مونتاژ مهاجم

وقتی که قطعه را جدا کردید با استفاده از چهار پیچ ۲۰ میلی‌متری آن را وصل کنید. سپس این قسمت مهاجم آماده‌ شده با استفاده از مقوا و پیج‌های M3 را روی شاسی وصل کنید. بدین ترتیب ربات فوتبالیست مهاجم و گل‌زن نیز آماده می‌شود.

مرحله ۱۴: مدار ربات فوتبالیست

در ساخت ربات فوتبالیست باید از ماژول بلوتوث (HC05) استفاده کنیم. در شکل زیر محل نصب ماژول بلوتوث و شش پین اتصال که در کیت کنترل وصل شده ‌است را مشاهده می‌کنید. همچنین مدار ربات مهاجم نیز نصب شده‌است.
توجه: پین RX ماژول بلوتوث وارد پین TX3V3 کیت کنترل می‌شود. دقت کنید در زمانی که EVIVE چراغ قرمز روشن می‌شود، شروع به چشمک زدن روی ماژول خواهد‌کرد. اگر ماژول را به‌درستی نصب نکنید، ممکن است آسیب ببیند.

مرحله ۱۵: منطق و فلو‌چارت

در این قسمت ما ارتباطات بیسیم را فعال می‌کنیم. کاربر با فشردن دکمه دستور را به صفحه بازی اپلیکیشن EVIVE ارسال می‌کند. این ربات نیز بر‌اساس فشردن دکمه عمل می‌کند.
برای مثال اگر دکمه پایین فشرده شود ربات به سمت عقب باز می‌گردد و اگر هیچ دکمه‌ای فشرده نشود ربات فوتبالیست از حرکت میایستد. فلوچارت کامل در تصویر زیر نمایش داده شده‌ است.

مرحله ۱۶: نوشتن اسکریپت

مراحل زیر را در ساخت ربات فوتبالیست دنبال کنید:
کشیدن و انداختن برنامه EVIVE کلاه مشکی در ناحیه اسکریپت.
پس زمینه TFT را در حالت مشکی قرار دهید.
هر آنچه پس از تمام صفحه با () و بلوک رنگی ظاهر می‌شود باید دائما تکرار شود.
بلوک IF-ELSE را بکشید و رها کنید. سپس IS () PRESSED را بکشید و رها کنید.
بلوک داخل فضای الماسی شکل را در بازوی IF در بلوک IF-ELSE قرار دهید.
سپس بلوک WRITE () زیر بازوی IF برای نمایش نتایج قرار میگیرد.
در این زمان از کدها تست بگیرید.
اسکریپت را بر EVIVE بارگذاری کنید.
پس از بارگذاری، ماژول بلوتوث HC05 را با گوشی هوشمند خود همگام کنید. (فقط سیستم عامل اندروید) پسورد پیش فرض: ۱.۲.۳.۴ است. اپلیکیشن کنترل بازی EVIVE را از آدرس https://thestempedia.com/resources دانلود کنید .
وارد اپلیکیشن EVIVE شده و دکمه اسکن را بزنید.
در این قسمت دستگاه‌های جفت‌شده را پیدا می‌کنید. دستگاه مناسب را انتخاب کنید. پس از اتصال موفق، علامت اتصال را نمایش می‌دهد. وارد قسمت کنترل اپلیکیشن شوید و حالت نرمال آن را انتخاب کنید.
اگر دکمه‌ها را لمس کنید مقادیر مربوطه در صفحه TFT نمایش داده می‌شود. این بدین معنی است که ارتباط شما موفق بوده و ربات آماده حرکت است.
حالا باید با فشار دکمه‌ها فعالیتهای ربات را در اپلیکیشن تعریف کنیم. جهت حرکت ربات، بلوک مستقیم برو، عقب برو، به راست بپیچ، به چپ بپیچ و ترمز کن را بسازید. برنامه باقی‌مانده را با استفاده از چند بلوک IF-ELSE وIS () PRESSED کامل کنید.
پس از تکمیل اسکریپت اصلی، کد Arduino تولید ‌شده در EVIVE را بارگذاری کنید که ربات فوتبالیست بازی را شروع کند.
توجه: جهت افزایش سرعت ربات می‌توانید از باتری‌های بیش‌تری استفاده کنید.

ساخت روبات فوتبالیست

مرحله ۱۷: عیب‌یابی ربات فوتبالیست

در بعضی مواقع ربات از اجرای دستورات شما خودداری می‌کند. در زمان مواجهه با این حالت عیبیابی لازم است. بیایید این مشکل را حل کنیم. اگر با فشار دکمه حرکت رو به جلو، ربات شما به عقب باز می‌گردد و یا شروع به چرخیدن می‌کند بدین معنی است که حداقل یک موتور در حال چرخش در جهت اشتباهی است. با برگرداندن موتور این مشکل را برطرف کنید.

حالا دکمه‌های جلو و عقب به‌درستی کار خواهد ‌کرد. اگر با فشردن دکمه چپ و راست ربات شما در مسیر صحیح حرکت می‌کند پس مشکل دیگری وجود ندارد.

اما اگر با فشردن دکمه چپ به راست می‌رود و بالعکس، باید با تعویض سیم‌های دو موتور این مشکل را برطرف کنید. اگر لازم بود از یک باتجربه در این زمینه کمک بخواهید.

مطالعه بیشتر : آشنایی با رشته مهندسی رباتیک، کاربردها و گرایش‌های آن

مرحله ۱۸: نتیجه‌گیری

همان‌طور که مشاهده کردید به همین سادگی ربات فوتبالیست قهرمان شما متولد شد. ربات‌های شما آماده هستند. حالا زمین بازی را بسازید و بازی را شروع کنید.

جهت ساخت این ربات به دانش بسیار بالایی نیاز ندارید بلکه باید مکانیک، کیت‌ها و قوانین اولیه در ساخت ربات را بشناسید. از این پس هر ایده‌ای که در خصوص ربات‌سازی در سر دارید را با پیروی از مراحلی که در این مقاله به آن اشاره شد، عملی می‌کنید.
اگر آماده هستید این گوی و این میدان. لوازم اولیه را تهیه کنید و دست‌به کار شوید. خلاق باشید و از اشتباه‌کردن نترسید. هر اشتباهی شما را با یکی از قابلیت‌ها یا ناتوانی‌های ربات مورد‌نظر آشنا می‌کند.

نظر شما درباره این مطلب

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.