روبوت عنكبوتي بثماني أرجل

المشكلة

تؤدي العجلات أداءً ممتازًا على الأسفلت، لكنها تُخفق على الرمال والركام. وتحتاج مناطق كالبادية الأردنية ومواقع الأنقاض بعد الزلازل إلى وسيلة تنقّل لا تتطلب سطحًا مستويًا. ويُعدّ المشي على الأرجل الحل الطبيعي، غير أن الروبوتات ذات الأرجل تحتاج عادةً إلى محرك لكل مفصل وإلى حسابات معقدة. أما آلية ثيو يانسن فتوفّر مشية شبه طبيعية بمحرك واحد ومفاصل ميكانيكية بحتة، فتحقق نتيجة مقاربة بجزء يسير من التكلفة والتعقيد.

كيف يعمل

1. الدورانيولّد محركان مسنّنان على جانبي الهيكل الحركة الدورانية.
2. النقلتنقل مجموعة من المسنّنات الدوران وتوزعه على مجموعتي الأرجل.
3. التحويلتحوّل وصلات يانسن الدوران إلى مسار بيضاوي يحاكي خطوة القدم.
4. التزامنيضمن تعاكس أطوار المجموعات ملامسة أربع أرجل للأرض في جميع الأوقات.
5. التوجيهيؤدي تفاوت سرعة المحركين إلى انعطاف الروبوت يمينًا أو يسارًا.
6. التحكمتحوّل وحدة استقبال لاسلكية أوامر جهاز التحكم إلى سرعات للمحركين.

مميزات المشروع

• مشروع ميكانيكي ذو طابع بصري، إذ تلفت الحركة ذاتها انتباه لجنة المناقشة.
• يُثبت فهم علم الحركة (الكينماتيكا) والوصلات الميكانيكية، لا البرمجة فقط.
• يسير على الرمل والحصى في مواقع تعلق فيها العجلات، وهي نتيجة يمكن اختبارها أمام اللجنة.
• قابل للتطوير بإضافة كاميرا أو حساسات مسافة لتفادي العوائق.
• الآلية معروفة ومفتوحة المصدر، فالمراجع متوفرة ونتيجة التنفيذ مضمونة.

التحديات المتوقعة

فيما يلي أبرز العقبات المتوقعة في أثناء التنفيذ، نعرضها بوضوح لتكون على بيّنة منها قبل البدء.

• دقة قص الوصلات، إذ يُفسد خطأ بمقدار ملّيمتر واحد في طول الوصلة المشية بأكملها.
• خلوص المفاصل: فالضيق يُعيق الحركة، والاتساع يسبب الترنّح.
• توزيع الوزن، إذ يجب أن تكون البطارية واللوحة قريبتين من المركز، وإلا انقلب الروبوت.
• عزم المحركات، إذ يتوقف الروبوت تحت حمله إذا كان العزم أقل من اللازم.
• يسحب الروبوت عند بدء الحركة تيارًا يفوق المتوقع بكثير.

نقدّم لك حلًا لكل منها ضمن الاستشارة.

أسئلة اللجنة المتوقعة

يُستحسن إعداد إجاباتك عنها مسبقًا، إذ تتكرر هذه الأسئلة لدى لجان المناقشة في المشاريع المماثلة.

1. لماذا اختيرت آلية ثيو يانسن بدلًا من الأرجل التي تعمل بمحرك سيرفو لكل مفصل؟
2. كيف حُسبت أطوال الوصلات؟ وما أثر أي خطأ فيها في المشية؟
3. كيف تتزامن الأرجل الثماني بمحركين فقط؟
4. ما أقصى ميلان أو عائق يستطيع الروبوت تجاوزه؟ وكيف اختُبر ذلك؟

تدرّب على المناقشة سؤالًا سؤالًا