Roverling Mk II: ربات کاوشگر همه‌کاره، پروژه‌ای برای علاقه‌مندان به DIY

147 بازدید

۱۴۰۴-۰۳-۲۸

4 دقیقه

نویسنده: مریم میریان
درباره نویسنده: ---

پروژه Roverling Mk II که توسط مارک مک‌کیز (Mark Makies) بعنوان یک ربات کاوشگر DIY رونمایی شد، نسخه اولیه این ربات، با استفاده از قطعات بازیافتی یک پرینتر سه‌بعدی قدیمی ساخته شده بود. هرچند این رویکرد برای استفاده مجدد از قطعات قدیمی بسیار هوشمندانه است، اما بازتولید آن برای دیگران دشوار بود. در مقابل، Roverling Mk II با قطعات قابل پرینت سه‌بعدی و سخت‌افزارهای استاندارد (off-the-shelf) ساخته می‌شود. مارک این نسخه را با هدف کاوش در ملک بزرگ و جنگلی خود در استرالیا طراحی کرده است.

طراحی و فلسفه ساخت

Roverling Mk II ادعایی برای یک محصول تجاری بی‌نقص ندارد؛ در واقع، ظاهر آن کاملاً خام و صنعتی است: یک شاسی، چند چرخ و مجموعه‌ای از قطعات که روی آن نصب شده‌اند. اما جذابیت اصلی پروژه نیز در همین سادگی نهفته است. این ربات یک پلتفرم باز برای تجربه، آزمایش و توسعه است. البته این سادگی به معنای کمبود امکانات نیست. بر اساس آنچه مارک در وبلاگ خود توضیح داده، این ربات به مجموعه‌ای قابل توجه از سخت‌افزارهای قدرتمند مجهز شده است.

roverling mk2

مشخصات فنی و سخت‌افزار

این ربات، ترکیبی هوشمندانه از پردازنده‌های قدرتمند و ماژول‌های ارتباطی است که آن را برای حرکت در محیط‌های ناشناخته آماده می‌کند.

دسته	قطعه	توضیحات
واحد پردازش مرکزی	رزبری پای ۴ مدل B	به‌عنوان کامپیوتر اصلی، وظیفه اجرای نرم‌افزارهای سطح بالا، پردازش داده‌های سنگین و مدیریت رابط کاربری را بر عهده دارد.
کنترلرهای امبدد	۳ عدد برد توسعه Waveshare RP2040-Zero	این میکروکنترلرها وظایف سطح پایین و بلادرنگ مانند کنترل موتورها، خواندن داده‌های انکودر و مدیریت سنسورها را انجام می‌دهند تا بار پردازشی از روی رزبری پای برداشته شود.
ناوبری و موقعیت‌یابی	گیرنده GNSS	برای موقعیت‌یابی دقیق جغرافیایی در فضای باز استفاده می‌شود.
	واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU)	شتاب و جهت‌گیری ربات را اندازه‌گیری می‌کند و داده‌های حیاتی برای حفظ تعادل و ناوبری پایدار فراهم می‌کند.
	مسافت‌یاب سونار	برای تشخیص موانع در مسیر ربات از امواج صوتی استفاده می‌کند.
سیستم پیشرانه	۲ عدد موتور درایو	موتورهای قدرتمندی که نیروی لازم برای حرکت در زمین‌های ناهموار را تأمین می‌کنند.
	انکودرهای کوادراتور	به هر موتور متصل شده و با دقت بالا، سرعت و مسافت طی‌شده توسط چرخ‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند.
	سنسورهای جریان	جریان مصرفی هر موتور را پایش می‌کنند که برای تشخیص بار اضافی یا گیر کردن چرخ‌ها مفید است.
ارتباطات	گیرنده رادیویی ۶ کاناله 2.4GHz	برای کنترل دستی ربات از راه دور توسط اپراتور استفاده می‌شود.
	ماژول LoRa	یک ماژول ارتباطی دوربرد و کم‌مصرف که داده‌ها را به یک ایستگاه پایه ارسال می‌کند و برای تله‌متری و نظارت از راه دور ایده‌آل است.

طراحی مکانیکی و شاسی

شاسی Roverling Mk II با نرم‌افزار FreeCAD طراحی شده و کاملاً کاربردی است. تمرکز طراح بر کارایی بوده و نه زیبایی؛ به همین دلیل، شاسی پر از سوراخ‌های نصب است که اتصال آسان سخت‌افزارها و چرخ‌ها را ممکن می‌سازد.

طراحی مکانیکی و شاسی roverling mk2

سیستم تعلیق و فرمان

ویژگی برجسته این ربات، توانایی حرکت در زمین‌های ناهموار است که مدیون چند انتخاب هوشمندانه در طراحی مکانیکی است:

سیستم تعلیق فنری: هرچند این سیستم ابتدایی است، اما وجود فنرها به جذب ضربات ناشی از حرکت روی سطوح نامسطح کمک کرده و پایداری ربات را افزایش می‌دهد.
لاستیک‌های بزرگ و آج‌دار: این لاستیک‌ها چسبندگی بالایی را روی سطوح لغزنده مانند خاک یا گل فراهم می‌کنند.
ارتفاع زیاد از سطح زمین: فاصله قابل توجه شاسی از زمین، به ربات اجازه می‌دهد تا به راحتی از روی موانع کوچک عبور کند.
سیستم فرمان مبتنی بر سروو: برخلاف سیستم فرمان دیفرانسیلی (Differential Steering) که در آن سرعت چرخ‌ها برای تغییر جهت تنظیم می‌شود، این ربات از یک مکانیزم فرمان رک و پینیون (Steering Rack) بهره می‌برد که توسط یک سروو موتور کنترل می‌شود. این روش فرمان‌پذیری مطمئن‌تری را، به‌خصوص روی سطوح سست و لغزنده، فراهم می‌کند.

سیستم تعلیق و فرمان roverling mk2

نرم‌افزار، فریمور و رابط کاربری

معماری نرم‌افزاری Roverling Mk II به دلیل تعدد قطعاتی که با یکدیگر در ارتباط هستند، کمی پیچیده به نظر می‌رسد. برای درک بهتر این ساختار، مارک یک بلوک دیاگرام دقیق از نحوه تعامل اجزا ارائه کرده است. خبر خوب این است که تمام کدهای پروژه به صورت متن‌باز در دسترس قرار دارند و هر فردی که این ربات را می‌سازد، می‌تواند بخش‌های مورد نیاز خود را انتخاب کرده و مطابق با کاربرد دلخواهش، آن‌ها را سفارشی‌سازی کند.

نرم‌افزار، فریمور و رابط کاربری roverling mk2

یکی از نقاط قوت این پروژه، رابط کاربری گرافیکی (GUI) است که مارک برای آن برنامه‌نویسی کرده است. این رابط کاربری امکانات متنوع و جذابی را در اختیار کاربر قرار می‌دهد، از جمله: