به نام خدا

با درود فراوان خدمت دوستان عزیز

پوزش فراوان می طلبم از دوستان به خاطر تأخیر در ارایه‌ی مطلب.

در جلسه ی گذشته در مورد لیگ ربات‌های فوتبالیست دانش آموزی و برخی قوانین آن توضیحاتی داده شد. این جلسه نیز به تشریح ساختار فنی یک ربات فوتبالیست دانش آموزی می‌پردازیم.

همانطور که در جلسه ی پیش گفته شد، در کف زمین مسابقه، یک طیف رنگی از سفید تا سیاه بین دو دروازه کشیده شده است. به کمک این طیف می توان جایگاه تقریبی ربات را در زمین مسابقه پیدا کرد. اما چگونه؟


 

یک سیستم مکان‌یابی تقریبی

یک سنسور مادون قرمز معمولی به همراه یک فرستنده ی مادون قرمز در زیر ربات به گونه‌ای تعبیه می شود که نوری که از فرستنده ساتع می‌شود، پس از برخورد با زمین به گیرنده مادون قرمز برسد. (مشابه حالتی که در ربات مسیریاب سنسورها همراه با فرستنده مادون قرمز در زیر ربات تعبیه می‌شوند). سپس با اندازه گیری ولتاژ خروجی مدار گیرنده توسط ADC ِ میکروکنترلر( سیم خروجی مدار گیرنده به یکی از ADCها وصل می‌شود)، می‌توان میزان نوری که از سطح زمین مسابقه بازتاب می‌شود را اندازه گیری کرده و با توجه به طیف رنگی موجود، مکان تقریبی ربات در زمین مسابقه را تعیین نمود. یافتن موقعیت مکانی ربات در زمین مسابقه، به ربات کمک می‌کند تا در موقعیت‌های مختلف، تاکتیک‌های مناسب‌تری را اتخاذ کند. مثلاً وقتی که ربات به نزدیک دروازه‌ی تیم مقابل رسیده است، بهترین راهکار برای گل زدن این است که به طرف دروازه با تمام قدرت شوت کند، اما وقتی ربات هنوز به نیمه‌ی زمین حریف نرسیده است، شوت کردن توپ ممکن است راهکار مناسبی برای گل زدن نباشد و بلعکس لازم باشد که ربات سعی کند دروازه‌ی خود را از خطر حمله‌ی تیم مقابل محافظت کند.

با توجه به این که توپ این بازی یک منبع نور مانند لامپهای رشته‌ای معمولی یا آتش است، ساده‌ترین راه برای تشخیص توپ، همان سیستمی است که در جلسه‌ی پنجم برای پیدا کردن آتش در ربات آتش نشان معرفی شد که در ادامه مختصراً تشریح می‌شود. سیستم حرکتی ربات به صورت دیفرانسیلی یا همان تانکی است. ربات در حالت عادی وقتی هنوز توپ را تشخیص نداده است، با متوقف نمودن یک موتور، به دور خود می‌چرخد. یکی سنسور نوری معمولی در قسمت جلوی ربات و به سمت روبرو، بر روی آن نصب می‌شود. با یک دور چرخش ربات به دور خود، این سنسور قادر خواهد بود کل زمین مسابقه را پوشش دهد. با توجه به اینکه تنها منبع نوری در زمین مسابقه همان توپ است، پس هرجا که سنسورِ جلوی ربات، نوری را دریافت کند، به این معنی خواهد بود که توپ در راستای مقابل ربات قرار دارد؛ و در نتیجه ربات باید چرخش خود را متوقف کند و با روشن نمودن هر دو موتور مستقیم در همان راستا به طرف توپ حرکت کند. تصاحب توپ، اولین گام برای حمله به سمت دروازه‌ی تیم مقابل است، و تیم‌ها به این موضوع توجه ویژه‌ای نشان داده‌اند، از همین رو روش‌های متفاوتی برای این موضوع تا کنون کشف و مورد استفاده قرار گرفته است. روشی که در بالا شرح داده شد الگوریتم بسیار ساده‌ای است که طبیعتاً کارایی بالایی هم ندارد و در حال حاضر کمتر تیمی با این الگوریتم در مسابقات حاضر می‌شود. بزرگترین مشکل این روش، سرعت پایین آن برای تشخیص توپ و سپس به تصاحب درآوردن آن است. در ادامه با ساختاری آشنا خواهیم شد که کارایی بسیار بالاتری نسبت به این سیستم دارد و در حال حاضر یکی از متداول‌ترین سیستم‌هایی است که در مسابقات مورد استفاده‌ی تیم‌های مختلف قرار می‌گیرد.

در این ساختار، سیستم حرکت ربات به صورت چهار جهته (Omni Directional) است و ربات هیچگونه حرکت چرخشی‌ای ندارد، و همواره در هر شرایطی، جلوی ربات به سمت زمین تیم مقابل است. همانطور که می‌دانیم، وقتی سیستمِ حرکت ربات چهار جهته باشد، ربات بدون اینکه نیاز به چرخش داشته باشد، می‌تواند به هر سمتی که نیاز است حرکت کند. در ادامه به دو سوال زیر در مورد این سیستم پاسخ می‌دهیم:

1- روبات چگونه توپ را تشخیص می‌دهد؟

2- روبات چگونه توپ را به تصاحب خود در می‌آورد؟

در این سیستم، بر دور تا دورِ ربات، سنسور‌های نوری به طوری تعبیه می‌شوند که ربات بتواند بدون چرخش، تمام نقاط زمین را زیر پوشش قرار دهد. در این سیستم ممکن است ده‌ها سنسور نوری معمولی در دور تا دور ربات نصب شود تا به این طریق بتوان مطمئن شد که تمام زمین زیر پوشش چشم‌های ربات قرار می‌گیرد. این سنسورها همگی به میکروکنترلر که پردازنده‌ی مرکزی ربات است متصل شده‌اند. به محض اینکه هر کدام از این سنسور‌ها، نوری دریافت کنند، میکروکنترلر با توجه به محل نصب سنسور بر روی بدنه ربات، جایگاه توپ را در زمین مسابقه مشخص می‌کند. مثلاً اگر سنسوری که در سمت چپ ربات نصب شده است نوری را از توپ دریافت کند، پردازنده تشخیص می‌دهد که توپ در سمت چپ ربات واقع شده است.

در شکل زیر نحوه‌ی نصب سنسور‌های نوری بر روی بدنه‌ی ربات نشان داده شده است.

همان‌طور که می‌بینید، سنسورهای نوری در یک محفظه‌ی تیره رنگی قرار گرفته‌اند که نور فقط از روبه‌رو می تواند وارد این محفظه شود و به سنسور برسد، در حقیقت این کار زاویه‌ی دید سنسور را محدودتر می‌کند. به نظر شما دلیل این عمل چیست؟

اما پیدا کردن توپ در زمین مسابقه، مرحله‌ی اول کار است، در مرحله‌ی بعدی ربات باید سعی کند به سمت توپ حرکت کند و آن را به تصاحب خود در بیاورد.
همان‌طور که گفته شد، همواره جلوی ربات باید به سمت زمین تیم مقابل باشد و ربات هیچ‌گونه حرکت چرخشی‌ای ندارد. در نتیجه ربات برای تصاحب توپ در هر شرایطی، باید سعی کند خود را به پشت توپ برساند، و سپس با حرکت رو به جلو باید توپ را همراه با خود تا زمین تیم مقابل حمل کند تا بتواند در فاصله‌ی مناسبی از دروازه‌ی حریف، توپ را به سمت آن شوت کند. در جلسه‌ی آینده ابتدا با مکانیزمی آشنا می‌شویم که ربات بتواند به کمک آن و بدون اینکه توپ را از خود جدا کند، آن را جابجا کند. سپس با مکانیزم دیگری آشنا خواهیم شد که امکان شوت کردن توپ را برای ربات فراهم می‌سازد. برای طراحی و استفاده از این مکانیزم‌ها قوانین دقیق و محدودیت‌هایی در دفترچه‌‌ی قوانین ذکر شده است که در جلسه‌ی آینده به آن‌ها نیز خواهیم پرداخت.

به دوستان عزیز پیشنهاد می‌کنم برای آشنایی بیشتر با این ربات‌ها و مسابقات آن‌ها، از اینترنت کمک بگیرند و از طریق سایت‌های جستجوگر، فیلم‌ها و عکس‌هایی در این مورد پیدا کنند و ببینند. این امر به درک بهتر موضوعات مطرح شده در جلسات ما بسیار کمک می‌کند.

روبات شامل دو موتور در طرفین خود می باشد، که جهت حرکت به جلو هر دو موتور را روشن می کند، زمان دور زدن به چپ موتور سمت چپ خاموش و موتور سمت راست روشن می شود و برای دور زدن به سمت راست موتور سمت راست خاموش و موتور سمت چپ روشن می شود. البته موتورهای بکار رفته DC موتور بوده و جهت کاهش سرعت و در نتیجه کنترل دقیق تر روبات از موتورهایی با گیربکس سرخود استفاده شده، که قیمت آن در بازار جمهوری تهران 7000 تومان است در صورتی که به این نوع موتور دسترسی ندارید میتوانید از موتورهای اسباب بازی گیربکس دار استفاده کنید، در غیر این صورت بایستی خودتان گیربکس را بسازید دقت داشته باشید که دور نهایی چرخش چرخهای روبات 60 دور بر دقیقه باشد.

برای تشخیص مسیر از دو LED پر نور استفاده شده که سطح مسیر حرکت را روشن می کنند و انعکاس نور به فتو رزیستورهای قرار گرفته در زیر روبات برخورد می کند. اگر روبات روی خط باشد مقدار نور منعکس شده حداقل بوده و در نتیجه مقدار مقاومت آن افزایش میابد و ولتاژ دو سر آن افزایش می یابد و میکروکنترلر از روی این تغییر ولتاژ متوجه وجود خط می گردد.(در غیر این صورت نور منعکس شده زیاد بوده، مقدار مقاومت فتورزییستور کاهش میابد و ولتاژ دوسر آن کاهش میابد.)پس همانطور که ذکر شد میکرو کنترلر تغییرات ولتاژ فتورزیستور را احساس میکند. من برای این کار از مبدل های درونی آنالوگ به دیجیتال میکرو استفاده کردم. البته دو عدد فتورزیستور به همراه  دو LED جهت تشخیص طرفین مسیر استفاده شده.

برنامه روبات به زبان BASIC نوشته شده در محیط BASCOM

.::لیست قطعات مدار روبات::.

 --میکرو کنترلر ATmega8 یک عدد

--آی سی رگولاتور7805 یک عدد

--آی سی ULN2803 یک عدد

--موتور 5 ولتی با گیربکس و دور بر دقیقه 60 دو عدد

--رله 5 ولتی دو عدد

--دیود 1N4001 دو عدد

--مقاومت 10کیلو اهمی دو عدد

--مقاومت 330 اهمی دو عدد

--فتورزیستور کوچک دو عدد

--دیود نورانی سفید پر نور دو عدد

--خازن 330 میکروفاراد دو عدد

--برد هزار سوراخ 11.5 در 6.5 سانتی متر

.::لیست قطعات مکانیک روبات::.

--چرخ ماشین اسباب بازی کوچک دو عدد

--فولی ضبط صوت جهت چرخ وسط یک عدد

--پیچ اسپیسر (Spacer) سه سانتی به همراه مهره چهار عدد

--ترمینال برق چهار خانه یک عدد

--تخته سه لا 12 در 12 سانتی متر

مراحل ساخت مکانیک روبات

رشد روز افزون دانش بشری انسانها را با دست آوردها و علوم جدیدی آشنا می‌سازد که قبل از آن شاید تنها ریشه در تخیل داشت رباتیک یکی از تخیلات انسانی است که کم کم پا به عرصه واقعیت نهاده و زندگی بشری را دست خوش تغییرات شگرفی خواهد کرد.

از آنجایی که موسسه اطلاع رسانی تبیان سعی دارد همچون بقیه زمینه‌ها از پیشتازان عرصه علم و فناوری نیز باشد فعالیت در این بخش را لازم دانستیم

قوانین رباتیک:

کلمه ربات اولین بار توسط Karel Capek  نویسنده نمایشنامه R.U.R روبات‌های جهانی روسیه در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی (robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.

در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بودن و دارا بودن نقاط ضعف و قوت یک انسان معمولی ، یک انسان دارای قدرت بسیار زیادی بود که در پایان نمایش نامه برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد البته لازم به ذکر است که پیش از آن یونانیان نیز مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه ماشینی بوده که ما امروزه ان را ربات می‌نامیم.

تعریف امروزه ربات از نظر عوام مردم وسیله ای است که اعمالی هوشمند شبیه انسان انجام می‌دهد در حالی که فرهنگ وبستر ربات را این‌گونه تعریف می‌کند:"یک دستگاه یا وسیله خودکاری که قادر به انجام اعمالی است که معمولا به انسان‌ها نسبت داده می شود و یا مجهز به قابلیتی است که شبیه هوش بشری است".

در این راستا دانشمندان سعی بر آن دارند ربات‌هایی بسازند که به طرق مختلف نیاز ‌های انسان‌ را براورده سازند و در نهایت به رباتی با قابلیت ‌های کامل یک انسان برسند

ربات‌ها دارای سه قسمت اصلی هستند:

• مغز که معمولاً یک کامپیوتر است

•  محرک و بخش مکانیکی شامل موتور، پیستون، تسمه، چرخ‌ها، چرخ دنده‌ها و …

• سنسور که می‌تواند از انواع بینایی، صوتی، تعیین دما، تشخیص نور، تماسی یا حرکتی باشد.

بر اساس این سه قانون و سه قسمت ذکر شده به معرفی انواع ربات‌ها ، بررسی عملکرد آنها ، اخبار مسابقات ، تحلیل پیشرفت و آموزش آنها خواهیم پرداخت ، امید است در این قسمت نیز همچون بخش‌‌های دیگر با پیشنهادات و انتقادات سازنده خود، ما را یاری نمایید.

دانشگاه صنعتی امیر کبیر برگزار میکند ...

امسال نیز مانند سال گذشته شاهد تجربه ی بسیار خوب مسابقه دانشگاه صنعتی امیر کبیر (AUT CUP) خواهیم بود . این مسابقه در سال پیش با شرکت 1700 شرکت کننده در قالب 370 تیم در 7 لیگ مختلف و بازتابهای رسانه ای و مطبوعاتی گسترده آن در کنار گستردگی استقبال بازدیدکنندگان عام و متخصصین و تحسین عمومی استانداردهای رعایت شده در این مسابقات برای مسولین دانشگاه بسیار انگیزه بخش بود و باعث شد برای مرتبه ی دوم این تجربه ی باشکوه را تکرار نمایند .

برگزاری این مسابقه از تاریخ 27 تا 30 مهرماه 1389 می باشد و شرکت کنندگان می بایست تا تاریخ 31 شهریور ماه پیش ثبت نام خود را از طریق سایت مسابقات تکمیل کنند .

مسابقه در لینگ های زیر برگزار میگردد :

• روبات های مین یاب
• روبات های زیر دریای
• روبات های پرنده
• ماشین های شیمیایی
• ریز روبات ها (میکرو ماوس)
• روبات های نقاش (مترینگ)
• شبیه سازی عامل های هوشمند تجارت الکترونیک
• مسابقات یادگیری تقویتی
• روبات های نمایشی
• روبات های مریخ نورد
• روبات های فوتبالیست سایز کوچک
• روبات های انسان نما
• روبات های امدادگر واقعی
• روبات ای خانگی
• روبات های استاندارد صنعتی
• فوتبالیست دانش آموزی
• شبیه سازی فوتبال
• شبیه سازی امداد

برخی از اخبار مهم مسابقات :

• جناب آقای دکتر رهایی  ریاست محترم  دانشگاه صنعتی امیر کبیر در جلسه سه شنبه مورخ 26 مرداد ماه 1389 دستور صدور مجوز تحصیل در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد، ویژه ی شرکت کنندگان تیم های رتبه نخست لیگ های مسابقات جام دانشگاه صنعتی امیر کبیر 2010 را در قالب طرح جذب نخبگان علمی به دانشگاه صنعتی امیر کبیر صادر نمودند.
• تمامی تیم ها موظفند قبل از هرگونه اقدام برای پیش ثبت نام یا ارسال توضیحات فنی تیم خود، با مراجعه به قسمت ثبت نام بخش سوالات متداول از آخرین اخبار و نکات مربوط به ثبت نام آگاهی یابند. بدیهی است عواقب ناشی از هرگونه بی اطلاعی نسبت به اطلاعات درج شده در این بخش بر عهده خود تیم ها خواهد بود.