ابزار مورد نیاز در ساخت ربات

در صورتیکه بخش های قبلی پروژه را مطالعه نکرده اید حتما به بخش اول (چگونه یک ربات بسازیم؟) مراجعه کنید و از ابتدا پروژه را مطالعه کنید.

بخش هشتم – استفاده از ابزار مناسب

انتخاب ابزار مناسب در ساخت ربات مساله مهمی است که باید به آن پرداخت. در واقع برای ترکیب کردن قطعاتی که از قبل مشخص کرده ایم اعم از موتور ، کنترلر ، میکروکنترلر ، سنسورها و وسایل ارتباطی نیاز به یک کارگاه مناسب به همراه ابزار مورد نیاز کار داریم.

انواع کارگاه رباتیک

ما در اینجا می خواهیم سه تعریف کلی برای کارگاه رباتیک بیان کنیم که البته با توجه به کاربرد و نیازتان قابل تغییر است ولی می توانید آنها را به عنوان مبنا در نظر بگیرید.

1. Essential یا ضروری : برای کسانیکه می خواهند برای اولین بار ربات بسازند و معمولا رباتهای ارزان قیمتی که برای تفریح یا پروژه های کوچک مناسب هستند را می سازند.
2. Intermediate یا متوسط : برای کسانیکه نیمه حرفه ای هستند و می خواهند در ساخت ، مونتاژ ، آزمایش و عیب یابی ابزار و تجهیزات به راحتی سرمایه گذاری کنند.
3. Ultimate یا نهایی : برای کسانیکه می خواهند با استفاده از ابزارهای متنوع، تعداد زیادی ربات پیشرفته طراحی کنند. حتی ممکن است این سازند گان بخواهند تولیدی کوچکی از طرح نهایی ایجاد کنند.

ما ابتدا ابزار و مواد کار را به طور کلی به پنج بخش ( ابزارهای مکانیکی، الکترونیکی،  متفرقه، نرم افزاری و مواد خام ) تقسیم کردیم و سپس برای هر نمونه کارگاه، ابزارهای خاص و مناسب آن را تعریف نمودیم که در زیر بیان شده است:

ابزارهای مکانیکی

ابزار مناسب برای کارگاه Essential

• مجموعه پیچ گوشتی کوچک : این پیچ گوشتی های کوچک هنگام کار با قطعات الکترونیکی ضروری هستند. اما خیلی به آنها نیرو وارد نکنید چون ممکن است که بشکنند.
• مجموعه پیچ گوشتی معمولی : هر کارگاهی به مجموعه ابزار پیچ گوشتی با انوع سر پیچ گوشتی ( دو سو ، چهار سو و غیره) نیاز دارد.
• دم باریک : دم باریک هنگام کار با قطعات کوچک، فوق العاده مفید است و یک قطعه بسیار ارزان برای جعبه ابزار شماست. و همچنین با انبردست کاملا متفاوت است.
• سیم چین : همانطور که اسمش پیداست برای برش سیم به کار می رود. کار با آن ساده هست و اگر سیم را با دقت برش دهید به سیم آسیبی نمی رساند. البته می توان به جای آن از قیچی نیز استفاده کرد هرچند ممکن است که نتیجه تمیز و مرتب نباشد.
• قیچی ، خط کش ، خودکار ، ماژیک (جهت نشانه گذاری) ، چاقوی تیز ( یا هر ابزار برشی ) برای هر کارگاهی لازم و ضروری می باشند.

ابزار مناسب برای کارگاه Intermediate

• ابزارهای دوار : به طور مثال مینی دریل پروسکیت ، ابزارهای دوار فوق العاده ای هستند و می توانند جایگزین بسیار خوبی برای بسیاری از ابزارهای دیگر البته در سایز کوچک باشند. به وسیله آنها می توان کارهایی مثل بریدن، مته زدن، سنباده، پولیش و غیره را انجام داد.
• دریل : دریل برای سوراخ کردن وسایل کاربرد دارد خصوصا زمانیکه با مواد سخت سر و کار دارید. اگر می توانید هزینه بیشتری کنید یک دریل ستونی ( ایستاده ) تهیه کنید تا بتوانید سوراخ های عمودی و تمیزتری ایجاد کنید.
• اره : اره برای برش های طولانی و مستقیم کاربرد دارد. می توان از انواع اره معمولی ، اره برقی ، اره میزی  و هر نوع دیگری استفاده کنید.
• گیره رومیزی یا بغل میز : باید هنگام کار با وسایل برای افزایش دقت و کیفیت، مواد و قطعات را محکم در محل خود نگه دارید و این مساله بسیار اهمیت دارد.

ابزار مناسب برای کارگاه Ultimate

• دستگاه CNC : با استفاده از دستگاه CNC می توانید پلاستیک، فلزات و سایر مواد را درون آن بریزید و شکل های سه بعدی و پیچیده ای ایجاد کنید.
• دستگاه تراش رومیزی : با استفاده از دستگاه تراش رومیزی می توانید موارد مختلفی مثل شافت ، اسپیسر ، آداپتور و چرخ ایجاد کنید.
• دستگاه فرم دهی فلز : دستگاه فرم دهی فلز برای ساخت اشکال پیچیده پلاستیکی کاربرد دارد.
• دستگاه خم کننده فلز : هنگام ایجاد قالب یا محفظه های فلزی یا انفصال های فلزی، نیاز به خم های دقیق و پرتکراری داریم که با استفاده از این دستگاه می توان این کار را انجام داد.
• ابزارهای اختصاصی دیگر : در حالت Ultimate به ابزارهای دیگری همچون گردبر (مخصوص فلز)، دستگاه های جوشکاری، پرینترهای سه بعدی و غیره… نیز نیاز خواهید داشت.

ابزارهای الکتریکی

ابزار مناسب برای کارگاه Essential

• برد بورد : این بوردها به شکلی تعبیه شده اند که نیازی به لحیم کاری بورد نخواهید داشت. برای تازه کارها که مهارت جوشکاری شان خیلی خوب نیست، بسیار عالیست و در واقع می توانید مدارتان را خیلی سریع ایجاد کنید.
• سیم جامپر : این سیم ها یک نقطه از برد بورد را به نقطه ای دیگر بدون لحیم کردن و به راحتی وصل می کنند و نه تنها زیبا به نظر می رسند بلکه از بروز بهم ریختگی نیز جلوگیری می کنند.
• منبع تغذیه برد بورد : هنگام کار با قطعات الکترونیک، وجود یک منبع تغذیه قابل اطمینان و ساده اهمیت بسیاری دارد. منبع تغذیه برد بورد ، ارزان ترین نوع منبع تغذیه مناسب این کار می باشد.
• کیت ابزار لحیم کاری : یک کیت ابزار لحیم کاری تمامی اطلاعات مورد نیاز برای یادگیری نحوه لحیم کاری و ساخت مدارهای ساده را دارد.
• مولتی متر : از مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ، مقاومت، جریان، بررسی اتصالات و موارد دیگر استفاده می شود. اگر می خواهید رباتهای زیادی طراحی کنید بهتر است که یک مولتی متر با کیفیت تر تهیه کنید.
• آداپتور دیواری : ولتاژهای استاندارد مورد استفاده در رباتیک شامل: 3.3 ولت، 5 ولت، 6 ولت، 9 ولت، 12 ولت، 18 ولت و 24 ولت است. 6 ولت، مکان خوبی برای شروع است زیرا حداقل ولتاژ برای چرخ دنده DC و میکروکنترلرها و همچنین حداکثر ولتاژ برای سروو موتورها می باشد. آداپتور دیواری همچنین می تواند جایگزین خوبی برای باتری ها باشد زیرا باتری ها در صورت استفاده طولانی مدت، پرهزینه می شوند. به کمک آداپتور دیواری می توانید بی وقفه روی پروژه کار کنید در حالیکه حتی باتری های شارژی نیز نیاز به شارژ مجدد دارند.

ابزار مناسب برای کارگاه Intermediate

اگر ابزارهای الکتریکی زیر را به کارگاه Essential اضافه کنید تبدیل به یک کارگاه Intermediate خواهد شد:

• هویه با کنترل دمای دیجیتال : یک هویه با کنترل دمای دیجیتال بسیار دقیق می باشد و از سوزاندن یا ذوب شدن اجزا جلوگیری می کند.
• تمیزکننده مسی سر هویه : برای تمیز کردن نوک آهن لحیم کاری بدون خنک کردن آن به کار می رود و سرعت شما را در لحیم کاری بسیار بالا می برد.
• منبع تغذیه دیجیتال : ( به جای آداپتور دیواری ) هنگام تهیه مدارات پیچیده و رباتها ، داشتن منبع تغذیه قدرتمند و قابل اعتماد اهمیت زیادی دارد. منبع تغذیه دیجیتال به شما کمک می کند تا ولتاژ ها و جریان ها را بدون استفاده از چندین نوع باتری و آداپتور برق آزمایش کنید.

ابزار مناسب برای کارگاه Ultimate

• اُسیلوسکوپ : اُسیلوسکوپ در مدارهای آنالوگ یا سیگنالهای دنباله دار کاربرد دارد.
• لاجیک آنالایزر : لاجیک آنالایزر هنگام کار با سیگنال های دیجیتال مانند “چشم دیجیتالی” عمل می کند. به شما این امکان را می دهد تا داده های تولید شده توسط میکروکنترلر را مشاهده و ذخیره کنید و اشکال زدایی مدارهای دیجیتالی را ساده تر می کند.

ابزارهای متفرقه

ابزار مناسب برای کارگاه Essential

• سیم مخصوص اتصالات برد بورد با ضخامت 0.64 میلی متر : متداول ترین قطر سیم مورد استفاده در رباتیک 0.64 میلی متر است. گرچه سیم های چند رشته مزیت هایی دارند ولی سیم های تک رشته نیز به شما کمک می کند تا به راحتی دو نقطه را در برد بورد بهم وصل کنید.
• گیره مونتاژ : هنگام لحیم کاری ، داشتن یک گیره مونتاژ که در برابر حرارت غیرقابل نفوذ باشد بسیار مفید است. گیره مونتاژ یک ابزار فوق العاده مفید است زیرا هنگامیکه در حال لحیم کاری هستید، برد PCB و اجزای دیگر را در جای خود نگه می دارد.
• دستگاه چسب حرارتی : کار با دستگاه چسب حرارتی بسیار ساده است و ارزان قیمت می باشد. چسب خارج شده از این دستگاه به سرعت به محل مورد نظر می چسبد و اتصال محکمی ایجاد می کند. این چسب برخلاف چسب معمولی، سه بعدی است به این معنا که می توان از آن به عنوان اسپیسر، چسب، پرکننده، پل و غیره استفاده کرد.
• چسب برق نواری : از محبوب ترین چسب های مورد استفاده در رباتیک می باشد. کاربرد چسب برق نواری در قطعات الکتریکی است.

ابزار مناسب برای کارگاه Intermediate

• سیم ضخیم تر : با ساختن رباتهای بزرگتر، به موتورهای DC با جریانهای بالاتر و در نتیجه سیم هایی با قطر بزرگتر نیاز است. در واقع هرچه سیم ضخیم تر باشد، می تواند جریان بیشتری را نیز کنترل کند.
• کولیس : علاوه بر اینکه می توان از کولیس به عنوان یک خط کش استفاده کرد، برای اندازه گیری بسیار دقیق سایز و قطر قطعات نیز استفاده می شود.

نرم افزارهای مورد نیاز

 برای کارگاه Essential

• Google SketchUp : یک برنامه رایگان است که با استفاده از آن شما می توانید ربات تان را به صورت سه بعدی در مقیاس مورد دلخواه تان و همراه با بافت خاصی که مدنظرتان هست، طراحی کنید. به کمک این نرم افزار می توانید ربات را در ابعاد مختلف بررسی کنید و طراحی تان را قبل از اتمام پروژه تان تغییر دهید. نرم افزار Autodesk 123D نیز یکی دیگر از نرم افزارهای رایگان سه بعدی است و در حالیکه بسیاری از ویژگیهای آن مشابه Google Sketchup می باشد، اما ویژگی های خاص دیگری نیز مانند طراحی قطعات به صورت solid-based ، تبدیل های پارامتری و ویژگی های دیگری که معمولاً در برنامه های پیشرفته قابل مشاهده هستند، دارد.
• نرم افزار برنامه نویسی : نرم افزار برنامه نویسی بستگی به نوع میکروکنترلری دارد که قصد استفاده از آن را دارید. فرضاً اگر شما میکروکنترلر آردوینو را انتخاب کردید، باید از نرم افزار آردوینو برای برنامه نویسی استفاده کنید. اگر شما از چندین میکروکنترلر در پروژه تان استفاده کنید می توانید از زبان های برنامه نویسی BASIC یا C استفاده کنید.
• نمودار شماتیک و مدارهای PCB : نرم افزارهای رایگان زیادی برای رسم نمودارهای شماتیک وجود دارد که یکی از معروفترین آنها، نرم افزار EAGLE می باشد که این نرم افزار شامل کتابخانه های بزرگی است و به شما اجازه می دهد تا نمودار شماتیک خود را به یک مدار PCB تبدیل نمایید.

 برای کارگاه Ultimate

• نرم افزار CAD : بسیاری از طراحان مکانیک از نرم افزار CAD استفاده  می کنند. البته نرم افزارهای دیگری (مثل Unigraphics، Catia، ProE و غیره) نیز وجود دارد که با توجه به هزینه های بالای آنها باید با توجه به نیازتان انتخاب درستی داشته باشید تا ضرر نکنید.
• نرم افزار CAM : اگر شما از ابزار CNC در پروژه تان استفاده می کنید به یک نرم افزار سه بعدی CAD مثل ProE، AutoCAD، SolidWorks یا نرم افزارهای مشابه دیگر نیاز خواهید داشت. برای اینکه مدل CAD را به کد تبدیل کنید تا وارد دستگاه CNC شود به یک نرم افزار CAM نیاز خواهید داشت. با توجه به نوع نرم افزار CAD ای که انتخاب کرده اید می توانید نرم افزار CAM متناسب آن را تهیه کنید.

مواد خام مورد نیاز

 برای کارگاه Essential

• ورق نازک فلزی : به راحتی با استفاده از قیچی قابل برش هستند و همچنین می توان بدون استفاده از دستگاه یا ابزار دیگری آن را به سادگی خم کرد و به شکل قالب ربات نظر یا اجزای دیگر آن درآورد.
• مقوا : با استفاده از ابزارهای دستی ساده مثلا قیچی قابل برش است. برای ساخت قالب ربات استفاده می شود و با استفاده از چسب های معمولی می توان آنها را بهم متصل کرد.
• پلاستیک نازک : از پلی پروپلین و PVC تشکیل شده و می توان با استفاده از آن یک قالب محکم و با دوام تر برای قالب ربات ایجاد کرد.
• چوب نازک : چوب به دلیل اینکه قابل چسب کردن، وصل کردن، سمباده زدن و موارد بسیار دیگر است، یک ماده بسیار مناسب برای کار شما می باشد.

 برای کارگاه Intermediate

• گرانول پلی مورف : با استفاده از آن می توان اشکال مختلف بدون نیاز به قالب خاصی ایجاد کرد.
• ورق های فلزی : ورق های فلزی به دلیل انعطاف پذیری، ماندگاری و مقاومت در برابر زنگ زدگی برای ساخت قالب ربات، انتخاب بسیار خوبی هستند. البته برای برش آنها نیاز به ابزارهای مناسب برای برش فلز دارید.
• ورق های پلاستیکی : نسبت به پلاستیک نازک، محکم تر هستند و در برابر تغییر شکل مقاوم هستند. اگر در برش یا دریل کردن دقت بالایی داشته باشید، نتایج حرفه ای خواهد شد.

مثال عملی

مثال برای کارگاه Essential

رباتی که با استفاده از آردوینو قصد طراحی آن را داریم، کار ساده ای است و با استفاده از ابزارهای کارگاه Essential قابل طراحی می باشد.

مثال برای کارگاه Intermediate

ربات POLYRO یک ربات کاملاً پیشرفته است که با استفاده از ابزارهای کارگاه Intermediate قابل طراحی می باشد. از نرم افزارهای پیشرفته برای ساخت آن استفاده شده است. همچنین از قسمت های پیچیده ای تشکیل شده و البته با استفاده از ابزارهای دستی ساده قابل جایگذاری یا برش یا وصل کردن هستند.

مثال برای کارگاه Ultimate

ربات BaR2D2 را با استفاده از ابزارهای کارگاه Ultimate می توان طراحی کرد. از قسمت های پیچیده و پیشرفته ای تشکیل شده و همچنین برای ساخت آن، نیاز به توانایی بالایی در کار با ابزار دارید.

ادامه این پروژه را در بخش نهم (طراحی فریم ربات و اتصال اجزای مختلف آن) مطالعه کنید.