الخطوات التي يمكن للإنسان تنفيذها في الفترة القادمة حتى يتقن مجال الروبوتكس ويتمكن من التميز فيه.
ويمكن تلخيص الموضوع في الآتي:
Arduino
الأردوينو لوحة مفتوحة المصدر (أي يمكن الاطلاع على التصاميم والشفرات البرمجية الخاصة بها والتعديل عليها أيضًا). أنصح جدًا بتعلم وإتقان برمجة الأردوينو، لأنه سيساعدك كثيرًا في مجال الروبوتكس ويسهّل عليك الطريق بشكل كبير، إذ يحتوي على مكتبات لمجموعة ممتازة وكبيرة من الحساسات المختلفة المستخدمة في مجال الروبوتكس مثل:
ultrasonic، line following، IR، gyroscope، GSM، GPS، إضافة إلى جميع أنواع المحركات المستخدمة في تصنيع الروبوتات، وبطريقة بسيطة دون الحاجة إلى التعمق الكبير في الإلكترونيات، كما أن برمجته سهلة جدًا.
Raspberry Pi
وهي أيضًا من أشهر لوحات التطوير، ومهمة جدًا في مجال الروبوتكس؛ لأنها تخدمك بشكل ممتاز في مجال الذكاء الاصطناعي، ويمكن برمجتها باستخدام لغة بايثون، وهي لغة سهلة وقريبة من اللغة الإنجليزية، كما أن عدد المطورين العاملين عليها كبير، لذلك يمكن إيجاد دعم لأي مشكلة عبر الإنترنت.
Wireless Technologies
جزء كبير جدًا من تطبيقات الروبوتات المتنقلة (Mobile Robots) يحتاج إلى أنظمة اتصال لاسلكي، سواء لتمثيل موقع الروبوت على الخريطة أو لنقل بيانات معينة حسب المهمة التي يؤديها الروبوت. لذلك فإن الإلمام بهذا المجال سيساعدك في تنفيذ روبوتات مميزة.
MATLAB
من أهم المنصات المستخدمة في محاكاة أنظمة الروبوتات على مختلف المستويات. فإذا تحدثنا عن التحليل الرياضي باستخدام RVC Toolbox، فمن الممكن إيجاد:
Forward Kinematics، Inverse Kinematics، Forces، Torques، وغيرها من أنواع التحليل التي يمكن تنفيذها كخطوة أولى ضمن اختيار مكونات النظام.
بالإضافة إلى Simulink، الذي يتيح إمكانية بناء الروبوت الذي تم تحليله سابقًا باستخدام MATLAB، وإخراجه كنموذج روبوت ثلاثي الأبعاد يمكن تحريكه وتطويره وتحسينه، مع اكتشاف المشكلات ومعالجتها.
LABVIEW
برنامج يتيح لك القدرة على بناء واجهات رسومية للتعامل مع الروبوت، مثل تطبيقات سطح المكتب (Desktop Applications)، بحيث يمكنك إرسال أوامر للروبوت أو استقبال بيانات منه وعرضها في الزمن الحقيقي (Real Time). فعلى سبيل المثال، يمكن تنفيذ ساحة العمل (Arena) التي تحدثنا عنها في الجزء الثامن باستخدام هذا البرنامج، ورؤية موقع الروبوت لحظة بلحظة.
Power Circuits Solutions
من أهم المشكلات التي تواجه الأنظمة المعتمدة على البطاريات مشكلة استقرار وجودة أنظمة الطاقة المغذية للنظام. وعلى الرغم من وجود دوائر طاقة جاهزة، فإن معرفتك بهذا الجانب ستساعدك على تحقيق نتائج ممتازة من حيث استهلاك الطاقة. حاليًا تتجه الأنظمة نحو أوضاع توفير الطاقة مثل: Sleep Mode و Deep Sleep Mode، وهدفها تحقيق أكبر قدر ممكن من توفير الطاقة حتى يعمل النظام لأطول فترة ممكنة.
Mechanical Platform Design
يظل التصميم الميكانيكي مشكلة حقيقية تواجه مهندسي الروبوتات، خاصةً الذين يكون تخصصهم الأساسي في الإلكترونيات أو في مجالات لا تركز كثيرًا على الجوانب الميكانيكية. ورغم وجود هياكل جاهزة، وأنا أنصح بها خصوصًا للمبتدئين في تصميم الروبوتات، فإن تعلم تصميم الهياكل الميكانيكية أمر مهم، وهو خطوة ممتازة نحو تنفيذ منتجات حقيقية في هذا المجال.
Basics of Electronics
من المهم جدًا أن يكون لدينا فهم جيد لمجال الإلكترونيات، ومعرفة المكونات وطريقة فحصها وتوصيلها، ومن الأفضل أيضًا معرفة البدائل المتاحة لها. هذا يمنح المصمم ثقة وحلولًا مميزة، لأن الأعطال قد تحدث أثناء العمل، وبالتالي نحتاج إلى توفير بدائل مناسبة.
Team Work
مجال الروبوتكس مجال متشعب يجمع معارف وتخصصات مختلفة، لذلك فإن امتلاك مهارة العمل ضمن فريق يوفر الكثير من الجهد، لأنه من الصعب تنفيذ جميع أجزاء الروبوت اعتمادًا على معرفة شخص واحد فقط. قد يكون ذلك ممكنًا، ولكن العمل ضمن فريق أفضل (رأي شخصي).
Mobile & Web Development
إذا كانت لديك معرفة ولو بسيطة بتصميم وتطوير تطبيقات الهواتف أو صفحات الويب، فذلك يمنحك ميزة إضافية وقدرة على بناء أنظمة روبوتات ذكية قادرة على تنفيذ مهام معقدة.
Control
مجال التحكم يخدم بشكل ممتاز في تصميم الروبوتات وتحليلها رياضيًا، خاصة فيما يتعلق بالاتزان ومعالجة المشكلات المختلفة باستخدام دوائر مثل PID وغيرها.
Computer Vision & AI
يُعد الإبصار الحاسوبي والذكاء الاصطناعي من أهم المواضيع في تصميم الروبوتات التي تقوم بمهام معقدة أو التي تتعلم من البيئة المحيطة بها، وكذلك الروبوتات التي تتعامل مع الإنسان بشكل مباشر وتحاكي سلوكه مثل الروبوتات الشبيهة بالبشر (Humanoid Robots).
لا تزال هناك العديد من التوصيات في هذا المجال، ولكن هذا ما تيسر لنا تقديمه في الوقت الحالي.
تصنيفات الروبوتات كثيرة جدًا، وليس بالإمكان حصرها جميعًا، لذلك سنأخذ صورة عامة عن أنواع الروبوتات.
Classification by Degrees of Freedom
من المعلوم أن أي جسم حتى يتحرك في الفراغ يحتاج إلى ست درجات حرية. وهذه الدرجات تأتي من الحركة الخطية في الاتجاهات الثلاثة:
x، y، z
إضافة إلى الدوران حول المحاور الثلاثة نفسها.
وعلى هذا الأساس نشأ تصنيف الروبوتات بناءً على درجات الحرية إلى:
General Purpose Robot
إذا كان يمتلك ست درجات حرية (6 DOF).
Redundant Robot
إذا كان يمتلك أكثر من ست درجات حرية (More than 6 DOF).
في الواقع لا توجد أكثر من ست درجات حرية، ولكن هذا الوصف يُستخدم لجعل الحركة أكثر انسيابية.
Deficient Robots
إذا كان يمتلك أقل من ست درجات حرية (Less than 6 DOF).
Classification by Kinematics Structure
في هذا التصنيف يتم الاعتماد على حركة الأجسام بغض النظر عن القوى المؤثرة عليها.
Serial Robot أو Open Loop Manipulator
مثال: Adept-One Robot.
Parallel Manipulator
Hybrid Manipulator
مثال: Fanuc S-900 W.
Classification by Drive Technology
أشهر تقنيات القيادة ثلاث تقنيات رئيسية:
Electric
مثل: DC، Servo، Stepper.
وهي نظيفة نسبيًا وسهلة التحكم.
Hydraulic
تُستخدم في السرعات العالية أو عند الحاجة إلى حمل أوزان كبيرة.
Pneumatic
تُستخدم أيضًا في السرعات العالية وحمل الأوزان، لكنها أكثر صعوبة من حيث التحكم.
Classification by Workspace Geometry
Cartesian Robot
Cylindrical Robot
Spherical Robot