طلبة الهندسة في الأزهر يطورون روبوت توازن بالعجلات

وعن أهمية المشروع أوضح عيسى أن النظام يكتسب أهمية خاصة كونه يحقق لأول مرة تطبيق مبدأ التوازن في الروبوت باستخدام العجلات، الأمر الذي سيعطي اضافة كبيرة جدا في عالم الروبوت، وستكون هناك القدرة على اعتماد العجلات كجزء رئيس للحركة كبديل عن أرجل ومفاصل الروبوت لما توفره من وقت وسرعة أكبر.

وأضاف أنه بالإضافة إلى العديد من التطبيقات المستخدمة في المجالات الطبية خاصة في مجالات ذوي الحاجات الخاصة، مشيرا الى أن هناك مجموعة من الإستخدامات لمبدأ عمل الروبوت، ومنها على سبيل المثال، وسيلة تنقل لشخص واحد تناسب الأماكن المغلقة والمفتوحة، تحريك كرسي لذوي الإحتياجات الخاصة، و"روبوت" للعمل في المساحات الضيقة، وروبوت للإستكشاف في الأماكن الخطرة، ومثبت للكاميرات التصوير السينمائي "Tripod".

وأوضح الطلبة القائمين على المشروع بأن عملهم على هذا المشروع جاء نتيجة لجهد وبحث كبير بمساعدة مشرفهم عيسى، مشيرين الى أن الروبوت "Two-Wheel Self-Balance Robot"، يندرج تحت تصنيف الروبوتات المتحركة باستخدام العجلات، ويعتمد في عمله على نظرية "inverted pendulum theory".

وتابع الطلبة أن المشروع يحاكي جسم الإنسان في طبيعته، فكما نعلم أن جسم الإنسان في الأصل غير متوازن ويقوم النظام الدهليزي "vestibular system"، الذي يكون في أذن الإنسان بعملية التوازن من خلال توليد إشارات إلى المخ لإعطاء أوامر للأقدام وكافة أجزاء الجسم للتحرك وتطبيق عملية التوازن.

وبين الطلبة أن النظام يعتمد على مبدأ "PID control"، الذي يعمل على حساب كل من السرعة واتجاه المحركات المطلوبة اعتمادا على الإشارة التي تصدر من المستشعرات ليعمل على المحافظة على توازن الروبوت، ويعتبر هذا المبدأ أحد مبادئ التحكم التي تعمل على إعطاء أفضل نتيجة ممكنة للتحكم بشكل مستقر ومُتزن.

وأوضح الطلبة بأن التوزان هو الغاية الرئيسة من المشروع، وذلك يعني أن الهيكل الخاص بالروبوت يجب أن يكون في حالة استقرار وثبات، أي أن يكون الهيكل بحالة عامودية بزاوية 90 درجة عن الأرض، ولكن النظام نفسه في حالته الطبيعية غير متوازن، بمعنى آخر، أن النظام سيسقط إذا ما تم إيقافه بطريقة عامودية.

ولذلك، قام الطلبة باستخدام المستشعر الخاص بحساب الميلان، الذي يعمل على تحديد قيمة زاوية ميلان هيكل الروبوت، ومن ثم إرسال هذه القيمة للمتحكم "Arduino microcontroller " الذي يحتوي على الخوارزميات البرمجية الخاصة بتحليل القيم الواردة من المستشعر لإصدار الأوامر فيما بعد، لضبط عملية الموازنة من خلال إرسال إشارة "PWM" إلى دائرة "H-bridge"، والتي تعمل على تفعيل دور المحركات المرتبطة بالعجلات سواء مع عقارب الساعة أو عكس عقارب الساعة للحصول على الموازنة الذاتية للروبوت.