طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی

روند طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی

با توجه به پیشرفت تکنولوژی و تمایل بشریت به تسریع تمامی فرآیندهای روزمره، رباتیک به عنوان قدرتمندترین صنعت پیش‌رو  می‌تواند این بخش از خواسته‌های انسان‌ها را به بهترین صورت به انجام رساند. در همین راستا بسیاری از دانشجویان عصر جدید تمایل فراوانی به یادگیری و پیاده‌سازی سیستم‎‌های رباتیک در رشته‌های مختلف دارند. ما در این مقاله قصد داریم تمامی مراحل طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی را به‌طور مختصر شر ح دهیم.


# تعریف مسئله؛ طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی

    • مشخص کردن هدف طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی
    • شناسایی نیازها

تصور کنید با یکی از دو موقعیت زیر روبه‌رو شده اید؛

  1. پروژه ای برای شما تعریف می‌شود که قصد ساخت یک باغ وحش رباتیک را دارد. در این باغ وحش برای هر ربات حیوان‌نما یک سناریوی حرکتی تعریف می‌شود. مثلا با نزدیک شدن به هر ربات، سر یا دهان ربات حرکت کند یا برای جلب توجه افرادی که در فاصله‌ی دورتری از او قرار دارند صدای مخصوص خود را دربیاورد .
  2. پروژه‌ی دیگری را درنظر بگیرید که یک فروشگاه حیوانات خانگی قصد دارد سیستم رسیدگی به حیوانات را رباتیک کند. در این سیستم جابجایی قفس حیوانات مختلف و سیستم تغذیه حیوانات کاملا رباتیک انجام می‌شود.

طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی-2

در مقابل چنین پروژه هایی پیشنهاد ما نمونه سازی در ابعاد کوچکتر است. این کار می‌تواند ریسک کار شما را به شدت کاهش دهد. قبل از طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی باید تمام مشکلاتی که ممکن است در مسیر ساخت بوجود بیاید را پیش‌بینی و مکتوب کنید و راه‌حلی برای هر مشکل بیابید.


# تحقیق و طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی

    • جمع آوری اطلاعات
    • شناسایی جزئیات طراحی که باید مورد رضایت مشتری باشد
    • شناسایی راهکارهای بهینه‌ی طراحی 
    • طراحی یک ساختار مناسب برای طرح اولیه

نوشتن این جزییات به شما کمک می‌کند تا یک طراحی خوب و بی نقص داشته باشید. در ابتدای کار باید مشخص کنید که به چه اطلاعاتی نیاز دارید. این بخش می‌تواند برای هر پروژه‌ای متفاوت با پروژه‌ی دیگر باشد. و البته به میزان اطلاعات و دانش شخصی شما نیز بستگی دارد.

ما برای تسهیل این روند جدولی از مجموعه سوالاتی که منجر به جمع‌آوری اطلاعات می‌شود برای شما ارائه کرده‌ایم که به کمک آن می‌توانید اطلاعات موردنیازتان را تهیه کنید؛

 

1.عملکرد ربات

(این ربات چه کارهایی انجام می‌دهد؟)

  1. حرکت ربات در محیط کارش

    • ربات در محیط کارش چگونه حرکت می‌کند؟
    • اگر محیط کار ربات تغییر کند؛ بازهم توانایی حرکت خواهد داشت؟
  2. بکارگیری اشیا بیرونی

    • ربات در محیط کارش چگونه اشیا دیگر را بکار می‌گیرد؟
    • آیا یک ربات، می تواند همزمان چند شی را بکار گیرد
      ؟
  3. منبع تامین انرژی

    • انرژی ربات از چه طریقی تامین می‌شود؟
    • آیا ربات می‌تواند بیش از یک منبع انرژی داشته باشد؟
  4. هوش ربات

    • ربات چگونه فکر می‌کند؟
    • اینکه ربات”فکر می‌کند” یعنی چه؟
  5. حس کردن

    • ربات چگونه می فهمید که چه چیزهایی در محیط کارش وجود دارد؟
    • اگر محیط کار ربات تغییر کند آیا بازهم می تواند محیط جدید را تشخیص دهد؟

2.اجزای ظاهری ربات

ربات چه شکلی است؟
دلیل انتخاب این شکل را می‌دانید؟

  1. شکل‌ و فرم ربات، بررسی ویژگی‌های؛

    • زیبایی شناسی
    • ارگونومی
    • استحکام
    • انعطاف پذیری
    • ایمنی
  2. شکل نهایی و رنگ ربات، بررسی ویژگی‌های؛

    • زیبایی شناسی
    • مکانیکی
    • نوری
    • حرارتی
    • استحکام
    • و …

3.موادی مناسب طراحی

  1. خواص یک ماده مناسب بودن آن را برای طراحی تعیین می‌کند. انواع مختلفی از مواد وجود دارد که می توانند در ساخت ربات مورد استفاده قرار گیرند.
    • قدرت، سختی،استقامت، تراکم
    • دوام
    • کیفیت زیبایی شناسی شامل؛ رنگ، بافت سطح، الگو
  2. هزینه مواد اولیه و موجود بودن‌شان در بازار نیز پارامترهای مهمی هستندکه باید مدنظر قرار دهید.

4.انتخاب روش ساخت مناسب طراحی

  1. تکنیک‌های ساخت شامل؛
    • برش و خمکاری
    • ساخت و مونتاژ اجزا
    • قالب گیری
    • ریخته گری
  2. هر قطعه می تواند تنها در بخش‌های محدودی مورد استفاده قرار گیرد. از پارامترهای تاثیرگذار بر این بخش شامل؛
    • روش ساخت
    • میزان دسترسی به امکانات تولیدی
    • مهارت نیروی کار

5.تاثیرات زیست محیطی و اجتماعی

  1. بکارگیری و ازبین بردن هر محصول می‌تواند فواید و مضرات فراوانی برای محیط زیست داشته باشد. بنابراین شما به‌عنوان یک طراح در قبال این مزایا و مضرات مسئولیت دارید. توجه به پارامترهای زیر بسیار مهم است؛
    • عوامل مربوط سلامتی
    • نکات ایمنی
    • آلودگی‌های صوتی
    • آلودگی‌های بویایی
    • و….

جمع‌آوری اطلاعات می‌تواند شامل؛ خواندن، شنیدن، مصاحبه و مشاهده‌ نمونه‌های مشابه باشد. مشخصات، در واقع توصیف تمامی جزئیات مسئله است که باید برای آن‌‌ را‍‌ه‌حل ارائه نمود.


# نمونه سازی

    • کنترل طراحی
    • عیب یابی و اصلاح فایل‌ها
    • نمونه سازی

قبل از بررسی هر مشکل به صورت جداگانه؛ بهتر است حداقل چند راه‌حل برای اصلاح آن‌ پیدا کنید. نکات و یادداشت‌هایی که قبلا تهیه کرده‌اید در این مرحله بسیار به‌کارتان خواهد آمد. بهتر است از کل طرح پرینت بگیرید و بخش‌هایی از کار که نیاز به اصلاح دارند را علامت‌گذاری کنید.

طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی-3

پس از اصلاح فایل‌های طراحی حالا باید یک نمونه‎‌ی اولیه از طرح‌تان بسازید.  بهتر است یک جدول زمان‌بندی نیز تهیه کنید و پیش بینی خود را از مدت زمانی که هر بخش از کار نیاز دارد و زمان واقعی آن در این جدول یادداشت کنید. تا در مراحل بعدی به یک زمان‌بندی دقیق دست یابید.

کاملا طبیعی است اگر پس از ساخت نمونه‌ی اولیه بفهمید که باید تغییرات یا اصلاحات بیشتری در طراحی‌های خود اعمال کنید تا در پروسه تولید به مشکل نخورید. اطمینان پیدا کنید که تمامی اصلاحات در فایل‌های طراحی اعمال شود.


جهت دریافت مشاوره رایگان در خصوص طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی کلیک کنید.


# برنامه‌نویسی و تست ربات

    • برنامه نویسی
    • تست عملکرد
    • فرآیند برنامه‌ریزی ربات

پس از تکمیل نمونه‌ی اولیه‌ی ربات؛ حالا نوبت به تست عملکرد آن است. در این مرحله شما باید قسمت الکترونیکی ربات را تکمیل کنید. قطعات الکترونیکی همچون رله‌، پتانسیومتر‌، سوئیچ ضربه‌ای و سنسورها می‌توانند هوش ربات شما را افزایش دهند. همچنین شما می توانید از PLC برای کنترل ربات استفاده کنید. این کار شما را راحت‌تر خواهد کرد.

همزمان با پیشرفت پروژه در مرحله‌ی برنامه نویسی، تست از ربات نیز انجام می شود. اصلاحات حرکتی ربات همزمان با برنامه نویسی قابل اجراست. پس از انجام اصلاحات بهتر است یک بازبینی نهایی روی کار داشته باشید تا موردی از قلم نیفتاده باشد. در ادامه سوالاتی که باید در این مرحله پرسیده شود لیست می کنیم؛

  • دقت طراحی چقدر است؟

  • ظرافت در طراحی تا چه حد رعایت شده است؟

  • آیا ربات از ایمنی لازم برخوردار است؟

  • تا چه حد زمان‌های پیش‌بینی شده منطبق بر زمان واقعی است؟

  • پیچیدگی‌های روش ساخت قابل کاهش هستند؟

  • مواد اولیه تا چه حد مناسب این پروژه بوده‌اند؟

  • برآورد قیمت‌ها تا چه حد منطبق بر واقعیت بوده است؟

  • برای بهبود فرآیند طراحی و ساخت ربات آزمایشگاهی چه راهکارهایی وجود دارد؟