افضل أساسيات في برمجة روبوت EV3

[ثقتي بالله]

افضل أساسيات في برمجة روبوت EV3

ما هو روبوت ev3​

تعني كلمة روبوت ev3 أنه الجيل الثالث من سلسلة إنتاج الروبوتات، وهو من إنتاج شركة ليغو LEGO، وهو روبوت تفاعلي للأطفال يتم الإستناد إليه في بعض المدارس في كافة أنحاء العالم، وعليه يقوم الأطفال والطلاب بدور المهندسين الذين يبرمجون ألعابهم حسب ما يرغبون.[1]

اساسيات برمجة روبوت ev3​

تتكون بيئة برمجة الروبوت برنامج EV3 من المناطق الرئيسية التالية:

• لوحة البرمجة: وهي لوحة يتم تصميم البرنامج عليها.
• لوحات قوالب البرمجة: هي قوالب البناء التي يحتاجها البرنامج.
• صفحة الأجهزة: يجب إنشاء اتصال مع وحدة البناء EV3 وإدارته.
• محرر المحتوى: وهو تصنيف رقمي مدمج بالبرنامج.
• شريط أدوات البرمجة: لتحديد الأدوات الأساسية التي تحتاجها للعمل مع البرنامج.

أساسيات روبوتات LEGO EV3​

تتكون سلسلة LEGO Mindstorms EV3 من مجموعة متنوعة من الأجزاء الميكانيكية والكهربائية التي يمكن عن طريقها تجميع الروبوتات ذات الأشكال والأغراض المختلفة، ويحتاج الروبوت إلى مستشعرات تجمع المعلومات من بيئته (حواس الروبوت)، ومعالج يحلل هذه المعلومات أي يفكر (دماغ الروبوت)، وأجزاء ميكانيكية تتحرك وتؤدي نشاطاً معيناً بالإضافة إلى مصدر الطاقة، الذي يوفر الطاقة لأجزاء معينة من الروبوت ويضخ الحياة فيه.

الأجزاء الرئيسية للروبوت​

• وحدة التحكم

يعتبر الجزء المركزي من الروبوت مشغول بوحدة EV3 المربعة حيث يوجد المعالج، وهي متصلة بأجهزة الاستشعار التي تتلقى منها المعلومات ومعالجتها من خلال الكابلات والمنافذ، وبالاستعانة بالمعلومات التي حددناها في البرامج التي نقوم بإنشائها، يمكنها إرسال إشارات تحكم إلى الأجزاء الميكانيكية (أي المحركات)، بالإضافة إلى إمكانية إصدار تحذيرات مسموعة معينة، ويتم إنشاء الاتصال بين الكمبيوتر ووحدة التحكم إما عن طريق Bluetooth أو كبل USB.

يتم التحكم في تشغيل الروبوت بواسطة متحكمين AVR قابلين للبرمجة، حيث تحتوي تلك الأجهزة على معالج، بالإضافة إلى بعض الأجهزة الطرفية مثل الذاكرة، وأجهزة ضبط الوقت، ومحولات A / D، بحيث يمكن برمجتها عدة مرات، حتى يتم تشغيل وحدة البناء EV3، يحتاج المستخدم إلى الضغط على الزر الموجود في المنتصف، عند الضغط على الزر، يتحول ضوء المكعب إلى اللون الأحمر، وستظهر حينها الشاشة الرئيسية.

عندما يتحول الضوء إلى اللون الأخضر، تكون وحدة البناء EV3 جاهزة للعمل، لإيقاف تشغيل مكعب EV3، تحتاج إلى الضغط على زر الرجوع حتى تظهر شاشة إيقاف التشغيل، بالضغط على علامة التأكيد والضغط على الزر في المنتصف سيتم إيقاف تشغيل مكعب EV3، في حالة تحديد الخيار X، ستعود إلى شاشة “التشغيل الأخير”.

• مصدر الطاقة

يتطلب روبوت LEGO Mindstorms EV3 الطاقة مثل أي بناء كهروميكانيكي، يتكون مصدر طاقة الروبوت القياسي LEGO من 6 بطاريات AA 1.5V، يتم تشغيل المحركات الكهربائية بجهد 9 فولت، ويتم تشغيل إحدى وحدات التحكم الدقيقة وبعض الدوائر المتكاملة بجهد 5 فولت، ويعمل المتحكم الرئيسي بقوة 3.3 فولت، ويتم تشغيل منافذ الإخراج بواسطة 4.3 فولت وتتمتع بحماية ضد التيار الزائد.

تحتوي الإصدارات الأحدث من الروبوت على بطاريات قابلة لإعادة الشحن مثل الهواتف المحمولة، ويمكن الحصول على الطاقة من الخلايا الشمسية التي يمكن للروبوت أن يحملها، وكذلك من شبكة المدينة إذا لم يتحرك الروبوت.

• الموانئ

جدير بالذكر أن وحدة التحكم تتلقى البيانات من البيئة من خلال أجهزة الاستشعار وتعالجها ثم تنقل إشارات التحكم المقابلة إلى المحركات ويتم الاتصال بالأجهزة الطرفية من خلال المنافذ كما سبق وذكرنا، ووفقاً لاتجاه البيانات يمكن تقسيم المنافذ إلى منافذ إدخال وإخراج، يوجد 4 منافذ لكل

تتكون وحدة الإخراج من محركات ، وتتكون وحدة الإدخال من أجهزة استشعار، ما لم يغير المستخدم شيئاً ما أثناء كتابة البرنامج يتم افتراضياً تقسيم منافذ الإخراج واستخدامها كالتالي:

-المنفذ A للمحركات المتوسطة.

-المنفذان B و C لمحركين كبيرين مدمجين.

-المنفذ D لمحرك واحد كبير.

وإذا لم يحدد المستخدم خلاف ذلك يتم افتراضياً تعيين منافذ الإدخال كالتالي:

-المنفذ 1 لـ مستشعر اللمس .

-المنفذ 2 لمستشعر درجة الحرارة أو مستشعر الدوران (الجيروسكوب).

-المنفذ 3 لمستشعر اللون (الإضاءة).

-المنفذ 4 للكشف عن ضوء الأشعة تحت الحمراء أو مستشعر الموجات فوق الصوتية.

• أجهزة المحركات

أي نوع من الحركة التي يقوم بها الروبوت لا يمكن تخيله بدون المحركات، في معظم الأوقات هناك ثلاثة محركات مؤازرة متاحة، تستقبل هذه المحركات إشارات كهربائية من خلال منافذها، والتي تمكنها من العمل، تُستخدم المحركات المؤازرة بشكل شائع عندما يتعين التغلب على قوى صغيرة، مثل فتح الأبواب الصغيرة، وحمل الأحمال ذات الأبعاد الصغيرة على مسافات قصيرة، هذا هو السبب في أنها تستخدم في الغالب لصنع الروبوتات الصغيرة والأذرع الروبوتية وغيرها من المتلاعبين.

لا تتطلب المحركات المؤازرة مصدر طاقة قوي، فهي سهلة التحكم وموثوق بها، أساس محرك سيرفو هو في الواقع محرك أحادي الاتجاه مع عدد معين من التروس، ويعتمد تشغيلها على مبدأ تعديل عرض النبضة – PWM، يقوم المتحكم الدقيق بمعالجة البيانات على عامل تعبئة إشارة PWM (رقم من 0 إلى 100، ومن 0 إلى -100)، واستناداً على هذا الرقم، يتم تحديد النسبة المئوية لمدة إشارة PWM.

تشير الأرقام الموجبة إلى التحرك للأمام والسالبة للتراجع، بالإضافة إلى الاختلاف الواضح في الحجم، تختلف المحركات في عدد الدورات في الدقيقة (الدورات في الدقيقة)، المحرك الأكبر يكون أبطأ ولكنه يوفر طاقة أكبر، والمحرك المتوسط أسرع وأكثر استقرارًا، يحتوي على أجهزة قياس السرعة، والتي توفر معلومات حول عدد الدورات والعديد من البيانات المفيدة الأخرى.

مع تخطيط البناء المناسب وإمكانية استخدام البرنامج، يمكنك إنشاء آليات مختلفة للحركة يمكن للروبوت أن يتحرك باستخدام العجلات واليرقات، يمكنه القفز والتحرك وكذلك الإمساك بالأشياء ودفعها، ووضعها في أماكن محددة أيضاً.

• مجسات

تحتاج الروبوتات إلى حواس لـ تحليل بيئتها مثل الكائنات الحية، ويحتوى روبوت LEGO القياسي على أربعة أنواع من أجهزة الاستشعار:

-الموجات فوق الصوتية (التي تشبه العينين)، والتي تستخدم لتحديد المسافة بين الروبوت والعائق.

-بصري (مستشعر اللون) والذي كما يوحي الاسم يتفاعل مع مستوى الضوء في بيئته، أي يكتشف اللون كقيمة للطيف الكهرومغناطيسي.

-مستشعر الصوت الذي يتفاعل مع مستوى الصوت في بيئته، مستشعر اللمس الذي خمنته يتفاعل مع اللمس أي مع الضغط على الزر.

-مستشعر جيروسكوب (جيروسكوب)، هو مستشعر رقمي يكتشف الحركة والتغيرات في حركة الروبوت، يقيس حركة دوران الكائن (الروبوت) ويتغير في اتجاهه.

فوائد برامج الروبوتات​

• تشجيع التفكير الإبداعي.
• بناء مهارات العمل الجماعي.
• تعزيز مهارات حل المشكلات.
• تعلم كل ماهو مفيد حول برمجيات الحاسوب.

-------------