نظام التحكم
- نظام التحكم ذو مسار مفتوح (Open loop control system).
- نظام التحكم ذو مسار مغلق (Closed loop control system).
- أما في نظام التحكم ذي المسار المغلق فإن عملية التحكم تأخذ في الاعتبار واقع مخرجات النظام بالإضافة إلى مدخلات النظام، وذلك من خلال دائرة تغذية راجعة (Feedback)، ويعطي الشكل الآتي رسماً توضيحياً لنموذج نظام التحكم ذي المسار المغلق، ويلاحظ أن الدائرة في يمين الشكل يدخل إليها إشارتان: أحدهما تحمل علامة (+)، والأخرى تحمل علامة (-)، والمقصود هنا أنه يتم المقارنة بين الإشارتين، الأولى تمثل قيمة مدخلة، والثانية ناتجة من دائرة التغذية الراجعة.
- وبناءً على هذه المقارنة ترسل إشارة إلى النظام المتحكم به من خلال المتحكم لينفذ عملاً محدداً بصورة معينة.
المكونات الرئيسة للروبوت
- النظام الميكانيكي، ويكون جسم الروبوت، ويندرج تحت هذا النظام الأنظمة الفرعية التالية:
- نظام الحركة والتنقل: وفي معظم التطبيقات الصناعية يكون جسم الروبوت ثابتاً، وتقتصر الحركة على الذراع وعلى قبضة اليد. ولكن عند الحاجة إلى أن يتحرك الروبوت وأن ينتقل من مكان إلى آخر فتكون الحركة إما على عجلات، مثل العربات، أو على أطراف متحركة، مثل الأرجل والأقدام. وتمتاز الحركة بوساطة الأطراف في إمكانية الصعود على الدرج أو العقبات، أو النزول عنها.
- ذراع (Arm - Manipulator): وتعد هذه الوحدة من المكونات الرئيسة في أي روبوت، الذي وظيفته إيصال النهاية الفاعلة للروبوت إلى الموقع الصحيح، وعادة يصنف الذراع بحسب عدد درجات حرية الحركة للذراع، وأفضلها ما يتمتع بعدد 6 درجات لحرية الحركة، وهي ثلاث درجات للحركة المستقيمة في الاحداثيات س، ص، ع. وثلاث درجات للحركة الدائرية حول المحاور: س، ص، ع. ويبين الشكل التالي بعض النماذج والأشكال المتنوعة لذراع الروبوت.
- نظام القيادة والتحريك (Actuators): وظيفته العمل كمصدر لحركة الذراع أو العجلات ومنها الرافعات الهيدروليكية والهوائية والعضلات الصناعية والمحركات الكهربية التي تحتاج إلى محفزات (Drivers) لتغذيتها بالطاقة الكافية، مثل: إلكترونيات القوى (الثايرستور - ترانزستور دارلنجتون - H-Bridge).
- نظام الحاسب والتحكم: وهي وحدة التحكم المركزية أو المعالج (Controller)، وهو العقل المدبر في الروبوت الذي يقوم بتنفيذ برامج التشغيل، والتحكم في مكونات الروبوت الأخرى، وظيفتها التنظيم والسيطرة ومعالجة البيانات المدخلة وإعطاء الأوامر (لتحريك مفصل ذراع آلي أو محرك). وغالباً تدخل المتحكمات أو المعالجات الدقيقة في بناء نظام الحاسب، بالإضافة إلى الذاكرة، ووحدات إدخال وإخراج، مع بيئة برمجة مناسبة.
- نظام الاستشعار والحساسات وأجهزة الإدخال: يختلف نظام الاستشعار في الروبوت بحسب غرض الروبوت والمهام التي يقوم بها. وأحياناً تحتاج الإشارة القادمة من الحساسات إلى معالجة أولية وتكييف للإشارة (Signal Conditioning) بوساطة قطع إلكترونية قبل قراءتها بوساطة نظام الحاسب أو المتحكم الدقيق.
- البرمجة وواجهة المستخدم: تستخدم برمجيات خاصة ولغات برمجة متنوعة لتطوير برامج تهدف للسيطرة والتحكم بحركات الروبوت وإحداث سلسلة من الحركات والتأثيرات المتناسقة أو المرجوة وقد تُصمم واجهة للمستخدم تؤمن له التفاعل مع الروبوت، وذلك باستخدام أيقونات وصور رسومية تمثل عناصر تحكم.
- مزود الطاقة: هو المسؤول عن إمداد وتغذية مكونات الروبوت بالطاقة الكهربائية، وتوجد في العديد من الروبوتات على شكل البطاريات بالإضافة إلى أدوات وأجهزة الشحن، ومن أمثلتها الخلايا الشمسية المربوطة بمحولات الطاقة لإعادة شحن البطاريات.
الأذرع الروبوتية
- الذراع الديكارتي Cartesian أو الخطي: يتحرك الروبوت وفق ثلاثة محاور خطية متعامدة (X,Y,Z). ويستخدم عادة لحمل ونقل الأوزان الثقيلة من مكان إلى آخر، وتتميز بسهولة التحكم.
- الأسطواني Cylindrical: يتحرك الروبوت وفق نظام الإحداثيات الأسطوانية (R, Θ, Z). ويستخدم عادة في عمليات التجميع واللحام بالنقطة وصب المعادن.
- القطبي أو الكروي Spherical: ومثال عليه الروبوت "يونيميت"، ويتحرك الروبوت وفق نظام الإحداثيات الكروية (Φ, Θ, R)، ويستخدم لحمل قطع الآلات وتركيبها واللحام بالنقطة والقوس وصب المعادن.
- المفصلي Articulated: يتم التحكم بوضعية الروبوت بثلاث زوايا. يشبه هذا النوع في حركته يد الإنسان، وهو متعدد الاستخدامات وأكثر الروبوتات انتشاراً، إلا أنه أصعبها برمجياً، ويستخدم لأغراض التصنيع والتجميع واللحام بالغاز واللحام بالقوس الكهربائي والطلاء بالبخ الحراري.
- الذراع المفصلي المطاوع الانتقائي (SCARA: selective compliance articulated robot arm):
لغات برمجة الروبوت
- لغة البرمجة (VAL: Variable Assembly…