ربات آواربردار

از ویکی خرد

چکیده

یکی از بزرگترین مشکلات جابه‌جایی ربات‌ها در محل حادثه، موانع و آواری‌است که بر سر راه آن​‌ها قرار می‌گیرد و عبور و مرور آن‌ها را با مشکل رو​به​رو می‌کند. در نتیجه به منظور سهولت در حرکت همه‌ی ربات‌ها، ربات آواربردار با وظیفه‌ی جابه​جایی موانع در مسیر حرکت ربات​ها طراحی و ساخته شد. ربات آواربردار متشکل از قسمت​های مختلفی به شرح مختصر زیر است

سیستم حرکتی

سیستم کنترلی

الف) بازوها انجام عملیات آواربرداری تنها به کمک بازو‌های قدرتمندی ممکن است که نه تنها باید قابلیت بلند کردن جرم​های زیاد را داشته باشند، بلکه بعد از بلندکردن آن​ها هم​چنان در تعادل وزنی بوده و باعث واژگونی ربات نگردد. ب)بدنه اضافه شدن وزن آوار به وزن بازوی متصل به بدنه، احتمال از هم گسیختگی بدنه را افزایش می‌دهد. برآورد نیرویی وارد شده به شاسی اصلی از طریق بازو، نشان‌دهنده‌ی فشار بالا روی شاسی است. بنابراین انتخاب جنس اصلی بدنه از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به امکانات و ابزار آلات در اختیار و البته هزینه‌ی موردنیاز تهیه​ی مواد، مصالح زیر به​عنوان جنس بدنه‌ی اصلی در نظر گرفته شد. آهن چوب MDF پلکسی استفاده از فلزاتی مانند آهن به دلیل شکل‌پذیری خود، لزوم استفاده از صفحات قطور آن‌را ایجاب می‌کرد. بنابراین استفاده از فلزات به دلیل دشواری ساخت و وزن بالا، در اولویت آخر قرار گرفت. کارایی پلکسی نیز از نظر قدرت تحمل وزن بالا و هزینه‌ی بالا، به دلیل بزرگی سطح در مقایسه با چوب، پایین‌تر برآورد شد. بنابراین چوب MDF به عنوان بهترین ماده‌ی در اختیار، برای ساختمان بدنه‌ی ربات استفاده شد. اما هم‌چنان احتمال شکستگی ربات از محل اتصال بازو به بدنه، خطر بزرگی برای ربات به حساب می‌آمد.‌استفاده از دو صفحه‌ی دوار و جاگذاری چند هرزگرد در بین آن‌ها و اتصال مستقیم بازو به صفحه‌ی دوارِ بالایی، احتمال شکستگی را با درصد بالایی کاهش داده و قابلیت دوران را برای بازو فراهم آورده است. تا حرکت بازو محدود به یک ناحیه نباشد. به منظور جلوگیری از واژگونی ربات از طرفین بازو به انتهای بدنه انتقال یافت.

ج) سیستم حرکتی

با توجه به وظیفه‌ی محول به ربات آواربردار، اهمیت سیستم حرکتی بسیار بالا خواهد بود. احتمال روبه‌رویی با موانع بسیار بزرگ و نیاز به جابه‌جایی از روی سطوح شیب‌داری مانند پله‌ها، علت اصلی نیاز به استفاده از سیستم حرکتی خاص برای ربات آواربردار است. با استفاده از مکانیزم اهرم‌بندی، برای بلند‌شدن دو چرخ جلو و حرکت رو به بالای آن‌ها، مشکل اصلی حرکت چرخ‌ها از روی موانع حل شد. و برای جلوگیری از آسیب‌دیدگی چرخ‌ها، جک‌هایی روی پایه‌های چرخ‌ها تعبیه شد.

د) سیستم کنترلی

بزرگ‌ترین مانع برای عملیات امداد و نجات، وجود آوار است. ربات آواربردار وظیفه‌ی عبور از آوار و انجام عملیات آوار برداری را بر عهده دارد. عبور از موانع و حرکت بازوها مستلزم راه‌اندازی موتورهای DC خطی و دورانی است. این موتورها به‌وسیله‌ی درایورهای مختلفی راه‌اندازی می‌شوند که در این پروژه از رله برای راه‌اندازی موتورها استفاده می‌شود. هر رله می‌تواند موتور را در یک جهت راه‌اندازی کند. بدین‌ترتیب از دو رله برای راه‌اندازی یک موتور در دو جهت استفاده می‌شود. برای راه‌اندازی رله باید جریان از دو پایه‌ی متصل به سیم‌پیچ داخل رله (بوبین) بگذرد. با گذر جریان، سیم‌پیچ القا شده و اتصال فلزی از پایه‌ی Normally Close به پایه‌ی Normally Openهدایت‌شده و جریان بزرگ‌تری از پایه‌ی Normally Open به پایه‌ی‌منتقل می‌کند. به‌دلیل اینکه سیم‌پیچ برای راه‌اندازی به جریان 20 تا 100 میلی‌آمپر نیاز دارد و معمولا میکروکنترلر نمی‌تواند این جریان را برای رله تامین کند، از ترانزیستور برای اتصال بوبین به میکروکنترلر استفاده می‌شود. ترانزیستور جریان را از میکروکنترلر می‌گیرد و تقویت می‌کند. سپس این جریان تقویت‌شده را به سیم‌پیچ رله می‌دهد. در ربات آوار بردار به دلیل جریان‌کشی بالا، از رله‌های 12 ولتی استفاده می‌شود. این ربات با دوربینی که بر‌روی آن نصب شده است، تصاویر محل حادثه را گرفته و برای سامانه‌ی هوشمند کنترل مرکزی می‌فرستد. بدین‌ترتیب امکان کنترل دستی را فراهم می‌آورد. به‌منظور کنترل دستی (Manual)، در ارتباط میان میکرو‌کنترلر و سرور کنترل کننده از ماژول وایرلس کنترل‌کننده‌یXbee و از پروتکل ارتباط سریال USART استفاده شده‌است. همانطور که در بخش تئوری توضیح داده‌شد، Xbee دارای دو پایه‌ی TX و RX است. اطلاعات حالتی که ربات باید در آن قرار بگیرد به صورت بیت‌های متوالی و با فواصل زمانی مشخص (Baud rate)، XE450توسط TX فرستاده و توسط RX دریافت می‌شود.

عکس سالید ربات آور بردار

اعضای گروه

زهرا بادامچی

یاسمین چهره زاد

نیوشا حاج هاشمی

نسترن عالمگیر

آیدا قلی بور