ساخت روبات نوریاب - جلسه اول
چکیده
آیا تا به حال پروانه‌ای که در شب دور لامپ روشن می‌گردد را دیده‌اید؟ حیواناتی که همیشه به جاهای تاریک مانند زیر سنگ یا مبلمان می‌خزند چطور؟
این نوع رفتار، نورگرایی یا حرکت به سمت (یا به دور از) منبع نور نامیده می‌شود. در این پروژه شما روبات مخلوق-مانند خود را که به صورت بیولوژیکی از تقلید از این رفتار الهام گرفته شده، خواهید ساخت.
با مبنا قرار دادن طراحی خود بر پایه روبات ساده و متداول BristleBot robot، روباتی را با دو حسگر نوری به عنوان چشم و دو موتور به عنوان هدایت‌گر آن در سمت چپ و راست می‌سازید که این می‌تواند به سمت (یا به دور از) منبع نور حرکت کند.
هدف پروژه: ساخت یک روبات از مسواک، دو موتور و دو حسگر نوری که می‌تواند به سمت چپ یا راست در جهت منبع نور هدایت شود.
مقدمه: آیا تاکنون حشراتی را در شب و در فضای بیرون دیده‌اید که دور یک نور روشن بال بال بزنند؟ حشرات خزنده‌ای که به دنبال فضای تاریک در زیر سنگ یا حتی بدتر از آن زیر مبلمان می‌گردند چطور؟ این نوع از رفتار نورگرایی یا حرکت در واکنش نسبت به نور نامیده می‌شود.
پروانه‌های بال زن در اطراف یک منبع نور واکنش نورگرایی مثبت یا حرکت به سمت یک منبع نور یا حشرات گریزان از نور در حرکت به سمت تاریکی، رفتار نورگرایی منفی از خود نشان می‌دهند. در این پروژه مهندسی، شما روبات مخلوط خواهید ساخت که گونه‌ای از روبات‌های متداول BristleBot بوده و با دنبال کردن (یا گریز از) یک منبع نور از این رفتار تقلید می‌کند.
روبات‌هایی که از رفتار حیوانات (یا حتی گاهی اوقات گیاهان) در طبیعت را تقلید می‌کنند روبات‌های الهام گرفته شده بیولوژیک یا به طور خلاصه روبات‌های بیوتقلیدی نامیده می‌شوند. روبات‌های بیوتقلیدی در انواع متعدد از حشرات کوچک روباتیکی گرفته تا سگ‌های بزرگ روباتیکی، حتی لاک پشت‌های دریایی و مارهای روباتیکی وجود دارند. در بسیاری از موارد، مهندسین این روبات‌ها را به این دلیل می‌سازند که حیوانات در یک ویژگی به خصوص به گونه‌ای تکامل یافته هستند که ماشین‌های ساخته شده دست بشر به راحتی از عهده آن بر نمی‌آیند.
به عنوان مثال، میمون‌ها و پستانداران دیگر (از جمله انسان!) در چنگش بسیاری از اشیای متعدد در اشکال و اندازه‌های مختلف با دست خود مهارت دارند اما این ویژگی مشکل بزرگ برای ماشین‌آلات است که محققین را تا به امروز درگیر چالش نموده است (برای داشتن خلاصه‌ای از مطالب در این رابطه می‌توانید به نوشته "پروژه انجمن علوم، چنگش با نی: یک دست روبات با استفاده از نی نوشیدنی بسازید" مراجعه کنید). آیا مثال‌های دیگری سراغ دارید که در آن حیوانات در قابلیت خاصی مهارت داشته در حالی که ماشین‌آلات قادر به انجام آن نباشند؟
برای آغاز فعالیت خود به عنوان یک روبات‌ساز بیوتقلیدی، ما به شما توصیه می‌کنیم روباتی را بسازید که کمی ساده‌تر از یک حیوان پرنده، راه‌رونده یا شنا کننده باشد. طرح اولیه BristleBot شامل یک مدار الکتریکی مبنا متشکل از یک تک‌باطری و موتور ویبراسیون (همان نوع موتوری که گوشی‌های همراه و کنترل‌گران بازی‌های ویدئویی را به لرزش درمی‌آورد) است.
هنگامی که آن را در بخش فوقانی یک مسواک یا برس اوریب قرار می‌دهید موتور ارتعاشی، مسواک را به جلو رانده و نوع روبات کوچک حشره مانندی را به وجود می‌آورد که بر بالای یک چراغ رومیزی وزوز می‌کند. با این حال، با وجود تنها یک موتور، روبات کوچک هیچ مسیری برای هدایت ندارد. روباتی که در این پروژه می‌سازید دارای دو موتور بوده و ایجاد تغییر در سرعت نسبی آن‌ها باعث می‌شود روبات بتواند به سمت چپ یا راست هدایت شود. روبات‌های واقعی موجود در بازار از این تکنیک برای حرکت بهره می‌گیرند نظیر روبات کیلوبات (Kilobot ) که در دانشگاه هاروارد ساخته شد.
در مورد روبات BristleBot شما، دو حسگر نوری و یک مدار با پیچیدگی اندکی بیشتر، سرعت موتورها را کنترل نموده و به آن امکان هدایت به سمت یک منبع نور (یا به دور از آن، در صورتی که جای دو سیم را با یکدیگر تعویض کنید) می‌دهد.
مطالب مرتبط:
بخش پروژه های دانش آموزی تبیان
تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی
