کتاب چگونه ربات بسازیم دکتر میلاد طاهریان

کتاب چگونه ربات بسازیم دکتر میلاد طاهریان

کتاب چگونه ربات بسازیم دکتر میلاد طاهریان در این کتاب به تمامی مباحث مکانیک ربات ها و الکترونیک  اشاره شده و آموزش گام به گام ساخت ربات را به طور تخصصی آموزش داده این کتاب نوشته دکتر میلاد طاهریان است . تعمیرات تخصصی انواع برد به روش مهندسی معکوس

سرفصل این کتاب

مقدمه ای برمکانیک – مقدمه ای بر الکترونیک – مقدمه ای بر کنترل – مقدمه ای بر برنامه نویسی – ابزار و مواد – مغزمتفکر ربات ها – روبات های ابتدایی – روبو قورباغه – روبوافعی – روبوحشره – روبو پرنده – روبو کنترل از راه دور- روبو حشره پرنده

مطالبی از کتاب را در این مقاله برای شما گرد آوری کرده ایم

مکانیک

کلاچ از دو صفحه لغزنده تشکیل میشود که در حالت عادی به یکدیگر چسبیده اند، ولی وقتی گشتاور به حد خاصی رسید این صفحه ها از هم جدا شده و مانع از انتقال گشتاور میشوند. کنترل کلاج بصورت دستی نیز امکانپذیر است مانند) اتومبیلهای غیر اتوماتیک) انتقال مستقيم یکی از کاربردهای جالب چرخ دنده مارپیچ یکسو کردن انتقال قدرت است بدین معنا که قدرت فقط در یک جهت چرخش منتقل میشوند و اگر جهت چرخش ورودی معکوس شود قدرت منتقل نخواهد شد.

در شکل ۴۵۲ چنین مکانیزمی را مشاهده میکنید. در این جعبه دنده وقتی ورودی چرخ دنده مارپیچ در جهت مستقیم می چرخد با یکی از چرخ دنده ها درگیر شده و با فرض اینکه خروجی اصلی روی این محور است قدرت را منتقل می کند؛

اما اگر چرخ دنده ورودی در جهت مخالف ،بچرخد مانند یک پیچ به جلو رفته و با چرخ دنده دیگر که در واقع یک هرزگرد است درگیر می شود. انتقال دیفرانسیل سیستمهایی که تا اینجا دیدیم بطور ساده قدرت را منتقل میکردند و چیزی درباره پیچیدگیهای آن نمی دانستند اما حرکتهای واقعی گاهی بسیار پیچیده میشوند

بگونه ایکه نوعی هوشمندی در انتقال قدرت ضروری است به شکل ۴۶۲ که حرکت یک سیستم چرخ دار را روی یک منحنی نشان میدهد نگاه کنید. برای یک لحظه مکانیزم انتقال قدرت را نادیده بگیرید فرض کنید این ماشین را با دست حرکت میدهیم اگر این ماشین روی خط مستقیم حرکت میکرد هر دو چرخ با سرعت یکسان می چرخیدند.کتاب چگونه ربات بسازیم دکتر میلاد طاهریان

الکترونیک

مدارهای RC اگر به دو سر یک خازن ولتاژ اعمال ،کنیم بارهای الکتریکی روی جوشنهای آن ذخیره میشود. به این عمل شارژ (charge) خازن گفته می.شود میدانیم که جوشنهای خازن از نظر الکتریکی از یکدیگر عایق هستند و هیچ ارتباطی با یکدیگر ندارد؛ اما در مدتی که خازن در حال شارژ شدن است از مدار جریان عبور میکند گویی که مدار متصل است.

در واقع هر الکترونی که وارد یکی از جوشنهای خازن میشود یک الکترون را از جوشن دیگر به بیرون می راند و این طور به نظر میرسد که جریان در حال عبور از دی الکتریک است. با شارژ کامل ،خازن جریان مدار نیز متوقف خواهد شد.

اگر جوشهای خازنی را که شارژ شده به یکدیگر اتصال کوتاه کنیم بارهای الکتریکی از یک جوشن به جوش دیگر رفته و تعادل را برقرار میکنند به این عمل تخلیه (discharge) خازن گفته میشود در مدتی که خازن در حال تخلیه شدن است از مدار جریان عبور میکند. شارژ و تخلیه یک خازن با سرعت بسیار زیادی اتفاق میافتد اما با استفاده از یک مقاومت میتوان سرعت شارژ و تخلیه خازن را کمتر کرد به مدارهایی که در آنها خازن و مقاومت وجود دارد  RC می.گویند .

فیلترهای RC بومترین کاربرد مدارهای بعنوان فوتر (Der) است قیادر مداری است که برخی از سیگنالهای ۵۴ را مور داده و مادم خور برخی دیگر میشود مهمترین مشخصه هر بار فرکانس قطع آن است که محدوده فرکانی مذاکره فیلتر را مشخص میکند یک فیلم مرتبه یکی firat mater filter) و از نقطه فرکانس قطع به ازای دو برابر شدن

فرکانس نور خروجی را به نسبت کاهش می دهد یعنی قدرت سیگنال را به نصف کاهش می دهد از یک فیلتر برية دو (and be ilter بعد از نقطه فرکانس قطم به ازای دو برابر شدن فرکانس توان خروجی را به کاهان میدهد یعنی قدرت سیگنال را به یک چهارم کاهش میدهد فیلترهای مرتبه بالاتر سیگنالها را با شدت بیشتری تعریف می کنند.

فیلترهای بالا – گذر فیلتر بالا گذر (high pues Der فیلتری است که به سیگنالهای بالاتر از فرکانس قطع انجازه عبور می دهند و فرکانسهای زیر نقطه قلم را تضعیف میکند فرکانس قطع فیلتر بالا گفر بصورت زیر محاسبه میشود. شکل ۳-۲۷ یک فیلتر بالا گذر را نشان میدهد همانطور که میبینید این فیلتر یک مدار ساده بیش پاسخ فرکانسی (frengine canonies) فیلتر بالا گذر برای سیگنالهای سینوسی )کتاب چگونه ربات بسازیم دکتر میلاد طاهریان

عدد نویسی

سیستم عدد نویسی باینری برای وبه کامپیوترهای دیجیتالی بر اساس سوئیچینگ ترانزیستورها ساخته شده اند. ترانزیستور در حالت سوئیچینگ مانند یک کلید عمل میکند و فقط دو حالت میتواند داشته باشد «قطع یا وصل؛ «خاموش یا روشن» با این دو حالت چند رقم را میتوان نمایش داد؟

اگر هر یک از حالتهای «خاموش» و «روشن» را متناظر با یک رقم فرض کنیم پیداست که یک ترانزیستور فقط دو رقم را می تواند نمایش دهد: 0 و 1 . به ند که زيه چنین سیستمی که فقط از دو رقم تشکیل شده سیستم شمارش دودویی یا باینری (binary) میگویند. که در اینجا هم له و ۲ بترتیب ارزش ذاتی هر رقم و ارزش مکانی آن رقم در عدد هستند. برای مثال، ارزش واقعی عدد باینری 1101012 که در بالا ،دیدید بصورت زیر محاسبه میشود

[ dp x ۲۴ = ۱×۲۵ + ۱× ۲۲ + ۰ × ۲۳ + ۱×۲۲ + ۰ × ۲۱ + ۱×۲۰ = 1101012 = 1 × ۳۲ + ۱ × ۱۶ + ۰ + ۱ + ۰ + ۱ × ۱ = ۳۲ + ۱۶ + ۴ + ۱ = ۵۳۱۰ اعداد باینری بسیار ساده اند چون در آنها فقط از دو رقم استفاده میشود مثلاً، 1101012 یک عدد باینری است زیرنویس 2 نشاندهنده باینری بودن این عدد است

ارزش واقعی هر عدد در سیستم باینری را می توان به کمک فرمول زیر محاسبه کرد: نترل ين . dp x p ۹۲ = p. را با اما گفتیم که اعداد باینری را میتوان بصورت مدارهای الکترونیکی نمایش داد مداری که در شکل ۵-۱ می بینید یک عدد باینری یک رقمی را نشان میدهد .

تبدیل اعداد دسیمال به هگزادسیمال برای یافتن معادل هگز یک عدد دسیمال آن را بطور متوالی بر ۱۶ تقسیم کرده و باقیمانده های تقسیم راست به چپ مرتب میکنیم توجه داشته باشید

که اگر باقیمانده یک تقسیم از ۹ بیشتر شده باید مالان از جدول ۵-۲ جایگزین کنیم به یک مثال توجه کنید. برای تبدیل عدد ۳۷۶۱۱۰ به هگزاد سیمال ابتدا این عدد را بر ۱۶ تقسیم میکنیم (1- باقیمانده) – 235 = 16 + 3761 باقیمانده این تقسیم، یعنی 1 را یادداشت میکنیم خارج قسمت را مجدداً بر ۱۶ تقسیم می کنیم:

(11 – باقیمانده) – 14 – 16 + 235 باقیمانده این تقسیم یعنی 11 را پس از پیدا کردن معادل آن از جدول ۵-۲) سمت چپ عدد قبلی می نویسیم …BI از آنجائیکه آخرین خارج قسمت دیگر بر ۱۶ تقسیم نمیشود آنرا همانطور که هست به سمت چپه قبلی اضافه میکنیم EBI 16 این هم از معادل هگزا دسیمال ۳۷۶۱۱۵ (ساده بود، نه؟) تبدیل اعداد باینری به هگزادسیمال از آنجائیکه هر عدد ۳ بیتی باینری دقیقاً معادل عدد یک رقمی هگزادسیمال است

برای تبدیل یک عدد بایتری به هگز آنرا از ر سمت راست به گروههای ۴ تایی تقسیم کرده و معادل هگز هر گروه را (از جدول میکنیم تا ۴ تایی شود.) به یک مثال توجه کنید. (۲۵) جایگزین میکنیم اگر آخرین گروه از سمت چپ ۲ تایی نبود آنقدر ) به سمت چپ آن اضافه برای تبدیل عدد 11101010001110 به هگز ابتدا این عدد را به گروههای ۲ تایی تقسیم میکنیم.

نمونه ای از یک ربات

کتاب چگونه ربات بسازیم دکتر میلاد طاهریان قورباغه ها و وزغها قورباغه ها و وزغها پرشمارترین دوزیستان در طبیعت محسوب میشوند چون تاکنون بیش از ۴۰۰۰ گونه از آنها شناسایی شده است دوزیستان موجوداتی هستند

که زندگی خود را با آبشش شروع می کنند و دم دارند ولی در هنگام بلوغ آبششهای آنها به شش تبدیل شده و دم خود را نیز از دست میدهد. دوزیستان در اغلب نقاط دنیا پراکنده اند ولی بیشتر در مناطق مرطوب و مجاورت آبگیرها یافت می شوند. شناخته شده ترین ویژگی قورباغه ها و وزغها آواز آنهاست که از آن برای ارتباط با همنوعان خود استفاده ی.کنند

قورباغه ها و وزغها بیشتر در شب فعال هستند اغلب گوشتخوارند و از حشرات تغذیه میکنند. آنها در آب تخمگذاری میکنند و تخم آنها تبدیل به لارو موجوداتی با بدن کروی و دم دراز می شود.

مهمترین ویژگی آناتومیک قورباغه ها و وزغها قدرت بسیار زیاد اندامهای عقبی آنهاست، که باعث شده تا آنها بتوانند بخوبی جهش کنند جهیدن این موجودات ناشی از انقباض ناگهانی پاهای عقبی آنهاست که باعث میشود تا قورباغه با شتاب بسیار زیاد بجلو پرتاب شود. در این فصل روباتی میسازیم که طرز راه رفتن آن شبیه روش قورباغه ها و وزغهاست، یعنی بجای راه رفتن معمولی می جهد. در شکل ۹-۱ یک قورباغه درختی و همزاد روباتیک آن که برایش نام روبو قورباغه .

پروژه روبوقورباغه پروژه روبو قورباغه از قسمتهای مختلفی تشکیل شده است سرووها، اسکلت مکانیکی روبات مکانیزمهای حرکت آن، منابع تغذیه، سخت افزار الکترونیکی و نرم افزار میکروکنترلر.

در این بخش هر یک از این قسمتها را بصورت مفصل تشریح خواهیم کرد. موتور سرووی R/C قسمت عمده ای از وزن یک قورباغه را عضلات آن تشکیل میدهد مهمترین بخش مکانیکی روبو قورباغه نیز عضلات آن است عضلات روبو قورباغه در واقع همان سرووها هستند که نیروی لازم برای حرکت پاهای عقب را فراهم میکنند

برای این منظور از دو سرووی RIC servo R/C) استفاده خواهیم کرد. سرووی RC یک موتور DC مجهز به جعبه دنده است که دارای مکانیزمهای پس خور موقعیت (position feedback) داخلی نیز میباشد. این سرووها برای پروژه های روباتیک کوچک ایده آل اند، چون دیگر نیازی نیست نگران کنترل الکترونیکی موتور باشیم. در سرووی R/C یک پتانسیومتر به محور موتور متصل است و همراه با آن می چرخد محور موتور و پتانسیومتر همراه آن در هر موقعیتی که باشد

یک ولتاژ خاص تولید میکند سیگنال کنترل ورودی یک پالس متغیر با پهنای ۱ یا ۲ میلی ثانیه و فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز است که مدارات داخلی سروو آن را به ولتاژ مناسب تبدیل میکنند مدار پس خور سروو بصورت پیوسته سیگنال پتانسیومتر را با سیگنال کنترل ورودی که توسط میکروکنترلر اعمال شده مقایسه میکند و آنقدر محور موتور و پتانسیومتر) را در جهت جلویا عقب می چرخاند تا این دو سیگنال یکی شوند

بدین ترتیب میتوان محور موتور را با دقت زیاد در موقعیت مورد نظر قرار داد و تا زمانیکه سیگنال ورودی اعمال شود محور سروو در این موقعیت باقی خواهد ماند. محور سرووی R/C میتواند بسته به پهنای سیگنال تا ۱۸۰۰ بچرخد. در زبان Basic Pro از دستور pulout برای کنترل موتور سروو استفاده میشود pulsout pin, period که در آن pin شماره پایه مورد نظر و period پهنای پالس است دستور)

pulsout بطور خودکار پایه میکروکنترلر را بصورت خروجی در می آورد البته برای ایجاد یک پالس واقعی باید دو بار متوالی از دستور pulsout استفاده کرد پولاریته پالس نیز به وضعیت اولیه پایه مورد نظر بستگی دارد.

نقشه یک برد

در شکل ۱۱-۳۷ نقشه بورد اصلی میکروکنترلر روبو حشره را مشاهده میکنید؛ توجه کنید که این همان بوردی است که در فصل ۷ آشنایی با میکروکنترلر PVC ساختیم این بورد مغز متفکره روبات است که به کمک یک میکروکنترلر IC TOFRA سرووها و حسگر مادون قرمز آن را کنترل کرده و صدای روبات را نیز تولید میکند. در این بورد اتصالاتی مانند RC inputt و RC input – می بینید که کاربرد آنها را در فصلهای بعد توضیح خواهیم داد.

با استفاده از رابط EPIC Programmer فایل main-test.hex را در یک میکروکنترلر PIC 16F84 بنویسید برای آشنایی با روش کار به فصل ۷ مراجعه کنید سپس آنرا در سوکت IC بورد اصلی رویو حشره جا بزنید، بطوریکه پایۀ ۱ آن سمتی که فرورفتگی نیم دایره دارد به طرف LEDها باشد.

کلید S1 را در وضعیت روشن قرار داده و به چشمک زدن LEDها و صدای تولید شده در بلندگو دقت کنید. اگر اشکالی در این تست مشاهده کردید همه چیز را از نو چک کنید: جهت اتصال باتریها و سالم بودن آنها جهت اتصال کابلهای 232-RS طرز قرار گرفتن PIC 16F84 در سوکت، اتصال کلیدها و جامپیرها و غیره حتی گاهی لازم میشود چیپ PC 16F84 را از نو برنامه ریزی کرده و یا بکنی آنرا عوض کنید.

برای ثبت نام در کلاس های پاور با ما تماس بگیریر

09102883879

برای تعمیرات تخصصی برد و طرای ربات وارد لینک شوید

https://amozeshpower.com/%d8%aa%d8%b9%d9%85%db%8c%d8%b1%d8%a7%d8%aa-%d8%a8%d8%b1%d8%af/