🕵🏿 🤛🏻 👩🏾‍🌾 ثلاثة محاور روبوت 🤷🏽 🛀🏽 💑

المؤلف: نيكولاي خاباروف

كثير من الناس ، الذين يسمعون "روبوت" ، يمثلون نوعًا ما من الأجهزة البشرية. ومع ذلك ، فإن الروبوت لا يبدو دائمًا هكذا. في بعض الأحيان يكون الروبوت مجرد "آلة ذكية" قادرة على تصنيع أشياء مختلفة. دعونا نرى ما هي أنواع هذه الروبوتات الموجودة وكيف يمكن تطبيقها وبرمجتها لخلق أشياء مختلفة.

أول آلة روبوت

تم إنشاء واحد من أول الروبوتات من هذا النوع في عام 1804 - نول الجاكار ، والذي يمكن برمجته لصنع الأقمشة بأنماط مختلفة باستخدام بطاقة لكمة ، والتي نراها على اليمين:

تم إدخال هذه البطاقة المثقبة في الجهاز وضبط التسلسل لسحب الخيوط الخاصة بها ، والتي جعلت الآلة من النسيج بنمط مناسب. تغيير بطاقة اللكم ، يمكنك الحصول على نمط مختلف على نفس الجهاز.

آلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي

وبعد ذلك ، ظهرت الآلات ذات التحكم العددي (CNC ، أو CNC):

تسمح لك هذه الآلات بعمل أشياء مختلفة بمساعدة البرامج التي تستخدم الأدوات التي يتم ارتداؤها على محور الآلة تتحرك في ثلاثة اتجاهات - على طول المحاور X و Y و Z.

آلة طحن

من أكثر الآلات شيوعًا من هذا النوع هو الطحن ، والذي يسمح لك بمعالجة المعادن أو الزجاج الشفاف أو الخشب. في الجهاز ، يمكنك وضع قطعة عمل من المواد المناسبة ، ومنها ، اعتمادًا على البرنامج ، تحصل على أشياء مختلفة. كما نرى ، تتحرك الطاحونة في ثلاثة محاور بالنسبة لقطعة العمل ، وتشهد النمط وفقًا لبرنامج معين:

بالإضافة إلى قواطع الطحن ، يمكنك استخدام المثاقب المختلفة. يمكن أن تكون المادة أي شيء إذا كان يمكن حفرها أو نشرها. دقة هذه الآلات عالية جدًا - حتى أرخص الآلات توفر دقة لتحديد موضع رأس 1/400 ملليمتر. يمكن أن تكون هذه الآلات كبيرة حقًا:

هناك أيضًا آلات طحن خماسية المحاور. إنها معقدة للغاية ومكلفة - ليس من السهل توفير ميكانيكا تحرك قطع الطحن بدقة في خمسة محاور للعمل مع مواد قوية. هنا ، على سبيل المثال ، تقوم مثل هذه الآلة بتدوير الشغل حول محوره والمطحنة نفسها على طول خمسة محاور:

قطع البلازما

يمكن استخدام قواطع البلازما في ماكينات CNC ، مما يجعل من السهل قطع المعادن. فيما يلي مثال على آلة بقاطع البلازما:

تعمل شعلة البلازما بنفس طريقة لحام القوس الكهربائي: يتم إشعال القوس ، ويتم إدخال الهواء في هذا القوس تحت ضغط طفيف ، يتم تسخينه إلى 10-15 ألف درجة ؛ بسبب التسخين ، يزداد الضغط ، وهذا يقطع من خلال المعدن. قواطع البلازما الرخيصة التي يمكن لأي شخص شراؤها في المتجر يمكن أن تقطع 13 ملم من الفولاذ. بعد تثبيت هذا القاطع البلازمي على آلة CNC ، من الممكن قطع صفائح معدنية سميكة إلى حد ما بدقة عالية جدًا.

قطع بالليزر

في الآونة الأخيرة أيضًا ، تم استخدام قواطع الليزر على آلات CNC. على عكس قواطع البلازما ، التي يمكنها قطع المعدن فقط ، يمكن لقاطع الليزر قطع أي مادة تقريبًا.

ومع ذلك ، مع قاطع الليزر ، هناك بعض الصعوبات المرتبطة بسلامة التطبيق: على سبيل المثال ، تم تجهيز الماكينة الموضحة في الصورة أعلاه بليزر CO ₂ بقوة عدة مئات من الواط. في هذه الحالة ، يكون شعاع الليزر غير مرئي ، لأنه في نطاق الأشعة تحت الحمراء. هذا يتطلب إجراءات أمنية خاصة.

الفيديو أدناه هو مثال على قاطع ليزر بسيط ، ليزر أشباه الموصلات على أداة آلية قمت بتجميعها بنفسي. ثم قطع نقشًا على قطعة من الورق - شعار DeviceHive ، أحد المشاريع الداخلية للشركة. هذا هو ليزر أشباه الموصلات 300 مللي واط بطول موجة 405 نانومتر. تسمح لك هذه القوة بقص الورق وحرقه على الخشب الرقائقي:

طابعات ثلاثية الأبعاد

هناك تطبيق آخر شائع جدًا لأدوات الماكينة الآلية وهو الطابعات ثلاثية الأبعاد:

في الواقع ، الطابعة ثلاثية الأبعاد هي نفس الجهاز مع نفس المحاور الثلاثة ، ولكنها مجهزة ببثق:

الطارد هو جهاز صغير مزود بمحرك وسخان يدفعان السلك البلاستيكي ، يذوب وبمساعدة طبقات يشكل منتج بلاستيك. كقاعدة ، يتم استخدام بلاستيك ABS أو PLA. فيما يلي مثال على استخدام جهاز بثق على نفس الجهاز الذي تم تركيب الليزر عليه. نرى كيف يحدث التداخل التدريجي للطبقات لطباعة مثلث ثلاثي الأبعاد:

Openrons

تم اقتراح تطبيق آخر مثير للاهتمام للآلات الروبوتية من قبل شركة OpenTrons الشابة - للتجارب البيولوجية:

هذا تصميم ثلاثي المحاور ، كأداة عمل يتم فيها إصلاح الماصات الكيميائية لنقل السوائل. يتم وضع العديد من المواد الكيميائية والمواد الحيوية على سطح المكتب ، ويخلطها الروبوت وفقًا لبرنامج محدد مسبقًا. ويمكن للمستخدمين تحميل برامج التجارب النهائية على الشبكة.

طابع الطعام

يتم استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد ليس فقط لطباعة البلاستيك ، ولكن أيضًا ، على سبيل المثال ، لطباعة المواد الغذائية:

طباعة المباني

من المثير للاهتمام أيضًا فكرة مباني الطباعة:

بالطبع ، بالنسبة لمباني الطباعة ، يجب أن يكون تركيب CNC كبيرًا جدًا ، لكن المبدأ يبقى كما هو: هناك حركة في ثلاثة محاور ، والمبنى مبني من الأسمنت. في الوقت نفسه ، هناك حاجة إلى أسمنت خاص بحيث يمكن بناء المبنى بدون تعزيز ؛ أو مثل هذا الروبوت يحتاج إلى إضافة إمكانية التعزيز ، الأمر الذي سيعقده إلى حد كبير. يمكن أن يعمل هذا الروبوت ليلا ونهارا بدون توقف:

مصنع تسلا

يكاد يكون مصنع إنتاج تسلا مؤتمتة بالكامل. إذا نظرت عن كثب ، يمكنك أن ترى أن الروبوتات في الصورة كلها آلات CNC نفسها. لديهم عدة محاور تتحرك الأداة على طولها. بمساعدة مثل هذه الروبوتات ، يتم تجميع جسم السيارة عن طريق اللحام.

رمز التحكم في الماكينة

يتم التحكم في هذه الآلات ، وعادة ما تستخدم ما يسمى كود G. يصف G-code حركات محاور الماكينة. أدناه في العمود الثاني ، يصف الرمز كيفية وضع دائرة حول الحرف W:

يحدد السطر الأول (G90 G40 G17) وضع التشغيل للجهاز. يتضمن الخط الثاني المغزل بسرعة 500 دورة في الدقيقة. في السطر الثالث ، G0 هو الأمر لتحريك تباطؤ الرأس (بأقصى سرعة وفي الفئة الأكثر أمانًا). في السطر الرابع ، تشير Z-1.0 إلى أن الآلة تحتاج إلى الاقتراب من قطعة العمل. في السطر الخامس ، G1 هي شوط العمل عندما تبدأ الآلة في نشر أو عصر شيء ما من تلقاء نفسها. وما إلى ذلك.

هناك العديد من البرامج لإنشاء مثل هذا الرمز G من نماذج ثلاثية الأبعاد أو رسومات أو حتى رسومات SVG.

مثال آلة محلية الصنع

فيما يلي آلة قمت بتجميعها بنفسي على أساس إطار قياسي (أعلى) ، يمكنك شراؤه بأمان:

أضفت إلى الإطار ، بالإضافة إلى القاطع المعتاد ، وآلة بثق لطابعة ثلاثية الأبعاد وليزر شبه موصل صغير. قبل ذلك ، رأينا مقطعي فيديو (مع الطباعة ثلاثية الأبعاد والليزر) يظهران عملًا على مثل هذه الآلة.

إليك ما بداخل الجهاز:

هنا نرى متحكم صغير STM32. تستغرق البرامج الثابتة حوالي 200 كيلو بايت. باستخدام وحدة التحكم الدقيقة هذه ، يمكنك التحكم في خمسة محاور وجهازين مختلفين باستخدام تعديل عرض النبض (إما سرعة المغزل أو طاقة الليزر). وحدة التحكم الدقيقة نفسها ، كما نرى في الصورة ، تحت الشاشة. الجزء الخلفي بالكامل هو مصدر الطاقة والسائقين لمحركات السائر على الجهاز. الجزء السفلي الأيسر في الصورة ، كمثال للسائق السائر ، هو لوحة بدائرة صغيرة ، والتي تباع أيضًا بشكل منفصل. يمكن لمثل هذا الجهاز إنتاج أشياء مختلفة بدقة عالية. هنا فيديو تجريبي قصير لهذا الجهاز:

تم كتابة البرنامج الثابت للجهاز من الصفر في رمز C النقي. يمكنك محاولة تصميم مثل هذه الآلة بنفسك - يمكن أخذ جميع المصادر على GitHub .

ثلاثة محاور روبوت