الجمهورية العربية السورية

جامعة تشرين

كلية الهندسة الميكانيكية والكهربائية

قسم هندسة الحاسبات والتحكم اآللي

دراسة حركة رراع روبىت وانتحكى به باستخذاو واجهة

SCADA أو تطبيكAndroid

إعذاد انطانبا :

طارق يحذ يال يحذ أسعذ

إشراف

حسن األمحذ .م .د

2 انصفحة

وضع صة لمجنة العممية في ىذه الصفحة مخص تعميقاتيا, وتقييميا لممشروع

3 انصفحة

4 انصفحة

5 انصفحة

6 انصفحة

جذول انحتىيات

3 ............................................................... ممخص المشروع

4 ...................................................................... كممة شكر

5 .................................................. ذراع الروبوت ودارة التحكم بيا

6 ............................................................... جدول المحتويات

10 ................................................................ جدول األشكال

12 ............................................................. جدول المخططات

12 ............................................................... جدول الجداول

13 ........................................................... جدول المصطمحات

13 ............................................................ جدول المختصرات

14 ............................................................. مدخل إلى البحث

15 ................................................................ الروبوتات: عمم إلى مدخل 1-1 15 ...................................................................... الروبوت: تعريف 1-1-1 15 ........................................................................ الروبوتات: أنواع 1-1-2 20 ........................................................ وأىدافو: المشروع متطمبات توصيف 1-2 22 ....................................................................... المشروع: توصيؼ 1-2-1 22 ...................................................................... األىداؼ: توصيؼ 1-2-2 21 ...................................................................... والعمؿ: الدراسة مراحؿ 1-3 21 ............................................................ المشروع: واجيت التي التحديات 1-4 21 .................................................................. التوثيق: فصول عن لمحة 1-5

7 انصفحة

23 ................................................................ مفاىيم نظرية

24 ......................................................... :نظرية التحكم 2-1

24 ................................................................... التحكـ: نظرية شمولية 2-1-1 25 ....................................................................... العاـ: التحكـ نظاـ 2-1-2 25 ........................................................................... التحكـ: أنواع 2-1-3 26 ................................................................ الروبوتات: عند الحركة آلية 2-2 26 ........................................................... الروبوت: قيادة أنظمة تصنيؼ 2-2-1 28 .......................................................................... الحرية: درجات 2-2-2 ROBOT WORKSPACE: .............................................. 32 الروبوت عمؿ مجاؿ 2-2-3 32 ......................................................................... :المفاصؿ أنواع 2-2-4 33 ............................................ برمجتيا: وطرق الصغرية المتحكمات إلى مدخل 2-3 33 ................................................................ الصغري: المتحكـ تعريؼ 2-3-1 34 ............................................................... الصغرية: المتحكمات بنية 2-3-2 34 ................................................... الصغرية: المتحكمات إمكانيات ىي ما 2-3-3 35 ............................................................. الصغرية: المتحكمات برمجة 2-3-4 SACDA:....................................................................... 36 الـ واجيات 2-4 SCADA: ............................................................... 36 الػ نظـ تطبيقات 2-4-1 SCADA: ................................................................ 36 الػ نظـ مكونات 2-4-2 SCADA: ............................................... 37 الػ نظـ في البيانات معالجة كيفية 2-4-3

38 ........................................ دراسة تحميمية و بناء مخططات النظام

39 ................................................................. لمنظام: الصندوقي المخطط 3-1 40 ................................................................ لمنظام: التدفقية المخططات 3-2 42 ........................................................... النظاـ: لعمؿ التدفقي المخطط 3-2-1 43 .................................... المحركات: عمؿ أزمنة حساب لعممية التدفقي المخطط 3-2-2 44 ................................................. الصغري: المتحكـ لعمؿ التدفقي المخطط 3-2-3 48 ...................................................................... لمنظام: الحالة مخطط 3-3 48 ....................................................................لمنظاـ: الحالة مخطط 3-3-1 49 ............................................................ الروبوت: لذراع الحالة مخطط 3-3-2

8 انصفحة

ATMEGA16: ..................................................... 52 لممتحكـ الحالة مخطط 3-3-3 51 ......................................................... الثالث: لممحركات الحالة مخطط 3-3-4

52 ........................................... مكونات المشروع الصمبة والبرمجية

53 ............................................... مواصفات ذراع الروبوت: 3-1

54 ..................................................................... الذراع: محركات 3-1-1 55 .................................................... المستخدمة: لممحركات الحرية درجات 3-1-2 56 ............................................. قطبية: إلى الديكارتية اإلحداثيات مف التحويؿ 3-1-3 57 ........................................................................ المحركات: عزـو 3-1-4 59 ......................................................................... الحدية: الحاالت 3-1-5 60 ......................................................................... اإللكتروني: القسم 4-2 62 ....................................................... الذراع: قيادة لدارة المحاكاة مخطط 4-2-1 61 ....................................... الذراع: قيادة لدارة (SEMANTIC) التوصيفي المخطط 4-2-2 62 ................................................. الذراع: قيادة لدارة المطبوعة الدارة مخطط 4-2-3 63 ............................................................................ البرمجي: القسم 4-3 LABVIEW: ....................................................... 63 البرمجة لغة عف لمحة 4-3-1 SCADA: ...................................................................... 64 الػ واجية 4-3-2 66 ............................................................... لمنظاـ: السكادا واجية كود 4-3-3 ANDROID: .............................................................. 71 الػ تطبيؽ واجية 4-2-3 ATMEGA16:............................................................... 72 المتحكـ كود 4-2-4

79 ............................................االختبار والنتائج الدراسة العممية:

80 ........................................................ األربع: الذراع محركات حركة اختبار 5-1 82 ..................................................... وزف: أي تحمؿ ال وىي الذراع تجربة 5-1-1 G: ............................................... 81 50 مقداره وزف تحمؿ وىي الذراع تجربة 5-1-2 82 ...................................................... محدد: لمكان الذىاب في الذراع اختبار 5-2 82 ............................................ (:10,10,10) لمنقطة الذىاب في الذراع اختبار 5-2-1 82 ............................................ (:10,12,15) لمنقطة الذىاب في الذراع اختبار 5-2-2 83 ............................................ :(15,13,10) لمنقطة الذىاب في الذراع اختبار 5-2-3

9 انصفحة

83 ............................................................................ النتائج: مناقشة 5-3 83 ............................................ طاولة: عمى موضوع شيء اللتقاط الذراع اختبار 5-4

84 .................................................. الخاتمة واألعمال المستقبمية

85 ................................................................................... الخاتمة: 6-1 86 .......................................................................... األوؿ: التطوير 6-2-1 87 ......................................................................... الثاني: التطوير 6-2-2 88 ........................................................................الثالث: التطوير 6-2-3

01 انصفحة

األشكالجذول

الشكل رقم الصفحة

( روبوتات متنوعة1-1الشكؿ ) 16 ( مثاؿ عمى الروبوتات المنزلية2-1شكؿ )ال 16 نانو روبوت( 3-1شكؿ )ال 17 ( بعض روبوتات العممية4-1شكؿ )ال 19 ( روبوت طبي مستخدـ في العمميات الجراحية5-1شكؿ )ال 19 ذراع روبوت مقادة بنيوماتيكيا ( 1-2الشكؿ ) 26 ذراع مقاد ىيدروليكيا (2-2الشكؿ ) 27 ذراع مقاد كيربائيا (3-2الشكؿ ) 28 درجات حرية، ثالثة منيا خارج الرسـ( ذراع روبوت بأربع 4-2الشكؿ ) 29 الث درجات حرية، مع مفصؿ انسحابي( ذراع روبوت بث5-2الشكؿ ) 29 ( ذراع روبوت بخمس درجات حرية6-2الشكؿ ) 29 ذراع إنساف (7-2الشكؿ ) 30 ( ذراع الروبوت المدروس8-2الشكؿ ) 30 ( مجاؿ العمؿ لمذراع المدروس9-2الشكؿ ) 30 ( ذراع روبوت بجسر عمؿ ديكارتي12-2)الشكؿ 31 ( ذراع روبوت أسطوانية11-2الشكؿ ) 31 ( ذراع روبوت كروية12-2الشكؿ ) 31 SCARA( ذراع روبوت 13-2الشكؿ ) 32 ( ذراع روبوت متمفصؿ14-2الشكؿ ) 32 ( بعض أنواع المفاصؿ15-2الشكؿ ) 32 ةالصغري ات( المتحكم16-2الشكؿ ) 33 البنية الداخمية لممتحكـ الصغري (17-2)الشكؿ 34 ( بعض مترجمات المتحكمات الصغرية18-2الشكؿ ) 35 ( مثاؿ عف نظاـ سكادا19-2الشكؿ ) 37 ( صورة ذراع الروبوت1-4الشكؿ ) 53 الساعد والذراع والقبضة الخاصيف بالذراع (2-4)الشكؿ 54 قبضة الذراع (3-4)الشكؿ 55 درجات الحرية لمذراع (4-4)الشكؿ 55 Proteusمخطط الدارة عمى برنامج (5-4الشكؿ ) 61

00 انصفحة

( واجية السكادا الخاصة بالمشروع6-4الشكؿ ) 62 لدارة القيادة المطبوعة مخطط الدارة (7-4)الشكؿ 62 LabVIEW( مجاالت عمؿ برنامج 8-4)الشكؿ 63 ( واجية السكادا الخاصة بالمشروع9-4)الشكؿ 65 ومتغيرات األزمنةحركات التييئة مصفوفة (12-4)الشكؿ 66 المنفذ التسمسميتييئة (1114)الشكؿ 67 كود تحويؿ اإلحداثيات الديكارتية إلى قطبية (12-4)الشكؿ 67 تشكيؿ بموؾ األزمنة (13-4)الشكؿ 68 إرساؿ رسالة لممتحكـ (14-4)الشكؿ 68 المحركات إرساؿ أوامر تحريؾ (1514)الشكؿ 69 المحركات إيقاؼإرساؿ أوامر (16-4)الشكؿ 69 تغيير سرعة المحركاتإرساؿ أوامر (17-4)الشكؿ 70 حساب أزمنة حركة المحركات (18-4)الشكؿ 70 إغالؽ المنافذ التسمسمية (19-4)الشكؿ 71 واجية تطبيؽ األندرويد (22-4)الشكؿ 72 Windowsواجية التطبيؽ عمى نظاـ (2114)الشكؿ 72

( إدخاؿ عمـ الذكاء الصنعي في ذراع روبوت1-6الشكؿ ) 86 ( محركات السيرفو ضمف ذراع الروبوت2-6الشكؿ ) 87 ( إمكانية حركة الروبوت لمتنقؿ ضمف بيئة العمؿ3-6الشكؿ ) 88

02 انصفحة

املخططاتجذول المخطط رقم الصفحة

الصناعيةتطور اآلالت ( 1-2) مخططال 24 نظاـ التحكـ العاـ( 2-2) مخططال 25 تصنيؼ أنواع التحكـ( 3-2) مخططال 26 ( المخطط الصندوقي لنظاـ الذراع1-3المخطط ) 39 أ( المخطط التدفقي لعمؿ نظاـ الذراع-2-3المخطط ) 41 ب( المخطط التدفقي لعمؿ نظاـ الذراع-2-3المخطط ) 42 لعممية تحرؾ الذراع إلى نقطة محددةالتدفقي ( المخطط 3-3المخطط ) 43 لعمؿ المتحكـ الصغريأ( المخطط التدفقي -4-3المخطط ) 44 لعمؿ المتحكـ الصغريب( المخطط التدفقي -4-3المخطط ) 45 لعمؿ المتحكـ الصغريج( المخطط التدفقي -4-3المخطط ) 46 الصغريلعمؿ المتحكـ د( المخطط التدفقي -4-3المخطط ) 47 ( مخطط الحالة لمنظاـ5-3المخطط ) 48 ( مخطط الحالة لذراع الروبوت6-3المخطط ) 49 ATMega16( مخطط الحالة لممتحكـ 7-3المخطط ) 50 ( مخطط الحالة لممحركات الثالث8-3المخطط ) 51 Proteusمخطط الدارة عمى برنامج (114) المخطط 60 التوصيفي النظري لدارة القيادة( المخطط 214) المخطط 61 لدارة القيادة المطبوعة مخطط الدارة (314)الشكؿ 61

اجلذاولجذول

الجدول رقم الصفحة

يقافيا1-4الجدوؿ ) 69 ( طريقة تشغيؿ المحركات وا تجربة الذراع وىي ال تحمؿ أي وزف( نتائج 1-5الجدوؿ ) 80 g 50وزف مقداره تحمؿتجربة الذراع وىي ( نتائج 2-5الجدوؿ ) 81 النتائج النيائية لمحصوؿ عمى الزمف المرجعي( 3-5الجدوؿ ) 81 (10,10,10لمنقطة )اختبار الذراع في الذىاب ( نتائج 4-5الجدوؿ ) 82 (15-12-10لمنقطة )اختبار الذراع في الذىاب ( نتائج 5-5الجدوؿ ) 82 (15,13,10)لمنقطة اختبار الذراع في الذىاب ( نتائج 6-5الجدوؿ ) 83

03 انصفحة

جذول املصطلحات

المصطلح التعريف

الروبوت تـ تعريفو في التوثيؽ.

الكتروديناميكي مجموع كممتي الكتروني وديناميكي، وىي تعني األجيزة األلكترونية المتحركة.

محاكاة ىي عممية تقميد ألداة حقيقية أو عممية فيزيائية أو حيوية

ىو ومقياسالنانو النانو ىي مقدرة اإلنساف عمى تصنيع المادة واألجيزة واألنظمة عند مقياس واحد مف المميار مف المتر

النانو

Bluetooth ىي تقنية متطورة تستخدـ لالتصاؿ الالسمكي عمى المدى القصير

ا البث الالسمكي فائؽ الدقة والسرعة وىي وسيمة لالتصاؿ الالسمكي أيضا وخصوص لمشبكات الالسمكية

wifi

ىو نظاـ تشغيؿ مجاني ومفتوح المصدر مبني عمى نواة لينكس صمـ أساسا لألجيزة ذات شاشات الممس كاليواتؼ الذكية والحواسيب الموحية

Android

Software ىي كؿ البرمجيات التي تغذي ذاكرة الجياز

Hardware األجزاء الفيزيائة التي يتكوف منيا الجياز

جذول املختصرات المختصر المعنى

International Standards Organization ISO

Universal Serial Bus USB Supervisory Control and Data Acquisition SCADA

Random Access Memory RAM

Read Only Memory ROM

Input and Output IO

Analog to Digital Converter ADC

Field-Programmable Gate Array FPGA

Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter USART

04 انصفحة

05 انصفحة

مدخل إلى البحث

جػزءا Robotsالروبوتػات يطمؽ عمى العصر الحالي الذي نعيشػو اآلف عصػر الروبوتػات، حيػث أصػبحتخصوصا في الحقوؿ الصػناعية. ويعػود الفضػؿ فػي ىػذا إلػى التطػور أساسيا ال غنى عنو في كثير مف المجاالت

.ولغات البرمجة الكبير الذي شيدتو نظرية التحكـ، وتقنيات المتحكمات

مدخل إلى عمم الروبوتات: 1-1

يظف البعض أف مفيـو الروبوت يقتصر عمى توصػيؼ اإلنسػاف اآللػي الػذي يمشػي ويتحػرؾ، وىػذا التصػور الثقافػػة المكتسػػبة مػػف أفػػالـ وروايػػات الخيػػاؿ العممػػي، وىػػو تصػػور خػػاط إلػػى حػػد كبيػػر. نػػاتج عمػػى مػػا يبػػدو مػػف

فمفيـو الروبوت أشمؿ وأكبر مف ذلؾ.

تعريؼ الروبوت: 1-1-1 :(IOS 8373)التعريؼ الرسمي لمروبوت الذي حددتو الييئة الدولية لممعايير واألنظمة إف

ثابػت فػي المكػاف ىو ذراع مقاد آليا قابؿ لمبرمجة متعػدد الوظػائؼ مبػرمج لمعمػؿ فػي ثػالث محػاور أو أكثػر ستخداـ ألغراض صناعية. أو متحرؾ قابؿ لال

بأنو: RIA المعيد األميركي لمروبوتوعرفو

ت واألجيػزة وفػؽ مشغؿ ميكانيكي قابؿ لمبرمجػة متعػدد الوظػائؼ والميػاـ مصػمـ لنقػؿ القطػع والمػواد والمعػدا برمجة سمفا إلنجاز وظائؼ متعددة.مسارات محددة وم

، متعػدد الوظػائؼ ذاتػي الحركػة Elecrtomechanicوميكانيكي الكتر عبارة عف جياز وسنقـو نحف بتعريفو بأنوالتػي يػرة أو وبػاألخ فػي األمػاكف الصػعبة والخطدقيقة ال يسػتطيع اإلنسػاف عمميػا لب لمقياـ بأمورفي الغاموجو

ال يمكػػػف الوصػػػوؿ إلييػػػا، أو لمقيػػػاـ بػػػاألمور الروتينيػػػة والتػػػي تتطمػػػب عمػػػال دائمػػػا يكػػػوف فييػػػا عمػػػؿ اإلنسػػػاف ىػػػدرا لمطاقات البشرية.

أيضػا يػتـ تصػنيع الروبوتػػات بغيػة محاكػاة عمميػػات اإلنسػاف والوصػوؿ إلػى آلػػة صػديقة فػي الحيػػاة تكػوف جنبػا إلػػى الحياة العممية. جنب مع اإلنساف، وتعمؿ عمى مساعدتو في

أنواع الروبوتات: 1-1-2يوجد إجمػاع أو اتفػاؽ عمػى نوعيػة اآلالت التػي يمكػف تصػنيفيا أو تسػميتيا روبوتػات لكػف ىنػاؾ في الواقع ال

: ف يقـو بالمياـ والوظائؼ التاليةاتفاؽ بيف الجميع عمى أف الروبوت التقميدي يجب أ إجماع أو

يدور حوؿ نفسو. -

06 انصفحة

يشغؿ ذراع آلي. - يتحسس الوسط المحيط ويتفاعؿ معو. - يتمتع بنوع مف السموؾ الذكي الذي يميز اإلنساف والكائنات الحية. -

مؤتمتػػة التػػي تسػػتبدؿ ة الروبوتػػات تنسػػب لجميػػع اآلالت التطػػور مفيػػـو الروبػػوت الحقػػا وأصػػبحت تسػػميوقػػد ( بعػػػض أنػػػواع 1-1يبػػػيف الشػػػكؿ )عقميػػػة وذكيػػػة شػػػبيية باإلنسػػػاف، ف وتحػػػؿ محمػػػو أو التػػػي تقػػػـو بوظػػػائؼ اإلنسػػػا

الروبوتات:

التي تنجزىا إلى مجموعتيف رئيسيتيف: العصرية تقسـ الروبوتات الحديثة وفقا لمميمات

:المستخدمة في المنزل والمصانع روبوتاتال 1-1-2-1

انتشر استعماؿ الروبوتات وأذرع الروبػوت اآلليػة فػي وىي روبوتات أكثر إنتاجية ودقة وتحمال مف اإلنساف. المصػانع الحديثػػة وىػػذا مػا أدى إلػػى زيػػادة اإلنتػػاج وتخفػيض سػػعر المنػػتج. يسػػتعمؿ اآلف فػي المصػػانع الحديثػػة مػػا

لكػػؿ مػػف 1 فػػي أميركػػا الشػػمالية،16ي أوربػػا، فػػ32 فػػي آسػػيا، 52)حػػوالي يربػػو عمػػى مميػػوف روبػػوتفري (.ياقأستراليا وا

ىي وسيمة اإلنتاج األكثػر انتشػارا فػي مصػانع السػيارات فػي صانع إنتاج السياراتمفقد باتت الروبوتات في يربػػو عمػػى مئػػة روبػػوت صػػناعي تقػػـو يسػػتعمؿ فػػي خطػػوط إنتػػاج السػػيارات المؤتمتػػة مػػا .العقػػود الثالثػػة األخيػػرة

بعمميات الطالء والمحاـ والتمصيؽ وشد البراغي والتركيب.

( روبوت مستخدـ في المنازؿ، والذي يقتصر عممو عمى نقؿ األشياء.2-1ؿ )يبيف الشك

روبوتات متنوعة (1-1الشكؿ )

07 انصفحة

الروبوتات المنزلية( مثاؿ عمى 2-1شكؿ )

الروبػوت اآللػي ذراع، فينػاؾ مػثال Printed Boards ةالػدارات المطبوعػ لوحاتفي صناعة وكذلؾ الحاؿSCARA فػػػي المػػػوح فػػػي مكانيػػػا وتضػػػعياالتػػػي تنقػػػؿ العناصػػػر اإللكترونيػػػة الدقيقػػػة مػػػف األطبػػػاؽ المخصصػػػة ليػػػا

. بإمكاف مثؿ ىذه الروبوتات ترتيب آالؼ العناصر اإللكترونية خالؿ سػاعة واحػدة متجػاوزة اإللكتروني بدقة عالية كثيرا مف القدرات البشرية.

ونعطي أمثمة عمييا:

الروبوتات المنزلية: -

نػذكر . قالليةتولكنيػا باتػت أكثػر ذكػاء واسػنخفاض أسػعارىا نتشار نظرا الأصبحت ىذه الروبوتات شائعة اال ت تنظيؼ األرضيات وتعشيب الحدائؽ.مثال روبوتا

روبوتات غير تقميدية: -

نمػا حػوؿ ال يجػاد أنػواع جديػػدة تتركػز أبحػاث العممػاء فػي الوقػت الػراىف عمػى ميمػػات الروبػوت وا اسػتثماره وا والبحث عف طرؽ تصميـ وتصنيع بديمة.

النانو روبوت: -

ويحػػاوؿ العممػػاء .تيػػتـ تقنيػػة النػػانو روبػػوت بإيجػػاد آالت وروبوتػػات ميكرويػػة دقيقػػة مػػف رتبػػة النػػانو روبػػوتعماليػا داخػؿ القيػاـ بإو الميكروبػات قػادرة عمػى اآلف إيجاد روبوتات دقيقة بمقاسػات وأبعػاد مػف مرتبػة الفيروسػات أ

جراء العمؿ الجراحي بداخميا، يظير الشكؿ )كالدخوؿ إلى الخم ،األجساـ الدقيقة ( نانو روبوت.1-3ية وا

08 انصفحة

نانو روبوت( 3-1شكؿ )

الروبوت المرن: -

بػػػوليميرات ،)عضػػػالت ىوائيػػػة الروبوتػػػات المصػػػنعة مػػػف مػػػادة السػػػيميكوف ومػػػف محركػػػات )مشػػػغالت( مرنػػػة العصػػبونية والشاااتا Fuzzy Logic( يػػتـ الػػتحكـ فييػػا عػػف طريػػؽ المنطػػؽ الغػػائـ الضػػبابي كهربائيااا نشػػيطة

Neural Network . ة لمروبػػػوت التقميػػػدي ر مغػػػايتػػػات أف تػػػرى وتتحسػػػس وتتصػػػرؼ بطريقػػػة بإمكػػػاف ىػػػذه الروبو الصمب.

الروبوت المبدل لمشكل: -

. تتػػألؼ ىػػذهيتناسػػب والميمػػة الموكمػػة إلييػػااسػػتطاع العممػػاء تصػػميـ روبوتػػات قػػادرة عمػػى تغييػػر شػػكميا بمػػا الروبوتات مف عدة قطع مكعبة الشكؿ تتحرؾ بشكؿ متناسؽ فيما بينيا.

الروبوت الخمية: -

يحاوؿ العمماء إنتاج روبػوت مؤلػؼ مػف عػدد ىائػؿ مػف الروبوتػات الدقيقػة التػي تعمػؿ معػا إلنجػاز ميمػة أو يجاده أو التجسس. وظيفة محددة )استوحي ىذا الروبوت مف خمية النحؿ أو النمؿ( كالبحث عف شي متخفي وا

الروبوت االصطفائي: -

وبػاألخ تصػػميـ الييكػػؿ والحركػة والسػػموؾ. تسػػاعد ،يسػتفاد مػػف مسػابقات التطػػوير فػػي تصػميـ الروبوتػػاتحيػث تحػؿ الروبوتػات ،والتخمػي عػف السػيئةنتقاء الطبيعي لمروبوتػات الجيػدة بقات الروبوت في االصطفاء واالمسا

المنتقاة مكاف الروبوتات القديمة.

روبوتات المناطق الخطيرة: 1-1-2-2

لػى مكػاف العمػؿ نظػرا لبعػد المسػافة أو لخطػورة المكػاف يسػتعمؿ روبوتػا إحينما ال يستطيع اإلنساف الوصوؿ بواسطة الروبوت الطبي الوصوؿ إلى أعضػاء داخػؿ الجسػـ . فمثال يستطيع الجراح عف بعد يتـ التحكـ بو وقيادتو

والقياـ بالعمميات الجراحية دوف إحداث شؽ جراحي.

09 انصفحة

وبوتات تستبدؿ اإلنساف في األمػاكف الخطػرة والقػذرة والمممػة أو تات عمى أنيا ر و أي يمكف تعريؼ ىذه الروبمػؿ فػي فوىػات البػراكيف أو اكتشػاؼ الفضػاء تقـو بأعماؿ ال يرغب اإلنساف القياـ بيا. كالروبوتات المخصصة لمع

( صػػورا لػػبعض أنظمػػة 5-1( )4-1رى أو القيػػاـ بالعمميػػات الجراحيػػة، تبػػيف األشػػكاؿ )والكواكػػب والمجػػرات األخػػ الروبوتات التي تنتمي ليذه الفئة:

العمميةبعض روبوتات ( 4-1شكؿ )

روبوت طبي مستخدـ في العمميات الجراحية( 5-1شكؿ )

21 انصفحة

توصيف متطمبات المشروع وأىدافو: 1-2 ـ بيػػا عػػف طريػػؽ الحاسػػب، ذراع آليػػة بػػثالث درجػػات حريػػة والػػتحك دراسػػة حركػػة تػػدور فكػػرة المشػػروع حػػوؿ

بغية استخداميا في معمؿ إلصالح السيارات.

توصيف المشروع: 1-2-1 يمكف توصيؼ لممشروع بالنقاط التالية:

مصنوعة مف مادة البالستيؾ. روبوت جاىزةذراع التصميـ ىو عبارة عف -

تعمؿ بسرعة متساوية. محركات مستمرة( أربعةمحركات مستمرة ) يستخدـ الخا بذراع الروبوت التصميـ -

.LabVIEW واجية حاسوبية مصممة ببرنامج عبر يتـ التحكـ بالذراع -

.COMالتسمسمي منفذ ال عبر إرساؿ األوامر إلى الذراعيتـ -

أو عبػر الموبايػؿ باسػتخداـ تطبيػؽ عمػى نظػاـ األندرويػد SCADAالػػ األوامر تصدر مف المستخدـ عبر واجيػة -Android البموتوث ؿ تقنيةمف خالBluetooth أو الػ ،WiFi.

متحكـ صغري. يتـ التحكـ المباشر بالذراع عبر دارة قيادة تحتوي عمى -

توصيف األىداف: 1-2-2تسمسػمي باسػتخداـ كابػؿ نقػؿ بيانػات بػيف الحاسػوب ودارة قيػادة الػذراع السػمكي التسمسميتحقيؽ عممية الربط .1

.COMإلى منفذ USBمف منفذ Adapterعبر محوؿ USBموصوؿ إلى منفذ

كتابة برنامج قادر عمى قيادة ذراع الروبوت يتـ حقنو بداخؿ المتحكـ الصغري الموجود في دارة القيادة. .2

الذي يجب أف تذىب إليو الذراع. موضعالالمتحكـ الصغري تبيف لو يات مف استقباؿ الحاسب لمعط .3تمكنػػو مػػف وقبضػػة درجػػات مػػف الحريػػة ثػػالثاألجسػػاـ حيػػث إف لمػػذراع التحػػرؾ والتقػػاط تمكػػيف الػػذراع مػػف .4

.في محيطو األجساـ الواقعة أغمبالتقاط سػقاط الخبػرة وكػذلؾ إ ،بيندسػة الػتحكـ اآللػياالستفادة مف المعمومات التي حصمنا عمييا مف المػواد المتعمقػة .5

.المكتسبة في تصميـ الدارات اإللكترونية عمى أرض الواقع

التعامؿ مع لغة برمجية جديدة، تختمؼ عف مفيػـو لغػات البرمجػة النصػية، وتتمتػع بمزايػا عظيمػة فػي مجػاؿ .6 .LabVIEWـ، وىي لغة التحك

.Androidالموبايؿ عبر تطبيؽ بشكؿ مباشر أو باستخداـ SCADAالتحكـ اآللي بالذراع عبر واجية .7

20 انصفحة

:مراحل الدراسة والعمل 1-3

تـ العمؿ في المشروع تبعا لمخطة التالية:

الناظمة لعممو. والخوارزميات وبناء المخططات نظريا توصيؼ المشروع -1

كؿ منيا. القياـ بدراسة حوؿ البرامج التي سيتـ استخداميا ضمف المشروع، ومزايا ومحاسف -2

كتابة كود المتحكـ الصغري الموجود عمى دارة القيادة. -3

المستخدمة في التحكـ بالذراع. SCADAبناء واجية الػ -4

محاكاة.تجربة المشروع بشكؿ افتراضي وذلؾ عبر برنامج -5

عبر برنامج تصميـ دارات مطبوعة، وبناء لوحة القيادة عمميا. دارة القيادة تصميـ -6

.SCADAواجية الػ مف األوامرعف طريؽ إرساؿ عمميا عتشغيؿ الذرا -7

ووضع القيـ المرجعية المستخدمة في التحكـ بالذراع. ،باستخداـ الزمف الذراعأجزاء حركةدراسة -8

.لتحريؾ الذراع إلى نقطة محددة اإلحداثيات الديكارتية إلى إحداثيات قطبية تحويؿوضع معادالت -9

لنقطة محددة ووضع النتائج النيائية ضمف جداوؿ.اختبار حركة الذراع في الذىاب -12

.Bluetoothدراسة التحكـ البعيد بالذراع عبر الياتؼ الخميوي باستخداـ تقنية -11

التحديات التي واجيت المشروع: 1-4 مشكمة التعامؿ مع المحركات المستمرة باستخداـ تقنية الزمف، والتي نتج عنيا العديد مف المشاكؿ. -1

الذراع والتي كمف ليا تأثير سمبي عمى نتائج االختبارات، وعدـ ثبات النتائج.عدـ متانة -2

التأخير الناتج عف إرساؿ األوامر إلى دارة القيادة، األمر الذي يؤثر عمػى إمكانيػة عمػؿ المشػروع كنظػاـ -3 زمف حقيقي.

السحب العالي لمتيار مف قبؿ المحركات والذي يتفاوت بحسب حمؿ الذراع. -4

عن فصول التوثيق:لمحة 1-5 فصوؿ رئيسية. ستةتـ تقسيـ التوثيؽ إلى

عػف أنػواع في الفصؿ األوؿ، تـ الحديث عػف مفيػـو الروبػوت وأنواعػو، باإلضػافة إلػى إعطػاء لمحػة سػريعة والخطػة التػي تػـ اتباعيػا فػي . كذلؾ تـ التطػرؽ إلػى توصػيؼ متطمبػات المشػروع وأىدافػو، الروبوتات واستخداماتيا

.العمؿ

مػػف عػػدة ؿويتػألؼ ىػػذا الفصػػ ،الفصػػؿ الثػػاني مناقشػػة المواضػيع المرتبطػػة بصػػمب موضػػوع المشػػروع فػػيتػـ سريع ألنظمة التحكـ واستخداماتيا في الحياة العممية، وفػي القسػـ الثػاني استعراضأقساـ. تـ في القسـ األوؿ منو

، باإلضػػافة إلػػى أنػػواع المفاصػػؿ درجػػات الحريػػة لػػومفيػػـو و ات بشػػكؿ عػػاـآليػػة الحركػػة لمروبوتػػ تػػـ الحػػديث عػػف

22 انصفحة

خصػػػ لمحػػػػديث عػػػف المتحكمػػػػات فقػػػػد ، مػػػف ىػػػػذا الفصػػػؿ الثالػػػػثالقسػػػـ أمػػػػا ، اتالمسػػػتخدمة فػػػػي ذراع الروبوتػػػالصػػغرية، مػػف حيػػث مفيوميػػا ومزاياىػػا وبنيتيػػا وطػػرؽ برمجتيػػا. وكػػاف مفيػػـو الػػتحكـ الحاسػػوبي ىػػو محػػور القسػػـ

.مع الحاسوب ومجاالتو وتطبيقاتولربط اوطرؽ SCADAواجيات الػ الرابع، وفيو استعراض لمفيـو

فقد تـ تخصيصو لتحميؿ النظاـ اعتمادا عمى ثالث أنواع مف ،نظريا لممشروعتوصيفا يعتبر الفصؿ الثالث طرؽ التوصيؼ، وىي: المخطط الصندوقي لممنظومة، والمخططات التدفقية، ومخططات الحالة لمنظاـ

وصفا تفصيميا لمكونػات المشػروع الصػمبة، بػدءا مػف الػذراع الميكانيكيػة، مػرورا فيو يحوي أما الفصؿ الرابع ، وانتيػاء بالقسػـ اإللكترونػي الػذي ضػـ شػرحا لػدارة القيػادة التػي تػـ تصػميميا لقيػادة الػذراع، بالمحركات المستخدمة

لقسػػـ الثػػاني فقػػد تػػـ شػػرح الكػػود فػػي اودارة المالئمػػة بػػيف الحاسػػوب ودارة القيػػادة وىػػذا فػػي القسػػـ األوؿ منػػو، أمػػا LabVIEWوالتػػي تػػـ تصػػميميا باسػػتخداـ برنػػامج الػػػ المسػػتخدمة فػػي قيػػادة الػػذراع SCADAالبرمجػػي لواجيػػة الػػػ

.المتحكـ الصغريوكذلؾ تـ شرح الكود البرمجي الذي تـ حقنو بداخؿ

وفيو عرض لنتائج التوثيؽ،تـ وضعيا في الفصؿ الخامس مف ىذا اتاالختبار هاختبار المشروع ونتائج ىذمكانيتيا لمتطبيؽ العممي.حركة الذراع وا

وفػػػي النيايػػػة تػػػـ اختتػػػاـ التوثيػػػؽ بفصػػػؿ يتحػػػدث عػػػف األفكػػػار المسػػػتقبمية ويتبعيػػػا مجموعػػػة مػػػف المقترحػػػات طويرية التي كنا نأمؿ القياـ بيا.الت

23 انصفحة

24 انصفحة

لمحة عامة عن أنظمة التحكم

وال يمكػػػف إىمػػػاؿ يعتبػػػر الػػػتحكـ ومفاىيمػػػو ونظرياتػػػو جػػػزءا ال يتجػػػزأ مػػػف التطػػػور الحاصػػػؿ فػػػي الروبوتػػػات، الحديث عنو عند الحديث عف الروبوتات.

:نظرية التحكم 2-1

لنظػر عػف بأنػو تنظػيـ مجموعػة أعمػاؿ مخصوصػة لتحقيػؽ ىػدؼ محػدد بغػض ايعرؼ التحكـ بشػكؿ عػاـ ع تطػور أسػاليب تحقيػؽ ىػذه غير أنو يمكف مالحظة أف نظريػة الػتحكـ قػد تطػورت مػ ، وسائؿ تحقيؽ ىذا التنظيـ

تمتػػة ثػػـ العمػػؿ اليػػدوي إلػػى المكننػػة ثػػـ األ بػػدو ذلػػؾ جميػػا مػػف خػػالؿ تتبعنػػا لمتطػػور الصػػناعي بػػدءا مػػفوي ة،النظريػػ الذكاء االصطناعي.و دخوؿ عصر األنظمة الخبيرة

ففػي ،خالؿ مسيرة تقدـ شتى العمـو نشأت ثورات صناعية كبػرىو الحضارةو ففي سعي البشرية نحو التطورإذ أف الجيػػد العضػػمي لننسػػاف فػػي العمػػؿ ،األولػػى بدايػػة عصػػر اآللػػة القػػرف السػػابع عشػػر كانػػت الثػػورة الصػػناعية

.ىذا بالضبط مفيـو المكننةو اليدوي المباشر استبدؿ باآللة

ؿ مف جديد لثورة صػناعيةاتح المجف -حيث تـ ابتكار اآللة الحاسبة االلكترونية-في أواسط القرف العشريف ذ أف الجيػد البشػػري المسػتخدـ فػػي إف أىػػـ مظاىرىػا األتمتػػة االتػػي كػ، و ؽ عمييػػا الثػورة الصػػناعية الثانيػةمػجديػدة أط

.لكترونيةإلـ استبدالو بمنظومات الحواسيب اعمميات التحكـ ت

رغبػػة ، و ف مالزمػػا لمػػنظـ المقػػادةاف الجيػػد الػػذىني لننسػػاف كػػإاألتمتػػة فػػو و عمػػى الػػرغـ مػػف عمميتػػي المكننػػةالػذكاء االصػطناعي الػذي يعتبػر بحػؽ و اإلنساف في مكننة الجيد الذىني كنت سبب انطالقػة عمػـ األنظمػة الخبيػرة

حجر األساس لمثورة الصناعية الثالثة التي تتميز بظيور ما يسمى باآلالت الذكية.

ذكره: و يوضح المخطط التالي ما سبؽ

:شمولية نظرية التحكم 2-1-1الطبيػػب و الرياضػػي روبػػرت فينػػر ،اجتمػػع ثػػالث عممػػاء كبػػار يمثمػػوف اختصاصػػات متعػػددة األربعينيػػاتفػػي

أبحاث عديدة خرجوا جميعا بنظرية السيبرنتيؾ التي و وبعد دراسات الكيربائي بجيمو،الميندس و الفيزيولوجي نبموتتوجيػػو كػػؿ عمميػػات الػػتحكـ فػػي جميػػع الػػنظـ الطبيعيػػة الفيزيولوجيػػة أو الػػنظـ الصػػنعية و كانػػت تيػػدؼ إلػػى ضػػبط

تطور اآلالت الصناعية( 1-2) مخطط

25 انصفحة

توجيييػػا و عممػػت عمػػى تحقيػػؽ الػػربط فيمػػا بينيػػاو بػػذلؾ اسػػتفادت ىػػذه النظريػػة مػػف تطػػور بقيػػة العمػػـو ،التكنولوجيػػة ال التوجيػػو.و يػػادةدعػػي ىػػذا العمػـ بعمػػـ السػػيبر نتيػؾ أي عمػػـ الق ،لموصػوؿ إلػػى ىػػدؼ محػدد يضػػبط ىػػذه التطػورات

كؿ ما ييمنا ىو الوصوؿ الى فكػرة أف الػتحكـ يحتػاج و نو خارج نطاؽ البحثألنريد الغو في ىذا المجاؿ اآلف ونخػػ الحػػديث ىنػػا عػػف عمػػـ ،تحقيػػؽ اليػػدؼ المطمػػوبو الػػى معرفػػة موسػػعة بعػػدة عمػػـو لالسػػتفادة منيػػا فػػي فيػػـ

نظريات كثيرة.و يتأثر بعمـوو المبرمج الذي يؤثر االلكترونيو التحكـ الكيربائي

:نظام التحكم العام 2-1-2مجػػػاالت األنظمػػػة و تعػػػدد مواضػػػيعو االلكترونػػػي المبػػػرمجو عمػػػـ الػػػتحكـ الكيربػػػائي شػػػموليةعمػػػى الػػػرغـ مػػػف

:التالي لنظاـ التحكـ وىو المبيف بالشكؿ ال أنو يمكننا وضع مخطط عاـإالمدروسة

:العاـ يتألؼ مف التحكـى أف نظاـ و بذلؾ نر

.الذي يمثؿ المنظومة أو الشيء المراد التحكـ بوالنظاـ المقاد: و .1

الدخؿ: تمثؿ البيانات التي يتأثر بيا النظاـ. .2

الخرج: تمثؿ تأثير النظاـ بالوسط الخارجي. .3

.المنطقية والحسابيةتمثؿ عقؿ المنظومة، وفييا يتـ إجراء العمميات وىي وحدة التحكـ: .4

.والتي قد تمثؿ نقطة مرجعية أو غاية مطموب الوصوؿ إلييا اليدؼ .5

.الناظـ لعمؿ وحدة التحكـاألسموب يخوارزمية التحكـ: وى .6

:أنواع التحكم 2-1-3ىػذا و يعود سبب ذلؾ لشمولية نظـ الػتحكـ بحػد ذاتيػا كمػا أسػمفنا بالػذكرو توجد تصنيفات كثيرة لنظـ التحكـ

الػػػتحكـ ،الػػػتحكـ السػػػتاتيكي :نػػػذكر مػػػف ىػػػذه التصػػػنيفات عمػػػى سػػػبيؿ المثػػػاؿ ال الحصػػػر ،الموضػػػوع متشػػػعب جػػػدا الخ ...التحكـ الرقميو التحكـ التشابيي ،الديناميكي

آخر لنظـ التحكـ مع مراعاة التصنيؼ حسب تطور العناصر المستخدمة فييا. لكف تـ عرض تصنيؼ

نظاـ التحكـ العاـ( 2-2) مخطط

26 انصفحة

:لؾيف ذبي (3-2)و المخطط

القواطػػػػع –الكونتػػػػاكتور –الريميػػػػو :الكيروميكانيكيػػػػة مثػػػػؿ العناصػػػػرفػػػػي الػػػػتحكـ الكيروميكػػػػانيكي دخمػػػػت بعػػػػػد ذلػػػػػؾ دخمػػػػػت العناصػػػػػر االلكترونيػػػػػة فاسػػػػػتخدمت نظػػػػػـ الػػػػػتحكـ االلكترونػػػػػي الترانزسػػػػػتورات ،لػػػػػخإ. .بأنواعيػػػػػا

التػػي و المنظمػػات ثػػـ تطػور األمػػر الػى نظػػـ القيػادة المبرمجػػةو المبػدالتو الثايرسػتورات وغيرىػػا فوجػدت المقومػػاتو .الصغري المتحكـأو المكرويةأو المعالجات PLCاستخدمت المتحكمات القابمة لمبرمجة

لروبوتات:عند ا آلية الحركة 2-2تنوعت آلية الحركة لمروبوت كنتيجػة لوجػود طيػؼ واسػع مػف التقنيػات التػي يمكػف اسػتخداميا إلنجػاز عمميػة

، ومجػػاؿ Degrees of Freedomالقيػػادة، وارتبطػػت آليػػة حركػػة الروبوتػػات بمفػػاىيـ شػػييرة، كػػدرجات الحريػػة العمؿ، واسترداد القدرة،... إلخ.

تصنيف أنظمة قيادة الروبوت: 2-2-1ـ ايمكػف أف يحتػوي نظػو ،عمى المحرؾ ودارة التحكـ الخاصة بو، كما ىو معمـو ،دارة قيادة الروبوتتحتوي

الحركة.القيادة أيضا عمى عدة محركات وميكانيزمات مختمفة غايتيا نقؿ وتحويؿ

وبشػػكؿ عػػاـ يمكػػف أف تتميػػز أنظمػػة القيػػادة المسػػتعممة فػػي الروبوتػػات ، طمباتػػو الخاصػػةلكػػؿ نظػػاـ قيػػادة مت ستعمؿ في الروبوتات مختمؼ أنظمة القيادة المعروفة:، تبحجـ ووزف أصغري

تعتمد عمى ضغط اليواء. :Pneumaticبنيوماتيكية قيادة - تعمد عمى ضغط السوائؿ. :Hydraulicىيدروليكية قيادة - .Electrical قيادة كيربائية -

القيادة البنيوماتيكية: 2-2-1-1

(، 20kg)وأحيانػػا تصػػػؿ إلػػػى 16kgتسػػتعمؿ فػػػي الروبوتػػات التػػػي تعمػػؿ عمػػػى حمػػػوالت صػػغيرة ال تتعػػػدى تتمتع بموثوقية عالية.، نظيفة رخيصة، سيمة وبسيطة،

تصنيؼ أنواع التحكـ( 3-2) مخطط

27 انصفحة

وليذا تستعمؿ في األماكف التي تحتاج إلى التحكـ بالشوط ، يمكف التحكـ بيا بشكؿ جيد ال أنيا مف سيئاتيا ( يبيف أحد أشكاؿ األذرع المقادة بنيوماتيكيا.1-2والشكؿ) ع.التحكـ بالموض أو

القيادة الييدروليكية: 2-2-1-2

وأغمى ثمنا مف منظومػات القيػادة البنيوماتيكيػة والكيربائيػة. قيادة الييدروليكية أكثر تعقيدا تعتبر منظومات الوبمواصػػػفات تشػػغيمية ليػػػذا السػػبب تعتبػػػر القيػػػادة ، الحجميػػةيتفػػوؽ نظػػػاـ القيػػادة الييدروليكيػػػة عمػػى غيػػػره بمميزاتػػػو

يبػػػػػيف ذراع آلػػػػػي مقػػػػػاد (2-2) والشػػػػػكؿذات الحمػػػػػوالت الضػػػػػخمة، الييدروليكيػػػػػة ىػػػػػي األفضػػػػػؿ فػػػػػي الروبوتػػػػػات ىيدروليكيا.

القيادة الكيربائية: 2-2-1-3

تتنوع القيادة الكيربائية بحسب أنواع المحركات القائدة فييا إلى األنواع التالية:

محركات تيار مستمر تقميدية وال تقميدية بفحمات وبال فحمات. كيربائية عاممة عمى قيادة

قيادة كيربائية بمحركات تحريضية بدائر مقصور وبدائر ممفوؼ.

ائية بمحركات خطوة.قيادة كيرب

محركػػات قارنػػات مختمفػػة موصػػولة مػػع محركػػات التيػػار المسػػتمر أوقيػػادة كيربائيػػة مختمطػػة مسػػتعممة م التيار المتناوب.

.قيادة كيربائية بمحركات خطية

( مثاال عف ذراع روبوت مقاد كيربائيا.3-2يظير في الشكؿ )

ىيدروليكيا مقادذراع (2-2الشكؿ ) ذراع روبوت مقادة بنيوماتيكيا (1-2الشكؿ )

28 انصفحة

وتػػػوفر ىػػػذا النػػػوع مػػػف أنظمػػػة القيػػػادة ىػػػو المسػػػتخدـ فػػػي ىػػػذا المشػػػروعئ نظػػػرا لتػػػوفر المعػػػدات الكيربائيػػػة

المعمومات عف قيادة األذرع اآللية المقادة كيربائيأ.

نظم القيادة المختمطة: 2-2-1-4

المميػػزات التشػػغيمية الغايػػة مػػف الجمػػع بػػيف مختمػػؼ أنظمػػة القيػػادة فػػي الروبػػوت ىػػي الحصػػوؿ عمػػى أفضػػؿ والتغمب عمى بعض السمبيات المرتبطة بنظاـ قيادة محدد.

:درجات الحرية 2-2-2أحػد أىػػـ المفػػاىيـ المرتبطػة بعمػػـ الروبػػوت، وىػػو Degrees of Freedomيعتبػر مفيػػـو درجػػات الحريػة

متعمؽ بالبنية الميكانيكية لمروبوت، وبالحركة التي يقـو بيا.

، حد ميـ جدا. إف كؿ درجة حرية ىي عبارة عف مفصؿ فػي الػذراع، منطقػة DOFعدد درجات الحرية، أو يعتبرما مف الذراع يمكف أف تنحني أو تدور أو تنسحب. عادة يمكننا تحديد عدد درجات الحرية في ذراع الروبوت بأنو

عنػد بنػاء ذراع روبػوت يجػب أنػو حيػثالتي تعمؿ فييا. وىذا الحد ميػـ جػدا Actuators المشغمةعدد العناصر ألف كػػؿ درجػػة حريػػة تتطمػػب وذلػػؾأف تكػػوف عػػدد درجػػات الحريػػة أقػػؿ مػػا يمكػػف وذلػػؾ حسػػب التطبيػػؽ المطمػػوب.

أكبر.وتكمفة أكثر تعقيدا،وخوارزميات تحكـ ،ا إضافيا محرك

فػػي مخططػػات ىػػي الطريقػػة المتبعػػة لرسػػـ أذرع الروبػػوت Denavit_Hartenberg (DH)طريقػػة تعتبػػر عف ىذه المخططات. أمثمة توضح (6-2( و )5-2و ) (4-2ؿ )اشكواأل ،FBDالجسـ الحر

كيربائيا مقادذراع (3-2الشكؿ )

29 انصفحة

ذراع روبوت بأربع درجات حرية، ثالثة منيا خارج الرسـ (4-2الشكؿ )

ذراع روبوت بثالث درجات حرية، مع مفصؿ انسحابي (5-2الشكؿ )

ذراع روبوت بخمس درجات حرية (6-2الشكؿ )

في بعض الحاالت يكػوف فػي نفػس معيف،الحظ أنو بيف كؿ درجتي حرية ىناؾ وصمة ما ليا طوؿ جزئي نالمفصؿ عدة درجات حرية، وكمثاؿ عف ىذا ىو كتػؼ ذراع اإلنسػاف. حيػث أف كتػؼ اإلنسػاف فييػا ثػالث درجػات

ذا قمت بتمثيميا رياضيا ستقوؿ بأف طوؿ الوصالت فييا يساوي حرية، (.7-2الشكؿ )الصفر، انظر وا

31 انصفحة

ذراع إنساف (7-2الشكؿ )

يمكف بإضافة قاعدة قابمة لمتنقػؿ أف تضػيؼ عػدة درجػات حريػة لػذراع الروبػوت المصػنع. إذا كانػت القاعػدة ذا كاف يمكنيا التحرؾ لألماـ، عندىا تكوف مفصؿ انسحابي. قابمة لمدوراف، ىذا يعنى مفصؿ دوار، وا

:Robot Workspaceمجال عمل الروبوت 2-2-3

األخيػػػػر فػػػػي ذراع الروبػػػػوت )القػػػػابض لممشػػػػغؿإف مجػػػػاؿ عمػػػػؿ الروبػػػػوت ىػػػػو كػػػػؿ األمكنػػػػة التػػػػي يمكػػػػف Gripper .يعتمد بشكؿ كبير عمى بنية الروبوت. وىو( أف يصؿ إلييا

قػد فقػط. و (8-2)بسبب وجود عدة بنى ممكنة لذراع الروبوت، فإننا سنتكمـ عػف البنيػة الموضػحة بالشػكؿ درجػة، وذلػؾ 182أف جميع المفاصؿ يمكنيا أف تتحرؾ ضمف مجاؿ الزاويػة لنفرض، ىذه البنية لبساطتيااخترنا

ألف معظػػـ محركػػات السػػيرفو ال يمكنيػػا تجػػاوز تمػػؾ الحػػدود. ولتحديػػد مجػػاؿ عمػػؿ الػػذراع سػػنفرض تحريػػؾ كافػػة يط بالػػذراع كمػػا فػػي الشػػكؿ المفاصػػؿ لمحاولػػة وصػػوؿ المنفػػذ األخيػػر إلػػى كػػؿ النقػػاط الممكنػػة ضػػمف الفضػػاء المحػػ

وبأخذ منظر ثالثي األبعاد لمجاؿ العمؿ السابؽ يمكف الحصوؿ عمى شكؿ نصؼ كرة.(. 2-9)

المدروسمجاؿ العمؿ لمذراع (9-2الشكؿ ) ذراع الروبوت المدروس (8-2الشكؿ )

30 انصفحة

العمؿ ولكف الشكؿ السابؽ و إذا غيرنا أطواؿ الوصالت يمكف الحصوؿ عمى مقاسات مختمفة تماما لمجاؿ موضػػع خػػارج ىػػذا المجػػاؿ لػػف تسػػتطيع الػػذراع الوصػػوؿ إليػػو، كمػػا أنػػو بوجػػود أجسػػاـ ضػػمف أف أي يعتبػػر عامػػا. راع يمكف أف يجعؿ تحديد المجاؿ أكثر تعقيدا.الذ مجاؿ عمؿ

بعػػض األمثمػػة عػػف مجػػاالت عمػػؿ (14-2(، )13-2، ) (12-2(، )11-2(، )12-2توضػػح األشػػكاؿ ) الروبوتات:

ذراع روبوت بجسر عمؿ ديكارتي (12-2الشكؿ )

طوانيةذراع روبوت أس (11-2الشكؿ )

ذراع روبوت كروية (12-2الشكؿ )

32 انصفحة

scaraذراع روبوت (13-2الشكؿ )

ذراع روبوت متمفصؿ (14-2الشكؿ )

:أنواع المفاصؿ 2-2-4

بػػيف وصػػػالت الػػذراع. إف بنيػػة كػػؿ مفصػػؿ تحػػدد بعػػدد مػػػف المفاصػػؿ تػػؤمف طريقػػة متوافقػػة لتػػأميف االتصػػاؿ ( بعػػػض األشػػػكاؿ الشػػػائعة 15-2يبػػػيف الشػػػكؿ ) درجػػػات الحريػػػة، حيػػػث كػػػؿ درجػػػة حريػػػة تقػػػاد عػػػادة بمحػػػرؾ مػػػا.

لممفاصؿ.

أنواع المفاصؿبعض (15-2الشكؿ )

Revolute joints

1 controllable DOF

Prismatic joints

1 controllable DOF

Spherical joints

3 controllable DOFs

33 انصفحة

برمجتيا: الصغرية وطرقمتحكمات اللى إمدخل 2-3 نتيجػػة التقػػدـ العممػػي اليائػػؿ وزيػػادة التعقيػػد فػػي العمميػػات الصػػناعية المختمفػػة ظيػػرت الحاجػػة الماسػػة إلػػى تطور مماثؿ ألساليب الػتحكـ فػي العمميػات الصػناعية ووسػائؿ تنفيػذىا. ومػف أىػـ األسػاليب الحديثػة لمػتحكـ اآللػي

اعية وذلػؾ لمػا يتميػز بػو مػف مميػزات عديػدة في العمميات الصناعية الذي يحتػؿ مكانػة مميػزة فػي التطبيقػات الصػنمثػػؿ السػػرعة والدقػػة فػػي األداء والسػػيطرة عمػػى أكثػػر مػػف عمميػػة فػػي نفػػس الوقػػت، ممػػا أدى إلػػى زيػػادة فػػي اإلنتػػاج

ـ االمختمفػة اسػتخد اآلليػة والصػناعيةوجوده المنتج، ومف الوسائؿ الميمة لتنفيذ عممية التحكـ اآللػي فػي التطبيقػات الصغري. المتحكـ

تعريف المتحكم الصغري: 2-3-1ف ، و شػريحة متكاممػة مػف الترانزسػتورات باإلمكػاف برمجتيػا لتقػـو بعمػؿ معػيف عبػارة عػف المتحكـ الصغري ا .اتبيا بواسطة المتحكم اإلمكاف القياـاإلمكانيات الجميمة والرائعة التي بمدى ىذا التعريؼ ال يوضح

ليقػػـو بأعمػػاؿ كثيػػرة كػػالتحكـ بالمحركػػات، وكحمايػػة األبػػواب و الفنػػادؽ باإلمكػػاف برمجػػة المػػتحكـ الصػػغريبكممات سر، وأيضا يستخدـ في إشعاؿ الموحات الضوئية التػي نراىػا تتحػرؾ عمػى باصػات النقػؿ الػداخمي، وأيضػا

.(16-2، انظر الشكؿ )لمتحكـ باألشياء عف بعد، ولمتحكـ بالروبوتات، والكثير مف التطبيقات التي ال تحصى

المتحكمات الصغرية (16-2الشكؿ )

، PICوشػػػػركة AVRتنقسػػػػـ الشػػػػركات المصػػػػنعة ليػػػػذه المتحكمػػػػات إلػػػػى شػػػػركتيف أساسػػػػيتيف، وىمػػػػا شػػػػركة ولكمييما ميزات وخصائ تختمؼ عف األخرى إال أف مبدأىما واحد، وىػو برمجػة شػرائح ببرنػامج يػتـ كتابتػو عمػى

خارجية.الكومبيوتر ليقوموا بالتحكـ بأشياء

34 انصفحة

:ةالصغري اتالمتحكم بنية 2-3-2حيػػث يتكػػوف مػػف وحػػدة MiniComputer مػػف الػػداخؿ مػػا ىػػو إال كمبيػػوتر صػػغيرالمػػتحكـ الصػػغري

باإلضػافة إلػى وحػدة تخػزيف يوضػع . ROMوذاكػرة مػف النػوع RAM وكػذلؾ ذاكػرة عشػوائية ،Processor معالجػةبعػػض المكونػػات مػػف يتكػػوف المػػتحكـ الصػػغري الموجػػود بداخمػػوباإلضػػافة إلػػى المعػػالج ، عمييػػا البػػرامج والبيانػػات

:أىميا (،17-2والتي تظير في الشكؿ ) )المحيطية ) الطرفية

.ذاكرات -

Parallel I/O interface طرفيات دخؿ/خرج تفرعية -

.Timer & Counterوعدادات مؤقتات -

(.PWM) معدالت عرض النبضة -

(.ADCي )محوالت مف تشابيى الى رقم -

(UART) ة غير متزامنوحدة اتصاؿ تسمسمية -

(SPI, 12C, and CAN) ة متزامنوحدة اتصاؿ تسمسمية -

(DMA) متحكمات ذاكرات الوصوؿ المباشر لمذاكرة -

.دوائر الربط مع مكونات الذاكرة -

البنية الداخمية لممتحكـ الصغري (17-2الشكؿ )

:إمكانيات المتحكمات الصغرية ما ىي 2-3-3 .ستخدـ تقريبا في كؿ التطبيقات التي تتطمب قدرا مف الذكاءت ايإنف المتحكمات الصغريةمنذ بدء ظيور

والطابعات، لوحات المفاتيح وأجيزة المودـ، وبطاقات شحف اليواتؼ ،جيزة العرضأ يفيو يستخدـ كمتحكـ فكما أنو يستخدـ لمتحكـ في الميكروويؼ.واألجيزة المنزلية مثؿ الثالجات والغساالت، وأفراف يوالكومبيوتر الكف

35 انصفحة

.تشغيؿ المحركات واآلالت في المصانع

بالمتحكـ الصغري، تعمؿ يواليـو فاف معظـ المنازؿ بيا واحدا أو أكثر مف األجيزة اإللكترونية االستيالكية والت .embedded systems نظمة المتضمنةومنتجات مف ىذا النوع تسمى باأل

بما يمي: الصغريةالمتحكمات يمكف إجماؿ مزايا

مرونة استراتيجيات التحكـ وقابميتيا لمبرمجة. -

.نظـ التحكـف ووثوقية عالية جدا في تحكـ مر -

زمف استجابة قصير.، و سرعة أداء عالية جدا - ساحة صغيرة لتوضع التجييزات والمستمزمات.م - تصميـ مرف بعناصر ومكونات قابمة لالستبداؿ بسيولة. - في وحدات الربط القياسية المتاحة في الدخؿ والخرج.تنوع كبير -

أخرى لممشاركة بالمعمومات. كانية االتصاؿ مع حواسب ومتحكماتإم -

صغير الحجـ وذو مداخؿ ومخارج عديدة. - تنوع كبير في وحدات الربط القياسية المتاحة في الدخؿ والخرج. -

.16kBحتى 1KBسعة الذاكرة تتراوح مف - بمغات سيمة وعالية المستوى.تتـ البرمجة -

:الصغريةبرمجة المتحكمات 2-3-4تػتـ برمجػػة ىػػذه المتحكمػػات بمغػػة برمجػػة عاديػػة تشػبو المغػػات المػػأخوذة فػػي الجامعػػة، فػػيمكف البرمجػػة بمغػػة

وىػي تشػبو الفيجػواؿ بيسػؾ إلػى حػد Bascomاألسمبمي )لغة التجميع(، أو البرمجة بمغة السي، أو البرمجػة بمغػة (، ويمكػػف إجػراء محاكػػاة لممػػتحكـ مػػع Compilerوعػػدة لغػػات أخػرى، ويوجػػد لكػػؿ لغػػة مترجماتيػا الخاصػػة )بعيػد،

، مف أمثمػة HardWareالدارة المطبقة عميو باستخداـ برامج عديدة وذلؾ في حاؿ عدـ وجود دارة خارجية بشكؿ (.18-2ر في الشكؿ )القوي في التعامؿ مع المتحكمات، البرامج تظي Proteusىذه البرامج برنامج

بعض مترجمات المتحكمات الصغرية (18-2الشكؿ )

36 انصفحة

:SACDAواجيات الـ 2-4والذي ( supervisory control and data acquisition)اختصار لجممة يعد SCADAإف مصطمح

رسػاليا نظػاـ فػي المتوضػعة الحساسػات مػف البيانػات بتجميػع يقػـو نظػاـ عػف يعبػر الرئيسػي الحاسػب إلػى الػتحكـ وا

بيا تجميع يتـ التي التحكـ عمميات أجؿ مف المستخدمة التطبيقية البرامج أحد ىو، و المراقب و والتحكـ اإلدارة لغرض

.بيا التحكـ وبنفس الوقت المحيطة والظروؼ التجييزات لمراقبة بعيدة أماكف مف الحقيقي الوقت في البيانات

:SCADAتطبيقات نظم الـ 2-4-1

واسػػع التطبيػػؽ حيػػث أنػػو بمثابػػة مظمػػة واسػػعة تنضػػوي تحتيػػا حمػػوؿ لمػػدى واسػػع مػػػف SCADAاف نظػػاـ المشاكؿ عمى سبيؿ المثاؿ وليس الحصر نذكر:

نتاج، وتوليد كيرباء، وتكرير.. -1 .العمميات الصناعية بكامؿ اختالفاتيا، مف تصنيع، وا

وخطػوط توزيػع الكيربػاء، وأنظمػة البتػروؿ، ، وتوزيعيػا، وخطػوط أنابيػب كمعالجة الميػاه، البنى التحتية -2 تصاالت الكبيرة.اال

التطبيقات الزراعية وأنظمة الري الحديثة. -3

:SCADAمكونات نظم الـ 2-4-2( SOFTWARE) والبرمجية( HARDWARE)لصمبة ا :قسميف مف التجييزات SCADA يضـ نظاـ سكادا

مػػف المحطػػات المختمفػػة وذلػػؾ بارتباطيػػا بالمتحسسػػات بتجميػػع البيانػػات (hardwareوتقػػـو التجييػػزات الماديػػة ) والػذي يكػوف لػى مركػز سػيطرةإ( communicationالموجودة عمى المعدات وارساليا عف طريؽ نظػاـ االتصػاؿ)

( واالخيػر بػدوره يقػـو بمعالجػة البيانػات وتمثيميػا وعرضػيا عمػى software)ػيحتوي عمى الحواسيب التػي تحمػؿ الػ إخراجيػاوحػدات الػى العمػؿ او بإدخػاؿكف المستخدـ مػف مراقبتيػا وكػذلؾ اتخػاذ القػرارات شكؿ رسوميات لكي يتم

حسب الضرورة.

المختمفػة حتػى بصورة تسمسمية مف المحطػات تتـ ربعة مراحؿأنظاـ سكادا مف عمؿ وبصورة عامة يتكوف :مركز السيطرة ىي

مباشػػرة عػػف بػػاألجيزةمرتبطػػة وتكػػوف (RTU&DAS)ػمرحمػػة تجميػػع البيانػػات وتتكػػوف مػػف وحػػدات الػػ - .طريؽ الحساسات

Mediaوحدة االتصاؿ بيف محطات التجميع ومراكز السيطرة والوسط المستخدـ لنقؿ المعمومات -

.مراكز السيطرة والتي تحوي الحواسيب وبرامج السيطرة -

تيػا وبيػات موقػؼ المعػدات لعػرض المعمومػات بعػد معالج (HMIوحدات عرض المعمومات وىي اؿ) - ؿ.العممف

37 انصفحة

مثاؿ عف نظاـ سكادا (19-2الشكؿ )

:SCADAكيفية معالجة البيانات في نظم الـ 2-4-3

ىػو ىيكميتػو الفريػدة التػي مػف خالليػا نسػتطيع أف نقػـو بعمميػة SCADAإف ما يميز نظاـ الػتحكـ والمراقبػة تحصػػيؿ البيانػػات و معالجتيػػا و ذلػػؾ مػػف خػػالؿ عػػدد كبيػػر مػػف أجيػػزة الػػدخؿ/الخرج التػػي يمكػػف أف تأخػػذ أشػػكاؿ متباينة في طريقة تشبيكيا لتقػدـ لنػا مػع مخػدمات متنوعػة ومتخصصػة فػي أغػراض متنوعػة ، ىػذه كميػا تشػك ؿ لنػا

متينا يقـو بتحصيؿ بيانات ويساعد في إجراءات التحكـ و اتخاذ القرارات.نظاما

:لتاليةتتمخ وظيفة السيرفرات والحواسيب الموجودة في مراكز السيطرة بالمياـ ا

:I/O -1 .وىي التي تتعامؿ وتيي كؿ االتصاالت مع أجيزة الدخؿ و الخرج

:Alarm -2 .وىي تراقب كؿ حاالت اإلنذار سواء كانت تشابيية أـ رقمية

Reports -3: . وىي التحكـ وجدولة و إصدار كؿ التقارير حوؿ عمميات التشغيؿ

Trends -4: صدار تدويف و تجميع وميمتيا .معبرة منحنيات وا

Display -5: قبميػا التػي كػؿ الميػاـ عم تتخاطب وىي والنظاـ، العامؿ بيف التخاطب واجية تمث ؿ التي وىي

. األوامر وتنفيذ الجديدة المعمومات آخر إظيار أجؿ مف جميعا

38 انصفحة

39 انصفحة

تحميل النظام والمخططات الناظمة لعممو

ذلؾ بتجزئتػو إلػى مكوناتػو يعتبر تحميؿ النظاـ إحدى الوسائؿ التي يتـ مف خالليا سموؾ النظاـ المدروس، و األساسية، ثـ دراسػة سػموؾ كػؿ مػف ىػذه المكونػات عمػى حػدة. وتفصػيؿ الكػود البرمجػي أو الخوارزميػة المسػتخدمة عمى شكؿ مخططات تدفقية ىو شكؿ مف أشكاؿ تحميؿ النظاـ، ويساعد كثيرا في فيـ وظيفة البرنامج بشكؿ عاـ،

برمجية المستخدمة.دوف الخوض في التفاصيؿ التقنية لمغة ال

خصصنا ىذا الجزء الستعراض المخططات التحميمية لمنظاـ، وىي:

المخطط الصندوقي لمنظاـ. -

المخططات التدفقية. -

مخططات الحالة. -

المخطط الصندوقي لمنظام: 3-1يتضػػمف المخطػػط الصػػندوقي تبيينػػا لمعالقػػة بػػيف مختمػػؼ أجػػزاء المنظومػػة دوف الخػػوض فػػي تفاصػػيؿ ىػػذا

االرتباط.

:راع الروبوتذ نظاـالمخطط الصندوقي الواصؼ ألجزاء ( الظاىر في األسفؿ 1-3) المخططيبيف

( المخطط الصندوقي لنظاـ الذراع1-3) المخطط

41 انصفحة

في المكاف المراد تحريؾ القطع فيو، أو عمى خط العمؿ، يتـ التحكـ بيػذه تكوف متوضعة ذراع الروبوت إفبشػكؿ مباشػر، أو باسػتخداـ الموبايػؿ، وذلػؾ الذراع مػف قبػؿ المسػتخدـ عبػر واجيػة تكػوف موجػودة عمػى الحاسػوب

، ىػػذه الواجيػػة تػػؤمف عمميػػة WIFIأو Bluetoothباسػػتخداـ تقنيػػة SCADAعبػػر إرسػػاؿ األوامػػر إلػػى واجيػػة الػػػ USB، يػتـ اسػتخداـ دارة تحويػؿ مػف USBنقؿ عمميات المستخدـ إلى الدارة المخصصة لقيادة الػذراع عبػر المنفػذ

.RS232وذلؾ بغية التواصؿ باستخداـ بروتوكوؿ COMإلى منفذ تسمسمي

( وذلػؾ حػيف TTLـ )يتمتػع بنظػاـ تمثيػؿ معطيػات يختمػؼ عػف منطػؽ عمػؿ المػتحك RS232إف البروتوكوؿ يػػػتـ اسػػػتخداـ المنفػػػذ التسمسػػػمي، لػػػذلؾ تػػػـ وضػػػع دارة مالئمػػػة تػػػؤمف تحويػػػؿ الجيػػػود الخاصػػػة بنظػػػاـ عمػػػؿ المنفػػػذ

(.ب)، وقد تـ توضيح دارة مالئمة الجيود في الممحؽ TTLالتسمسمي، إلى نظاـ

لػؾ تبعػا لألوامػر التػػي اتجػاه محركػات مفاصػؿ الروبػػوت، وذحركػة سػػرعة و دارة القيػادة عمميػة الػتحكـ بتحقػؽ يجب أف الحظ ىنا ، إف دارة القيادة ترسؿ البيانات باتجاه الذراع،SCADAعبر واجية الػ يقـو المستخدـ بإرساليا

أنو ال يتـ استقباؿ أي بيانات مف ذراع الروبوت.

تػؤمف وصػػوؿ الجيػد الػػالـز لعمػػؿ وكمػا فػػي كػؿ دارة الكترونيػػة فػإف وجػػود دارة التغذيػة أمػػر ضػروري، حيػػث الدارات التي تحتاج لتغذية، كالذراع ودارة القيادة.

المخططات التدفقية لمنظام: 3-2ظيػار نقػاط الحػاالت إف المخططات التدفقية ىي وسيمة ميمة وسيمة إليضاح سير العمؿ لبػرامج النظػاـ ، وا

.الخاصة التي تحدث أثناء سير العمؿ، وكيفية معالجتيا

الػػػذراع مػػػف مخططػػػيف صػػػندوقيف يوضػػػحاف سػػػير عمػػػؿ كػػػؿ مػػػف برنػػػامج المػػػتحكـ الصػػػغري، كػػػوف نظػػػاـ يتإف التكامػػؿ بػػيف ىػػذيف المخططػػيف يحقػػؽ بنػػاء نظػػاـ قػػوي، متماسػػؾ، ومحققػػا لمغايػػة ،SCADAوبرنػػامج واجيػػة الػػػ المرجوة مف الذراع.

:لعمل النظام التدفقيالمخطط 3-2-1الميمػػة األساسػػية لعمػػؿ النظػػاـ، وىػػي خوارزميػػة تحريػػؾ الػػذراع إلػػى ( 3-3( و )3-2يوضػػح المخططػػيف )

نقطػػة محػػددة، حيػػث يبػػدأ البرنػػامج بإدخػػاؿ المسػػتخدـ لنقطػػة اليػػدؼ، لتقػػـو واجيػػة السػػكادا بالتأكػػد مػػف أنيػػا ضػػمف المنطقة التي يستطيع الذراع التحرؾ ضمنيا.

بيػػة، ثػػـ تقػػـو باسػػتنتاج األزمنػػة الالزمػػة فػػي حػػاؿ كانػػت كػػذلؾ تبػػدأ واجيػػة السػػكادا بحسػػاب اإلحػػداثيات القط تولى ميمة تحريؾ ىذه المحركات الثالث.كات وترسميا إلى دارة القيادة، لتلتحريؾ المحر

الػػذراع محركػػات تػػتـ عبػػر دارة القيػػادة والتػػي تقػػـو بإرسػػاؿ أوامػػر إلػػى تحريػػؾ المحركػػات الػػثالث إف عمميػػة لترسػؿ وانتيػاء زمػف تشػغيمتباعا لتتحرؾ، تبدأ أوال بتشغيؿ المحرؾ األوؿ، وىو محرؾ القاعدة ثـ تقـو بإيقافو عنػد

تشغيؿ المحرؾ اآلخر، وىكذا.. لتصؿ الذراع إلى نقطة اليدؼ.بعدىا أمر

40 انصفحة

خطط التدفقي لعمؿ نظاـ الذراع( المأ-2-3المخطط )

42 انصفحة

لعمؿ نظاـ الذراع ب( المخطط التدفقي-2-3المخطط )

43 انصفحة

:حساب أزمنة عمل المحركاتلعممية التدفقي المخطط 3-2-2حيػػث يقػـو البرنػػامج بتشػػكيؿ إطػػار (3-3) إف خوارزميػة حسػػاب األزمنػػة الالزمػة لعمػػؿ الػػذراع مبينػػة فػي المخطػػط

قيمة مرجعيػة في التطبيؽ عمى ة تشغيؿ المحركاتزمنأيعتمد حساب زمني يمثؿ أزمنة تشغيؿ المحركات الثالث، تدخؿ مف قبؿ المستخدـ مع تحديد مقدار الزوايا التي يتحرؾ بيا كؿ محرؾ في ىذا الزمف المرجع.

يتـ حساب الزاويػة التػي سػيتحرؾ بيػا كػؿ ذراع عبػر تطبيػؽ القػوانيف المبػيف أدنػاه، ليػتـ فػي النيايػة حسػاب اإلطػار رسالو إلى دارة القيادة. الزمني وا

لعممية تحرؾ الذراع إلى نقطة محددةالتدفقي ( المخطط3-3المخطط )

44 انصفحة

لعمل المتحكم الصغري:المخطط التدفقي 3-2-3، ليػػػتـ بعػػػدىا اختبػػػار البيانػػػات SCADAتبػػػدأ خوارزميػػػة عمػػػؿ المػػػتحكـ الصػػػغري باسػػػتقباؿ األوامػػػر مػػػف واجيػػػة الػػػػ

مػا بػيف تحريػؾ المحركػات، أو المستقبمة، يتـ تحميؿ البيانات كما ىو موضح فػي المخطػط أدنػاه، وتختمػؼ األوامػر د(.-4-3ج(، )-4-3ب(، )-4-3أ(، )-4-3، أو تغيير السرعة، تظير الخوارزمية في المخططات )إيقافيا

لعمؿ المتحكـ الصغري( المخطط التدفقي أ-4-3المخطط )

45 انصفحة

لعمؿ المتحكـ الصغريب( المخطط التدفقي -4-3المخطط )

46 انصفحة

لعمؿ المتحكـ الصغريج( المخطط التدفقي -4-3المخطط )

47 انصفحة

لعمؿ المتحكـ الصغريد( المخطط التدفقي -4-3المخطط )

48 انصفحة

مخطط الحالة لمنظام: 3-3إف مخططػػات الحالػػة ىػػي طريقػػة تسػػتخدـ الصػػيت المرئيػػة لتحديػػد سػػموؾ األنظمػػة التفاعميػػة المعقػػدة، وتحػػدد

ت.مخططات الحالة سموؾ النظاـ وفؽ: الحاالت، األحداث، الشروط واالنتقاال

يؽ، أما االنتقاالت فيي تظير كأقواس مباشػرة أو معنونػة، وتسػبب األحػداث والشػروط دتحدد الحاالت كصنا االنتقاالت بيف الحاالت، وىكذا نسمي كؿ قوس بحادثتو أو شرطو.

:لمنظاممخطط الحالة 3-3-1 حاالت:( والذي يحتوي عمى خمس 5-3نظاـ بشكؿ عاـ يتوضح في المخطط )إف مخطط الحالة لم

.Startالبداية -1

.Homeوضع البداية -2

.Runتشغيؿ الذراع -3

.Resetإعادة الضبط -4

.Stopحالة التوقؼ -5

( مخطط الحالة لمنظاـ5-3المخطط )

49 انصفحة

الموجػػود ضػػمف Homeحيػػث يبػػدأ باختبػػار المتحػػوؿ إف دورة عمػػؿ النظػػاـ تبػػدأ مػػف لحظػػة وصػػؿ التغذيػػة، ف كػػاف يحػػوي Homeفػإف الػػذراع تكػوف بوضػػع البدايػة 1، فػإذا كػػاف يحتػوي عمػػى القيمػػة EEPROMذاكػرة الػػػ ، وا .Homeفإف ىذا يعني أف الذراع قد تحركت حيف تـ تشغيميا آخر مرة ولـ تعد لوضع الػ 0قيمة الػ

إلى إحدى الحالتيف: يمكف االنتقاؿ مف حالة البدء

تخدـ بإرسػػاؿ أمػر التحػػرؾ لمػػذراع، حيػث تبػػدأ الػػذراع بالحركػػة إمػا تحريػػؾ الػػذراع: والتػي تبػػدأ حػػيف يقػـو المسػػ .Idle، فتدخؿ ضمف حالة التوقؼ Homeلتستقر في وضعية تختمؼ عف وضع الػ

أو إعادة الضبط، وفييا يتـ ضبط األزمنة الحدية لعمؿ كؿ محػرؾ، إف ىػذه الحالػة ينتقػؿ إلييػا الػذراع بػأمر مف المستخدـ عبر واجية السكادا.

مخطط الحالة لذراع الروبوت: 3-3-2 Startحػاالت تبػدأ مػف الحالػة سػتةمػف (6-3)يتألؼ مخطط الحالة لذراع الروبوت الظػاىر فػي المخطػط

لتنتقؿ لمحاالت األخرى حيف وصؿ التغذية.

( مخطط الحالة لذراع الروبوت6-3المخطط )

51 انصفحة

، والتي تعني أف الذراع ال تتحرؾ، تنتقػؿ الػذراع Idleىي حالة التوقؼ إف الحالة األساسية لذراع الروبوت لتشغيؿ إحدى المحركات األربعة باألوامر المستقبمة مف المستخدـ عبر واجية السكادا.

عمػى األقطػاب المرتبطػة 5Volt5Voltحيث تبدأ بتحريؾ كؿ محػرؾ حػيف يقػـو المػتحكـ بػإخراج قػيـ جيػد ات الذراع األربع.، والتي تقـو بتشغيؿ محركL298مع دارات الػ

باإلمكػػاف تشػػغيؿ المحركػػات الػػثالث تباعػػا، وذلػػؾ حػػيف إرسػػاؿ المسػػتخدـ ألمػػر االنتقػػاؿ إلػػى نقطػػة محػػددة، حيث يتـ حساب األزمنة الثالث الالزمة لتشغيؿ المحركات الثالث ومف ثـ تبدأ الذراع بالحركة.

:ATmega16ممتحكم مخطط الحالة ل 3-3-3 يتألؼ مف ثالث حاالت بسيطة:( 7-3والذي يظير في المخطط ) ATMega16مخطط الحالة لممتحكـ

حالة البداية: والتي يكوف بيا المتحكـ في حاؿ عدـ وصؿ التغذية. -1

: وفييا يكوف المتحكـ منتظرا استقباؿ أوامر مف الذراع لتشغيؿ الذراع.Stopحالة التوقؼ -2

المحركػػػات، وحػػػيف ينتيػػػي مػػػف تحريػػػؾ يكػػػوف المػػػتحكـ فػػػي وضػػػع تشػػػغيؿ: وفييػػػا Runحالػػػة التشػػػغيؿ -3 .Stopالمحركات يعود لحالة التوقؼ

( مخطط الحالة لذراع الروبوت7-3المخطط )

50 انصفحة

ممحركات الثالث:مخطط الحالة ل 3-3-4 مف الممكف أف يتواجد بيا كؿ محرؾ مف المحركات الموجودة فػي الػذراع،يحدد ىذا المخطط الحاالت التي

يتألؼ المخطط مف أربعة حاالت ىي:(، 8-3والذي يظير في المخطط )

: تكوف فييا المحركات في حاؿ عدـ وصؿ التغذية.Startالبداية -1

: تكوف فييا المحركات في حالة عدـ حركة.Idleحالة التوقؼ -2

دوراف باتجػػػاه عقػػػارب السػػػاعة: وفييػػػا يكػػػوف المحػػػرؾ يػػػدور باتجػػػاه عقػػػارب السػػػاعة، أي تكػػػوف الػػػذراع -3 تتحرؾ نحو اليميف.

دوراف بعكس اتجاه عقارب الساعة: وفييا يكوف المحرؾ يدور بعكس اتجاه دوراف عقػارب السػاعة، أي -4 تكوف الذراع تتحرؾ نحو اليسار.

( مخطط الحالة لممحركات الثالث8-3المخطط )

52 انصفحة

53 انصفحة

الصمبة والبرمجية مكونات النظام

ؿ لمحديث عف مكونات المشروع، سواء المادية منيا أو البرمجية. فباإلضػافة إلػى سيتـ تخصي ىذا الفص SCADAاألجزاء الميكانيكية لمنظاـ، ىنػاؾ الػدارة اإللكترونيػة المسػتخدمة لقيػادة المحركػات، وىنػاؾ كػود واجيػة الػػ

وكود المتحكـ الصغري.

مواصفات ذراع الروبوت: 3-1 ( والتي تتألؼ مف أربع محركات تيار مستمر.4-1تظير في الشكؿ )إف الذراع المستخدمة في المشروع

إف تصميـ الذراع كاف جاىزا، وتحتوي عمى جياز لمتحكـ بيا سمكيا، والذي قمنا بفصمو عنيا.

غ. 222جات حرية، وتتمتع بحركة مرنة، وقدرة عمى رفع أوزاف حتى تحتوي الذراع عمى ثالث در

وتصورة ذراع الروب (114)الشكؿ

54 انصفحة

محركات الذراع: 3-1-1 راع أربع محركات سنقـو بدراستيا:ذيوجد ضمف ال

محرك قاعدة الذراع: 3-1-1-1

درجة. 362حركة دائرية أساسية: بمقدار يحقؽ ىذا المحرؾ

محرك الكتف: 3-1-1-2

ز ىذا الجزء بحرية حركة مستقيمة.يمتادرجة، و 182يحقؽ حركة بمقدار

الخاصيف بالذراعالساعد والذراع والقبضة (214)الشكؿ

:الساعدمحرك 3-1-1-3

ز ىذا الجزء بحرية حركة مستقيمة.يمتادرجة، و 322يحقؽ حركة بمقدار

محرك المعصم: 3-1-1-4

ز ىػػذا الجػػزء بحريػػة حركػػة مسػػتقيمة، ولػػـ يػػتـ اسػػتخداـ ىػػذا يمتػػادرجػػة، و 122يحقػػؽ حركػػة بمقػػدار المحرؾ ضمف المشروع.

محرك القبضة: 3-1-1-5 سـ. 5مقبضة بمقدار يوجد حركة ل أيضا

55 انصفحة

قبضة الذراع (314)الشكؿ

درجات الحرية لممحركات المستخدمة: 3-1-2

درجات الحرية لمذراع (414)الشكؿ

يمكننا حساب درجات الحرية مف القانوف:

M = 6(n-1) -5j1-4j2-3j3-2j4-j5

M=6(n-1) -5j1-4j2 :وبما أنو يوجد لدينا اتصاالف فقط

3=4-5-(1-3)6 درجات الحرية ىو:وبالتالي عدد

56 انصفحة

التحويل من اإلحداثيات الديكارتية إلى قطبية: 3-1-3 حسب قوانيف الزوايا واألضالع في المثمث يمكننا أف نرى أنو:

( ) | | | | | |

| | | |

ؿ كؿ طوؿ بقيمتو مف الشكؿ، ينتج لدينا:باستبدا

( )

وبالتالي:

(

)

√ ( ، يمكننا أف نرى أف x,y,zومف اإلحداثيات القطبية )

: 1θبالنسبة لمزاوية

(

| |

( )

| |

( )

( ) ( )) => (

( ) | |

| |)

(

)

( ( ) | |

| |) (

)

:zوالتي تمثؿ دوراف الذراع حوؿ المحور θأما الزاوية

(

)

وبالتالي فإف اإلحداثيات القطبية تعطى بداللة اإلحداثيات الديكارتية بالقوانيف التالية:

√

(

)

57 انصفحة

* (

) (

)++180

(

)

القوانيف السابقة لمتوافؽ مع اعتبار نقطة البداية )الوضع االبتدائي( لمروبوت ىي جميع أجزاءه وبتحويؿ مصطفة بشكؿ عمودي:

(

)

( ( ) | |

| |) (

)

(

)

عزوم المحركات: 3-1-4حساب العـز المطبؽ عمى كؿ محرؾ بسبب الوزف الموجود في قبضة الػذراع وبإىمػاؿ العػزـو الناتجػة يتـ س

عف جسـ الذراع ذاتو.

العـز بقانونو العاـ ىو: ذراع القوة * القوة.

والػذراع ىػو البعػد )المسػافة العموديػة( ، إف القوة التي يتـ دراستيا ىي قوة الجاذبية وىي عمودية عمػى األفػؽ بيف اشعاع القوة ومركز الحركة )المحور، المحرؾ(.

θ1

θ2

9

18 cm

X

Y

Z

(x`,y`,z`)

(x,y,z)

θ`=θ1+θ2-180

L

58 انصفحة

12مسػػنف مػػف جيػػة و 32يمتمػػؾ كػػؿ محػػرؾ عمبػػة سػػرعة تتػػألؼ مػػف ثػػالث مسػػننات كػػؿ منيػػا مؤلػػؼ مػػف أي أف 3.2وزيػادة العػـز النػاتج بنسػبة 3.2مسننات، يقـو كؿ مسننة بتخفيؼ السرعة الناتجػة عػف المحػرؾ بنسػبة

مػف عػـز المحػرؾ، أو أف عػـز المحػرؾ ىػو العػـز المطبػؽ عمػى عمبػة 3.23العـز المطبؽ عمى عمبػة السػرعة ىػو .3.23السرعة مقسوما عمى

العزم عمى المحرك األول:3-1-4-1

:وىذا الطوؿ يساوي XOYعمى المستوي 18طوؿ الذراع ىو مسقط القسـ مف الذراع ذو الطوؿ

|18*cos(θ`)|

فػإف القيمػة طويمػة ىػذا العػـز gفػإذا كػاف الػوزف ىػو ، والقوة ىي كتمة المادة مضػروبا بالتسػارع أو ىػو الػوزف :المطبؽ ىو

|18*cos(θ`)|*g

بالتالي ينتج لدينا أف العـز المطبؽ عمى المحرؾ ىو:، و وىذا العـز مطبؽ عمى عمبة السرعة األولى

(18/3.23)*|cos(θ`)|*g

المحرك الثاني:العزم عمى 3-1-4-2

وىػػذا الطػػوؿ يسػػاوي مضػػافا XOYعمػػى المسػػتوي 18طػػوؿ الػػذراع ىػػو مسػػقط القسػػـ مػػف الػػذراع ذو الطػػوؿ :عمى ذات المحور 9إليو طوؿ مسقط الجزء ذو الطوؿ

|9*cos(θ1)+18cos(θ`)|

ىي:السرعة الثانية عمبة وتكوف طويمة العـز عمى

|9*cos(θ1)+18cos(θ`)|*g

وعمى المحرؾ:

|9*cos(θ1)+18cos(θ`)|*g/3.23

العزم عمى المحرك الثالث: 3-1-4-3

وعػػـ القػػوة مػػواز ليػػذا OZال يوجػػد عػػـز عمػػى ىػػذا المحػػرؾ بسػػبب الثقػػؿ ألف المحػػرؾ يػػدور عمػػى المحػػور .المحور

59 انصفحة

الحاالت الحدية: 3-1-5يمكػػف لمػػذراع التحػػرؾ إلػػى أي نقطػػة ضػػمف النصػػؼ العمػػوي لمكػػرة التػػي مركزىػػا مبػػدأ اإلحػػداثيات ونصػػؼ

ومركزىا مبدأ االحداثيات أيضا. [cm] 9وبحيث تكوف خارج حدود دائرة نصؼ قطرىا [cm] 27قطرىا ىو

تقػع ضػمف مسػتطيؿ الػذي أما بالنسبة لنصؼ الكرة السفمي فبإمكاف الػذراع الوصػوؿ إلػى أي النقػاط التػي ال فيو جسـ الذراع وبيف الدائرتيف السابقتيف إضػافة إلػى أنػو يجػب األخػذ بعػيف االعتبػار ارتفػاع مبػدأ اإلحػداثيات عػف

األرض والذي ال تستطيع الذراع تجاوزه أيضا.

61 انصفحة

:اإللكترونيالقسم 4-2و ممػػؼ الػػدارة المطبوعػػة لػػدارة عػػف المخططػػات النظريػػة وممفػػات المحاكػػاة سػػنتطرؽ فػػي ىػػذا الجػػزء لمحػػديث

عػػػف العناصػػػر و الػػػدارات اإللكترونيػػػة التػػي تػػػـ تصػػػميميا خػػػالؿ تنفيػػػذ المشػػػروع، القيػػادة، أيضػػػا سػػػيتـ الحػػػديث عػػػف عند الحديث عنيا.وذلؾ المستخدمة في كؿ دارة

دارة قيادة الذراع:لالمحاكاة مخطط 4-2-1المتميػػز بدعمػػو الكبيػػر لممتحكمػػات الصػػغرية وقوتػػو فػػي Proteusتػػـ بنػػاء مخطػػط المحاكػػاة عمػػى برنػػامج

المحاكاة.

ت، حيث يتألؼ مف متحكـ صغري يتبع لشركة ( مخطط المحاكاة لدارة قيادة ذراع الروبو 5-4)يبيف الشكؿ ATMEL وىو المتحكـ ،ATMega16 إف ىػذا المػتحكـ فػي دارة القيػادة يمثػؿ العقػؿ المشػغؿ لمػذراع، حيػث يقػـو ،

اسػػب ( ويقػػـو بتحميميػػا والقيػػاـ بالفعػػؿ المنSCADAباسػػتقباؿ األوامػػر مػػف المنفػػذ التسمسػػمي )المرسػػؿ مػػف واجيػػة الػػػ .ATmega16بحسب األمر، يمكف الرجوع لمممحؽ )أ( لمزيد مف المعمومات حوؿ المتحكـ

، والتػػػي تسػػػتخدـ لقيػػػادة محركػػػات التيػػػار المسػػػتمر، L298تػػػدعى ICالقيػػػادة أيضػػػا دارة متكاممػػػة تحػػػوي دارة تتميػػز ىػػذه الػػدارة بقػػدرتيا عمػػى قيػػادة محػػركيف مػػع ميػػزة تغييػػر االتجػػاه، والػػتحكـ بسػػرعة المحركػػات عبػػر أقطػػاب

بػع ر حركػات، ونظػرا لوجػود أارجي الػذي يػتـ بػو تحريػؾ المالتفعيؿ، أيضا ميزة أخرى تقدميا وىي مصدر الجيد الخلمخطػػػط مػػػع المحركػػػات ، والمتػػػاف تظيػػػراف ضػػػمف اL298محركػػػات تيػػػار مسػػػتمر فإننػػػا نحتػػػاج إلػػػى دارتػػػيف قيػػػادة

يمكف الرجوع لمممحؽ )أ(. L298المرتبطة معيا، لمزيد مف المعمومات حوؿ

تـ وضعيا لتبياف وضع المحركات، والتفاعػؿ مػع الػذراع عبػر دارة القيػادة، حيػث يػتـ إظيػار LCDشاشة الػ ظيار الرسائؿ المستقبمة مف قبؿ واجية الػ .SCADAرسائؿ تغيير السرعة وتغيير اتجاه المحركات، وا

رسػػػاؿ أخيػػػرا المنفػػػذ التسمسػػػمي ودارة المالئمػػػة اسػػػتخدمت لػػػربط المػػػتحكـ الصػػػغري مػػػع الحاسػػػوب، وذلػػػؾ إل، والتػػي تسػػتخدـ Max 232، وتتضػػمف دارة المالئمػػة الػػدارة المتكاممػػة SCADAاألوامػػر إليػػو مػػف قبػػؿ واجيػػة الػػػ

التػي TTLالمرسؿ مف قبؿ الحاسوب عبر المنفذ التسمسمي، وجيود RS232لمالئمة الجيود بيف جيود بروتوكوؿ ت الالزمػة عػف ممية الشحف إلى المسػتويا، المكثفات وضعت لتحقيؽ عATMega16يستخدميا المتحكـ الصغري

اإلرساؿ واالستقباؿ، الممحؽ )ب( يعطي معمومات توصيفية حوؿ دارة التحويؿ.

60 انصفحة

Proteusمخطط الدارة عمى برنامج (5-4الشكؿ )

( لدارة قيادة الذراع:Semanticالمخطط التوصيفي ) 4-2-2، إف ىػػذا البرنػػامج يتمتػػع بقػػوة كبيػػرة فػػي بنػػاء Eagleلػػدارة القيػػادة عمػػى برنػػامج تػػـ بنػػاء المخطػػط التوصػػيفي

الػػدارات المطبوعػػة وتوصػػيفيا نظريػػا، فضػػال عػػف الميػػزات الرىيبػػة فػػي توصػػيؿ الػػدارة وخوارزميػػات الػػذكاء الصػػنعي المستخدمة ضمف ىذا البرنامج.

لمنظاـ حيث يحوي كما في دارة المحاكاة في األعمػى عمػى شاشػة ( المخطط التوصيفي614يوضح الشكؿ )، باإلضػافة إلػى الػديودات التػي تػـ اسػتعماليا مػف أجػؿ دارات الػػ L298والمتحكـ الصغري ودارات القيػادة LCDالػ

L298 .حيف مرور التيار العكسي الناتج عف محركات الذراع

ومجموعة المكثفات المستخدمة لترشيح الضجيج. 8705أيضا تظير دارة التغذية المؤلفة مف منظـ جيد

COMالخاصػػة بالمنفػػذ التسمسػػمي RS232باإلضػػافة إلػػى دارة المالئمػػة بػػيف مسػػتويات جيػػود البروتوكػػوؿ ، إف دارة المالئمػة تحػوي عمػػى المكثفػات التػي تشػحف لتحقػػؽ مسػتويات الجيػود المطموبػة حػػيف Max232ودارة الػػ مستويات الجيود.مية التحويؿ بيف إجراء عم

في حاؿ رغبنا بتوسعة الدارة. C و Aتـ تزويد الدارة بمشطيف توسعة عمى البوابات

62 انصفحة

لدارة القيادة( Sementic)مخطط التوصيفي ال (6-4) المخطط

مخطط الدارة المطبوعة لدارة قيادة الذراع: 4-2-3

لدارة القيادة المطبوعة مخطط الدارة (7-4)الشكؿ

63 انصفحة

البرمجي: القسم 4-3تسػػتخدـ لتفعيػػؿ النظػػاـ، والتػػي SCADA الػػػ إلنشػػاء واجيػػة LabVIEWاسػػتخدمنا فػػي مشػػروعنا ىػػذا برنػػامج

.Code Visionباستخداـ برنامج Cأما المتحكـ الصغري الموجود عمى دارة القيادة فقد تمت برمجتو بمغة الػ

:LabVIEWلمحة عن لغة البرمجة 4-3-1والتي تتميز بقوتيا، ودعميا الكبير لمتطبيقات الصناعية مف حيػث LabVIEW 2011تـ استخداـ النسخة

.التي تأتي معيا والتي تكوف موجية بحسب نوع التطبيؽ الذي تريد عممو المكتبات التي تحوييا، والتطويرات

نمػػا ي labVIEWال تعتمػػد لغػػة البرمجػػة عتمػػد عمػػى طريقػػة عمػػى البرمجػػة بالطريقػػة التقميديػػة أي بكتابػػة الكػػود، وا Graphicalبرمجيػػػػػة متطػػػػػػورة لتصػػػػػميـ البػػػػػػرامج وذلػػػػػؾ بطريقػػػػػػة صػػػػػورية واسػػػػػػتعماؿ األشػػػػػكاؿ والرسػػػػػػومات

Programming Language وتتسـ ىػذه البرمجػة بالسػيولة نظػرا ألنػؾ لسػت بحاجػة لػتعمـ مصػطمحات أجنبيػة ،تكػوف كمسػتطيؿ forمػثال حمقػة بؿ إلى فيػـ الصػور، وىػذا مػا يسػاعدؾ عمػى عػدـ الوقػوع فػي أخطػاء البرمجػة، ف

يحوي عمى رقـ ىو العداد، وتعريؼ متغير يكوف كأيقونة صغيرة.

Proteusمخطط الدارة عمى برنامج (8-4)الشكؿ

64 انصفحة

لمقيػاس أو لحسػاب الكميػات أو لتحصػيؿ البيانػات VIىػو بنػاء أجيػزة افتراضػية LabVIEWإف اليدؼ مػف وعرضيا وتحميميا أو ألتمتة المصانع...

عػػػف البرمجػػػة العاديػػػة ىػػػي دعمػػػو لبرمجػػػة شػػػرائح LabVIEWإف الميػػػزة األساسػػػية التػػػي تتمتػػػع بيػػػا برمجػػػة FPGA وىػػػي شػػػرائح تمثػػػػؿ بوابػػػات منطقيػػػة فقػػػػط وتقػػػـو ببرمجتيػػػػا أنػػػت كػػػػHardWare أي تقػػػػـو أنػػػت بصػػػػنع ،

عميػو العمػـ اآلف بشػكؿ مقاومات وترانزستورات داخميا، وبػذلؾ فيػو يعتمػد عمػى برمجػة الػزمف الحقيقػي الػذي يعتمػد أنيا ستكوف المغة المستقبمية الحديثة. National Instrumentsكبير، لذلؾ فكما تقوؿ شركة

بدعمػػػو الواسػػػع لتطبيقػػػات عديػػػدة ومتطػػػورة جػػػدا، كتطبيقػػػات الػػػزمف الحقيقػػػي، وتطبيقػػػات LabVIEWيتمتػػػع ات اإلشػػػػارة الرقميػػػػػة والكثيػػػػػر مػػػػػف وتطبيقػػػػات الموبايػػػػػؿ وتطبيقػػػػػات معالجػػػػػ FPGAالروبوتػػػػات، وتطبيقػػػػػات شػػػػػرائح

التطبيقات المتطورة.

:SCADAواجية الـ 4-3-2الخاصة بالمشروع، والتي يتـ بواسطتيا التحكـ الكامؿ بالذراع SCADA الػ( واجية 914)يوضح الشكؿ

تتضمف الواجية عدة أقساـ:وحركة المحركات واتجاىيا، مف سرعة

التحكـ بتشغيؿ المحركات واتجاىية دورانيا، وتحوي أضواء تحقؽ قسـ تشغيؿ المحركات: وفيو يتـ -1 عممية التفاعؿ مع المستخدـ وتوضح الحالة الحالية لكؿ محرؾ مف المحركات األربعة.

قسـ تغيير السرعة: وىو عبارة عف مفتاح مكوف مف عشر حاالت تمثؿ السرعات المتاحة -2صفر وحتى التسعة، وحيف تغييرىا يتـ إرساليا لممحركات، حيث يمكف االختيار بقيـ السرعة مف ال

مباشرة إلى المتحكـ الصري، ليقـو بعممية التحديث مباشرة.

قسـ تاريخ الحركات: وفيو يتـ تسجيؿ كؿ حركة قامت بيا الذراع مف حركة أي مف المحركات -3 األربع، مع حفظ الزمف الذي استغرقتو ضمف الحركة.

ضمف RS232قسـ تييئة المنفذ التسمسمي: يتـ تحديد اسـ المنفذ والبيانات الخاصة ببروتوكوؿ الػ -4 ىذا القسـ.

قسـ حساب اإلحداثيات: يتـ فيو وضع القيـ الديكارتية أو القطبية المراد لمذراع التحرؾ إلييا، حيث -5إلى قطبية عبر زر التحويؿ الموجود ضمف القسـ، ومف ثـ يمكف تحويؿ اإلحداثيات الديكارتية باإلمكاف إرساليا إلى دارة القيادة.

قسـ إعدادات الذراع: وفيو يتـ تحديد دقة الذراع وعدد الدرجات التي يتحرؾ بيا كؿ محرؾ ضمف -6رساؿ رسائؿ لمذراع عبر مدة يتـ تحديدىا أيضا، باإلمكاف أيضا االنتقاؿ إلى نقطة البداية لمذراع، وا

ىذا القسـ.

عممية تحريؾ الذراع إلى نقطػة محػددة حيػث تػتـ بسمسػمة مػف العمميػات، أىـ عممية وىي SCADAتؤمف واجية الػ ثػػـ يقػػـو بالضػػغط عمػػى زر التحويػػؿ أوال يقػـو المسػػتخدـ بإعطػػاء اإلحػػداثيات الديكارتيػػة المػػراد ذىػػاب الػػذراع إلييػػا،

( لتتحرؾ الذراع إلى النقطة المحددة.Play)غط عمى زر البدء بعدىا يتـ الض، قطبيةإلى إحداثيات

65 انصفحة

واجية السكادا الخاصة بالمشروع (9-4)الشكؿ

66 انصفحة

كود واجية السكادا لمنظام: 4-3-3فيػػو، والتػػي ضػػخـ نوعػػا مػػا، لػػذلؾ قمنػػا بوضػػع شػػرح ألىػػـ بموكػػات األكػػواد SCADAالػػػ إف كػػود واجيػػة

المحركػػػات، وفػػػتح المنفػػػذ تتضػػػمف التييئػػػة وعمميػػػة التحويػػػؿ مػػػف اإلحػػػداثيات الديكارتيػػػة لمقطبيػػػة، وحسػػػاب أزمنػػػة التسمسمي.

:تييئة مصفوفة حركات المحرك وتصفير األزمنةكود 4-3-3-1

يػػتـ مسػػح جميػػع الحركػػات السػػابقة التػػي تحػػرؾ بيػػا (، وفيػػو 12-4إف كػػود التييئػػة موضػػح فػػي الشػػكؿ )فػي أمػاكف حسػاب زمػف 00:00:00الذراع في آخر مرة تـ تشغيمو، نالحظ مػف الكػود أنػو يػتـ أيضػا وضػع القيمػة

تشغيؿ كؿ محرؾ، لتبدأ مف نقطة البداية.

ومتغيرات األزمنةحركات التييئة مصفوفة (12-4)الشكؿ

:التسمسميفتح المنفذ كود 4-3-3-2

والػذي يسػتعمؿ لتراسػؿ المعمومػات خصػائ المنفػذ التسمسػمي الموصػوؿ مػع دارة القيػادة، يتـ فيو تحديػد ىي:خصائ و 5المنفذ التسمسمي متعددة كنا قد استعممنا منيا خصائ بيف الذراع ودارة القيادة، إف

اإليجابية، وعدد خانات التوقؼ.بت بتات البيانات، واختيار اسـ المنفذ، ومعدؿ اإلرساؿ، وعدد

(:11-4في الشكؿ ) الكود يظير

67 انصفحة

المنفذ التسمسميتييئة (1114)الشكؿ

:تحويل اإلحداثيات الديكارتية إلى إحداثيات قطبيةكود 4-3-3-3

وقػد تػـ اسػتخداـ ىػذه ،MathScriptاألداة إمكانية كتابة كود رياضي باستخداـ LabVIEWتؤمف لغة تحويؿ اإلحداثيات الديكارتية إلى قطبية بحسب القوانيف المستنتجة سابقا مف ميكانيكية الذراع. ميمة األداة لتنفيذ

يا المستخدـ مف رؤيتيا قبؿ إرسػال يتمكفأدوات نصية، وذلؾ لكي 3في القطبية النيائية يتـ وضع القيـ ( يمثؿ ما سبؽ:12-4)إلى دارة القيادة، الكود في الشكؿ

كود تحويؿ اإلحداثيات الديكارتية إلى قطبية (12-4)الشكؿ

68 انصفحة

رسالو تشكيل بموك أزمنة تشغيل المحركاتكود 4-3-3-4 :وا

بعد حسػاب اإلحػداثيات الديكارتيػة يػتـ إرسػاليا إلػى دارة القيػادة عبػر الضػغط عمػى زر األرسػاؿ، إف ىػذا ، حيػث كمػا نالحػظ يػتـ تشػكيؿ بمػوؾ مػف المعطيػات يتضػمف (13-4فػي الشػكؿ )الموجػود الزر يقػـو بتنفيػذ الكػود

ريػؾ المحركػات الموجػودة فػي الػذراع، ورسػاؿ ىػذا البمػوؾ إلػى المػتحكـ الصػغري والػذي األزمنة الثالث الالزمػة لتح يقـو باستخال القيـ الزمنية منو.

تشكيؿ بموؾ األزمنة (13-4)الشكؿ

:إلى المتحكم إرسال رسالةكود 4-3-3-5

وذلػػؾ فػػي حػػاؿ أراد المسػػتخدـ أف يػػدخؿ باإلمكػػاف إرسػػاؿ رسػػالة إلػػى المػػتحكـ تتضػػمف بعػػض األوامػػر، والػػذي يػػدؿ عمػػى نيايػػة الرسػػالة، enterبعػػض األوامػػر الجديػػدة إلػػى المػػتحكـ، نالحػػظ أنػػو يػػتـ إرسػػاؿ محػػرؼ الػػػ

لممنفذ قبؿ إرساؿ Flushيجب اإلشارة إلى أنو ظيرت مشكمة استقباؿ رموز غريبة ىنا مما استدعى وضع عممية :سبؽ( ما 14-4يوضح الشكؿ ) الرسالة،

إرساؿ رسالة لممتحكـ (14-4)الشكؿ

69 انصفحة

:يد اتجاه حركة المحركاتدإرسال أوامر تحكود 4-3-3-6

باإلضػػافةباإلمكػػاف إرسػػاؿ أوامػػر لػػدارة القيػػادة لتقػػـو بتشػػغيؿ المحركػػات األربعػػة التػػي تتضػػمنيا الػػذراع، ؾ أحػػداث الموجػػود بػػداخؿ بمػػو (15-4الموضػػح فػػي الشػػكؿ )يػػتـ ذلػػؾ بحسػػب الكػػود لتحديػػد اتجػػاه حركتيػػا،أيضػػا

حركة األزرار البوليانية، إف األحرؼ التي تجعؿ المحركات تعمؿ ىي:

إطفاء المحرك تحريك اتجاه اليسار تحريك اتجاه اليمين كالمحر A a 0 محرك القاعدة

B b 1 محرك الكتف C c 2 محرك الكوع D d 3 محرك القبضة

يقافيا( 1-4لجدوؿ )ا طريقة تشغيؿ المحركات وا

إرساؿ أوامر تحريؾ المحركات (1514)الشكؿ

:إرسال أوامر إيقاف المحركاتكود 4-3-3-7

يوضػح الكػود فػي المحركات األربعة التي تتضػمنيا الػذراع، بإيقاؼيمكف إرساؿ أوامر لدارة القيادة لتقـو ما يمي: (16-4الشكؿ )

المحركات إيقاؼإرساؿ أوامر (16-4)الشكؿ

71 انصفحة

:إرسال أوامر تغيير سرعة المحركاتكود 4-3-3-8

لسػرعة المحركػات األربػع، يتضػمف ىػذا المفتػاح تػـ وضػع مفتػاح معػايرة قيؽ بالػذراع، دلتحكـ المف أجؿ ا( عممية إرساؿ السػرعة إلػى 17-4عشر سرعات تتراوح مف الصفر إلى التسعة، ويمثؿ الكود الظاىر في الشكؿ )

دارة القيادة حيف يتـ تغييرىا.

تغيير سرعة المحركاتإرساؿ أوامر (17-4)الشكؿ

:حساب زمن تحريك كل محرككود 4-3-3-9

كؿ محرؾ بالعمؿ يتـ تشغيؿ عداد يقـو بعد الثواني التي يتحرؾ بيا المحرؾ، ويتـ وضعيا يبدأ ماعند يوضح الطريقة. (18-4الممثؿ في الشكؿ )في أدوات خاصة بالزمف، الكود

إف الطريقة التالية اعتمدناىا لنعمـ الحركات التي تحركت بيا الذراع وبالتالي نصبح قادريف عمى طة البداية وذلؾ عبر إجراء عممية تراكـ زمني، وبالرغـ مف أف ىذه الطريقة تحتوي عمى العديد إرجاعيا إلى نق

مف السيئات إال أنيا فعالة نوعا ما.

حساب أزمنة حركة المحركات (18-4)الشكؿ

70 انصفحة

إغالق المنافذ التسمسمية:كود 4-3-3-10

والتعامػػؿ معيػػا، يػػتـ إغالقيػا جميعػػا فػػي النيايػػة، لضػماف إغػػالؽ جميػػع المنافػذ التسمسػػمية التػػي تػػـ فتحيػا (.19-4كما يظير الشكؿ )

إغالؽ المنافذ التسمسمية (19-4)الشكؿ

:Androidواجية تطبيق الـ 4-2-3مجػاال واسػعا مػف حياتنػا العمميػة، كػاف لزامػا عمينػا أف نػدخؿ Androidنظرا إلى احتالؿ تطبيقػات أندرويػد

لمػػتحكـ بػػػذراع Androidىػػذه التطبيقػػات ضػػمف مشػػػروعنا، فقػػد اعتمػػدنا عمػػػى تطبيػػؽ يعمػػؿ عمػػى نظػػػـ الموبايػػؿ الروبوت عف بعد وذلؾ بإحدى التقنيتيف:

1- BlueTooth.

2- WIFI.

لمتطبيػؽ ىػي إمكانيػة إضػافة العديػد مػف األزرار والتػي تػتـ برمجتيػا لتقػـو بإرسػاؿ أوامػر إف الميزة األساسية ، والتي تقـو بدورىا بإرساليا إلى ذراع الروبوت.SCADAإلى واجية الػ

أزرار لكػػػؿ محػػػرؾ تقػػػـو 3زرا، 12 واجيػػػة تطبيػػػؽ األندرويػػػد والتػػػي تحػػػوي عمػػػى( 22-4يظيػػػر الشػػػكؿ ) باألعماؿ الثالثة التالية:

المحرؾ. إيقاؼ -1

)أو صعودا( تحريؾ باتجاه عقارب الساعة -2

)أو نزوال( تحريؾ بعكس اتجاه عقارب الساعة -3

72 انصفحة

، والػػػذي Windowsإف التطبيػػػؽ بمفػػػرده ال يعمػػػؿ، بػػػؿ ىػػػو بحاجػػػة لبرنػػػامج يوضػػػع عمػػػى نظػػػاـ تشػػػغيؿ ويقػػـو بعمميػػة الضػػغط عمػػى الػػزر (21-4إف ىػػذا البرنػػامج موضػػح فػػي الشػػكؿ ) يسػػتقبؿ المعمومػػات مػػف التطبيػػؽ،

عمػػى اقتنػػا الحػػروؼ المضػغوطة مػػف الروبػػوت تػػتـ عمميػػة SCADAالمسػتقبؿ فػػي الكيبػػورد، وببرمجػػة واجيػة الػػػ وبايؿ، وذلؾ بحسب الحرؼ المستقبؿ، تفاصيؿ التطبيؽ موضحة في الممحؽ )د(.التحكـ بالذراع باستخداـ الم

:ATMega16 المتحكمكود 4-2-4فػي برمجػة المػتحكـ Cيتعمػد عمػى لغػة الػػ ، والػذي CodeVisionتـ بناء كود المتحكـ باستخداـ برنامج

الصغري.

، وبشكؿ رائع، حيث يؤمف مسػاعد ATMega16بدعمو الكبير لمتحمات CodeVisionيتمتع برنامج Wizard يستطيع المبرمج مف خاللػو وضػع مسػودة أوليػة لمكػود الػذي يريػده، ومػف ثػـ يضػيؼ إليػو مػا يحتػاج إليػو المشروع.

، باإلضػػافة إلػػى تضػػميف المكتبػػات وتعريػػؼ Run، والتػػابع mainيتضػػمف كػػود المػػتحكـ التػػابع الرئيسػػي المتغيرات المستخدمة في المشروع.

لتػػػػتـ عمميػػػػة التراسػػػػؿ بػػػػيف المػػػػتحكـ و UARTبتييئػػػػة البوابػػػػات ومسػػػػجالت الوحػػػػدة mainـو التػػػػابع يقػػػػ المستخدمة في المشروع لعرض حركات المحركات.. LCDالحاسوب، أيضا تتـ تييئة شاشة الػ

واجية التطبيؽ عمى (2114)الشكؿ Windowsنظاـ

واجية تطبيؽ (22-4)الشكؿ األندرويد

73 انصفحة

لتػي يػتـ يتـ أوال إظيار رسالة ترحيبية بالبرنامج الخا بالذراع، ومف ثـ تبدأ حمقػة المػتحكـ الالنيائيػة، افييػػا وبشػػػكؿ دائػػػـ اختبػػػار وجػػػود بيانػػػات مسػػػتقبمة مػػػف الحاسػػوب، فحػػػيف يػػػتـ اسػػػتقباؿ ىػػػذه البيانػػػات يقػػػـو المػػػتحكـ

باختبارىا ، والقياـ بالعمؿ المناسب وذلؾ حسب الرسالة المستقبمة.

زمنػة تتجمى في تحريؾ الذراع إلى نقطة محددة بأزمنة ثالث، حيػث يػتـ حفػظ األ ()Runإف ميمة التابع ويتـ استدعاء التابع ليقـو بتحريؾ المحركات الرئيسية الثالث الخاصة بالذراع. T1,T2,T3الثالثة في المتحوالت

.ATMega16وفيما يمي الكود المحقوف بداخؿ المتحكـ الصغري

Micro Controller Code by Code-Vision: /* Project: Robotic ARM Programming by: Tarek Mla and Mohammad Assaad Facutal: Computer and Automatic control enginnering Year: 2012/2013 */ //Include the library that we use #include <mega16.h> #include <delay.h> #include <lcd.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.H> //initialization LCD PINS -- connect to PORTB #asm .equ __lcd_port=0x18 ;PORTB #endasm //Declaration global variable char MSG; char PWM; char DATA[5]; int i=0; char* str; char T1[5]; char T2[5]; char T3[5]; int Time[3]; /* Run Function: call to move each motor by period: T1,T2,T3 */ void Run() { //Run MOTOR1 T1 time then stop it lcd_clear(); lcd_putsf("Run Motor 1..."); PORTD=0; PORTC=0; if(Time[0]<0) {

74 انصفحة

PORTD.2=1; PORTD.3=0; Time[0]=-1*Time[0]; } else { PORTD.2=0; PORTD.3=1; } delay_ms(Time[0]); //Run MOTOR2 T2 time then stop it lcd_clear(); lcd_putsf("Rum Motor 2..."); PORTD=0; PORTC=0; if(Time[1]<0) { PORTD.4=1; PORTD.5=0; Time[1]=-1*Time[1]; } else { PORTD.4=0; PORTD.5=1; } delay_ms(Time[0]); //Run MOTOR3 T3 time then stop it lcd_clear(); lcd_putsf("Rum Motor 3..."); PORTD=0; PORTC=0; if(Time[2]<0) { PORTD.6=1; PORTD.7=0; Time[2]=-1*Time[2]; } else { PORTD.6=0; PORTD.7=1; } delay_ms(Time[0]); PORTD=0; PORTC=0; } // main program void main(void) { DDRD=0xFC; //set PIND2 -- PIND7 as output PORTD=0x00; //put 0v on PORTD DDRC=0xFF; //set PORTC as output PORTC=0x00; //put 0v on PORTC DDRB.3=1; //set PINB3 as output PORTB.3=1; // put 5v on PORTD

75 انصفحة

/* configuration USART: Baud Rate: 4800 stop Bits: 1 Parity: off Data Bits: 8 */ UCSRA=0x00; UCSRB=0x18; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x0C; //configuration PWM0 //TCCR0=0x6C; //init LCD as 16 char in every line lcd_init(16); //show Start Message: lcd_putsf(" Robot Arm"); lcd_gotoxy(4,1); lcd_putsf("Project"); delay_ms(1000); lcd_clear(); while (1) { MSG=getchar(); // Read one char (MSG) from Computer (SCADA) if(MSG=='A') // if MSG is 'A' Run MOTOR 1 to left { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 1 LEFT"); OCR0=0; PORTD.2=1; PORTD.3=0; TCCR0=0x6C; for(i=0;i<=255;i++) OCR0++; TCCR0=0; PORTB.3=1; } else if(MSG=='a') // if MSG is a Run MOTOR 1 to Right { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 1 Right"); OCR0=0; PORTD.2=0; PORTD.3=1; TCCR0=0x6C; for(i=0;i<=255;i++) OCR0++; TCCR0=0; PORTB.3=1; }

76 انصفحة

else if(MSG=='1') // if MSG is 1 Stop MOTOR 1 { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 1 Stop"); PORTD.2=0; PORTD.3=0; } else if(MSG=='B') // if MSG is B Run MOTOR 2 to left { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 2 LEFT"); OCR0=0; PORTD.4=1; PORTD.5=0; TCCR0=0x6C; for(i=0;i<=255;i++) OCR0++; TCCR0=0; PORTB.3=1; } else if(MSG=='b') // if MSG is b Run MOTOR 1 to Right { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 2 Right"); OCR0=0; PORTD.4=0; PORTD.5=1; TCCR0=0x6C; for(i=0;i<=255;i++) OCR0++; TCCR0=0; PORTB.3=1; } else if(MSG=='2') // if MSG is 2 stop MOTOR 1 { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 2 Stop"); PORTD.4=0; PORTD.5=0; } else if(MSG=='C') // if MSG is C Run MOTOR 3 to left { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 3 LEFT"); OCR0=0; PORTD.6=1; PORTD.7=0; TCCR0=0x6C; for(i=0;i<=255;i++) OCR0++; TCCR0=0; PORTB.3=1; } else if(MSG=='c') // if MSG is c Run MOTOR 3 to Right { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 3 Right"); OCR0=0; PORTD.6=0;

77 انصفحة

PORTD.7=1; TCCR0=0x6C; for(i=0;i<=255;i++) OCR0++; TCCR0=0; PORTB.3=1; } else if(MSG=='3') // if MSG is 3 Stop MOTOR 3 { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 3 Stop"); PORTD.6=0; PORTD.7=0; } else if(MSG=='D') // if MSG is D Run MOTOR 4 to left { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 4 LEFT"); OCR0=0; PORTC.0=1; PORTC.1=0; TCCR0=0x6C; for(i=0;i<=255;i++) OCR0++; TCCR0=0; PORTB.3=1; } else if(MSG=='d') // if MSG is d Run MOTOR 4 to Right { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 4 Right"); OCR0=0; PORTC.0=0; PORTC.1=1; TCCR0=0x6C; for(i=0;i<=255;i++) OCR0++; TCCR0=0; PORTB.3=1; } else if(MSG=='4') // if MSG is 4 Stop MOTOR 1 { lcd_clear(); lcd_putsf("Motor 4 Stop"); PORTC.0=0; PORTC.1=0; } else if(MSG=='M') // if MSG is M Resive message and set on LCD { scanf("%s",DATA); lcd_clear(); lcd_putsf("Message="); lcd_puts(str); } else if(MSG=='S') // if MSG is S recive new speed by set (speed*28.3) to PWM0 { MSG=getchar(); PWM = (MSG-48 ) *28.3;

78 انصفحة

OCR0=PWM; lcd_clear(); lcd_putsf("New Speed: "); lcd_putchar(MSG); } else if(MSG=='T') // if MSG is T Recive Times Frame to move // Robotic Arm to specific point (call Run function) { scanf("%s %s %s",T1,T2,T3); lcd_clear(); lcd_puts(T1); lcd_putsf(" "); lcd_puts(T2); lcd_putsf(" "); lcd_puts(T3); delay_ms(1000); lcd_clear(); Time[0]=atoi(T1); Time[1]=atoi(T2); Time[2]=atoi(T3); Run(); lcd_clear(); } }; }

79 انصفحة

81 انصفحة

االختبار والنتائج

ظيار نتائج البحث، وقد وضع نتائج عمميات اختبار ذ الفصؿ يتـ في تمت الدراسة والتجربة عمى راع الروبوت، وا الزوايا الواجب عمى عتبار المسافات مقاسة بالػسنتمتر، و اعتبار مبدأ اإلحداثيات ىو موقع محرؾ القاعدة وعمى ا

كؿ محرؾ أف يدورىا مقدرة بالدرجات.

اختبار حركة محركات الذراع األربع: 5-1 :ثالث وضعياتالذراع ب محركات حركةاختبار تقسيـ عممية تـ

.Volt 4.5أوال: وىي فارغة، أي ال تحمؿ أي وزف، بجيد مطبؽ عمى المحركات مقداره

.Volt 4.5، بجيد مطبؽ عمى المحركات مقداره g 50ثانيا: وىي تحمؿ وزف مقداره

كانت نتائج التجربة ممتازة، فقد تحرؾ كؿ محرؾ بحرية تامة، وبسرعة جيدة نسبيا، إال أنو ظير تبػايف فػي النتػائج الذراع دورا في عممية تحريكيا. فيما إذا كانت الذراع في حالة ىبوط، أو كانت في حالة صعود، حيث لعب وزف

التنويو ىنا عمى أف نتائج القياس أخذت بمسطرة عادية وبعداد زمني يدوي، وىذا ما ينتج خطأ قياس.ويجب

تجربة الذراع وىي ال تحمل أي وزن: 5-1-1كػػؿ محػرؾ فػػي عمميػػة الصػعود، وفػػي عمميػػة اليبػوط، ألربػػع تجػػارب ( الػػزمف الػذي اسػػتغرقو 1-5يوضػح الجػػدوؿ )

)تعطى واحدة القيـ بالثانية(:

انسي انكهي هبىطا صعىدا

انذورا

6 sec 5.9 sec 11.9 sec

7.9 sec 8 sec 15.9 sec

6.6 sec 6.4 sec 13 sec

6.47 sec 6.46 sec 12.93 sec

انكتف

7.7 sec 4.6 sec 12.3 sec

7.5 sec 4.8 sec 12.3 sec

6.7 sec 5.3 sec 12 sec

7.9 sec 4.9 sec 12.8 sec

انكىع

6.3 sec 5 sec 11.3 sec

5.7 sec 5.3 sec 11 sec

6.4 sec 5.3 sec 11.7 sec

5.8 sec sec 5.5 11.3 sec

تجربة الذراع وىي ال تحمؿ أي وزف( نتائج 1-5الجدوؿ )

80 انصفحة

:g 50مقداره تجربة الذراع وىي تحمل وزن 5-1-2عمميػػة الصػعود، وفػػي عمميػػة اليبػوط، ألربػػع تجػػارب كػػؿ محػرؾ فػػي ( الػػزمف الػذي اسػػتغرقو 1-5يوضػح الجػػدوؿ )

: g 50وذلؾ عندما تكوف الذراع تحمؿ وزنا مقداره )تعطى واحدة القيـ بالثانية(

انسي انكهي هبىطا صعىدا

انذورا

8.2 sec 7.5 sec 15.7 sec

7.2 sec 7.6 sec 14.8 sec

7 sec 5.6 sec 12.6 sec

5.7 sec 5.3 sec 11 sec

انكتف

10.4 sec 5.6 sec 16 sec

10.6 sec 5 sec 15.6 sec

9.4 sec 5.1 sec 14.6 sec

10 sec 5.3 sec 15.3 sec

انكىع

6.5 sec 5 sec 11.5 sec

6.7 sec 5.1 sec 11.8 sec

6.6 sec 5.1 sec 11.7 sec

6.2 sec 5.4 sec 11.6 sec

g 50وزف مقداره تحمؿتجربة الذراع وىي ( نتائج 2-5الجدوؿ )

:(3-5بتنفيذ التجارب السابقة تبيف أف الزمف الوسطي في عممية تحريؾ الذراع موضحة بالجدوؿ )

درجة 91انسي انالزو نتتحرك يقذار

بذو حم

درجة 91انسي انالزو نتتحرك يقذار

غ51بحم

انذورا( )

انكتف

انكىع

النتائج النيائية لمحصوؿ عمى الزمف المرجعي( 3-5الجدوؿ )

:ىي عمى اعتبار أف الذراع ال تحمؿ شيء، المرجعية المستخدمةوبالتالي فإف القيـ

6.7 sec 1كؿ >درجة = 90بالنسبة لمحرؾ القاعدة كؿ sec درجة. 13.4يتحرؾ المحرؾ بمقدار

sec 4.9 1كؿ >درجة = 90بالنسبة لمحرؾ الكتؼ كؿ sec درجة. 18.4يتحرؾ المحرؾ بمقدار

sec 5.275 1كؿ >درجة = 90ؿ بالنسبة لمحرؾ الكوع ك sec درجة. 17يتحرؾ المحرؾ بمقدار

82 انصفحة

اختبار الذراع في الذىاب لمكان محدد: 5-2سػػابقا، كانػػت النتػػائج مرضػػية، القػػوانيف الناتجػػة تػػـ تجربػػة تحريػػؾ الػػذراع إلػػى نقطػػة محػػددة عبػػر تطبيػػؽ

وقد تـ االختبار بنقطتيف: ،%4حيث لـ تتجاوز نسبة الخطأ أكثر مف

(:10,10,10)اختبار الذراع في الذىاب لمنقطة 5-2-1( األزمنة التي يجب أف يستغرقيا كػؿ محػرؾ حتػى يصػؿ إلػى وجيتػو نظريػا، والقػيـ 3-5ويبيف الجدوؿ )

( لمذىاب إلييا.. 10 , 10 , 10 التي استغرقيا عمميا، وذلؾ بافتراض أنو تـ إعطاء الذراع النقطة )

انالزو نهحركةانسي زاوية انحركة ظريا

sec 4.8 45 انذورا

sec 3.8 65 انكتف

sec 2.6 71 انكىع

(10,10,10لمنقطة )اختبار الذراع في الذىاب ( نتائج 4-5الجدوؿ )

(10.5,11,9.5)الموقع الذي تـ الوصوؿ إليو بالتجربة ىو الموقع ذو اإلحداثيات

وبالتالي ينتج لدينا أف خطأ المسافة ىو:

√( ) ( ) ( ) = 1.22 cm

(:10,12,15)اختبار الذراع في الذىاب لمنقطة 5-2-2ويبػيف الجػػدوؿ التػػالي األزمنػة التػػي يجػػب أف يسػػتغرقيا كػؿ محػػرؾ حتػػى يصػػؿ إلػى وجيتػػو نظريػػا، والقػػيـ

لمذىاب إلييا..( 15-12-10)التي استغرقيا عمميا، وذلؾ بافتراض أنو تـ إعطاء الذراع النقطة

انسي انالزو نهحركة زاوية انحركة ظريا

sec 3 40 انذورا

sec 5.5 40 انكتف

sec 2.3 101 انكىع

(15-12-10لمنقطة )اختبار الذراع في الذىاب ( نتائج 5-5الجدوؿ )

(10,13,14)الموقع الذي تـ الوصوؿ إليو بالتجربة ىو الموقع ذو اإلحداثيات

المسافة ىو:وبالتالي ينتج لدينا أف خطأ

√( ) ( ) ( ) = 1.41 cm

83 انصفحة

:(15,13,10)اختبار الذراع في الذىاب لمنقطة 5-2-3األزمنة التي يجب أف يستغرقيا كػؿ محػرؾ حتػى يصػؿ إلػى وجيتػو نظريػا، والقػيـ (5-5)ويبيف الجدوؿ

إلييا..لمذىاب (15,13,10)التي استغرقيا عمميا، وذلؾ بافتراض أنو تـ إعطاء الذراع النقطة

انسي انالزو نهحركة زاوية انحركة ظريا

7.6sec 49 انذورا

sec 5.7 102 انكتف

sec 2.8 106 انكىع

(15,13,10)لمنقطة اختبار الذراع في الذىاب ( نتائج 6-5الجدوؿ )

(14,13,9)الموقع الذي تـ الوصوؿ إليو بالتجربة ىو الموقع ذو اإلحداثيات

وبالتالي ينتج لدينا أف خطأ المسافة ىو:

√( ) ( ) ( ) = 1.41 cm

مناقشة النتائج: 5-3 :يساوي إف مف التجارب الثالث السابقة ينتج لدينا أف متوسط مسافة الخطأ

(1.22+1.41+1.41)/3 = 1.346 C.M

يتعمػؽ بالعوامػؿ المػؤثرة مػف منبػع جيػد وحالػة الجػو إف اختالؼ الموقع الذي تـ الوصوؿ إليو عػف الموقػع الحقيقػي وتأثيرىا عمى ممانعة جسـ الروبوت، وبالتالي فإف الزمف الذي سيدوره المحرؾ سيمكنو مف التحرؾ بزاويػة أكبػر أو

أصغر مف المطموب، مما يؤدي إلى عدـ الوصوؿ إلى الموقع المطموب بالدقة المطموبة الكاممة.

ـ أو تغذية عكسية، مما يمنع مف معالجػة الضػجيج النػاتج عػف التػأثيرات سػابقة الػذكر، إضافة إلى عدـ وجود تحك مقة المفتوحة.حوىذه مساوئ ال

اختبار الذراع اللتقاط شيء موضوع عمى طاولة: 5-4ظيػػرت ىػػي عػػدـ القػػدرة تػػـ اختبػػار الػػذراع فػػي التقػػاط عناصػػر موجػػودة عمػػى الطاولػػة، إف المشػػكمة األساسػػية التػػي

تحديد موقع العناصػر بدقػة بالنسػبة لمػذراع، سػواء يػدويا أو أوتوماتيكيػا، إف الحػؿ األفضػؿ لحػؿ ىػذه المشػكمة عمى ىػػي إدخػػاؿ عمػػـ معالجػػة الصػػورة فػػي الروبػػوت، وذلػػؾ عبػػر وضػػع كػػاميرا فػػي مقدمػػة الروبػػوت تمكنيػػا مػػف معرفػػة

العناصر التي أماميا.، وبالتالي تصبح بإمكانيا التقاط األجساـ بدقة.

84 انصفحة

85 انصفحة

واألعمال المستقبمية الخاتمة

:الخاتمة 6-1تػـ فػي ىػػذا التقريػر تسػػميط الضػوء عمػى مراحػػؿ تنفيػذ المشػػروع المتعاقبػة و تفاصػيؿ كػػؿ مرحمػة منيػػا ، و تػـ تبيػػاف

بشػػكؿ التػػي توصػػؿ إلييػػا التنفيػػذ العممػػي لممشػػروع، و كػػاف مػػف أبػػرز العقبػػات التػػي واجيػػت نجػػاح المشػػروعالنتػػائج ب المشػػػروع طالبػػػي بامتيػػػاز، وتػػػـ االعتمػػػاد عمػػػى أغمػػػ ، كػػػافىػػػي االعتمػػػاد فػػػي الحركػػػة عمػػػى عامػػػؿ الػػػزمف كامػػػؿ

لكف جوىر الفائدة يكمف في الشعور بالمسؤولية و تحمؿ أعباء العمػؿ الجمػاعي ،المعمومات المأخوذة في الجامعةفي الجامعات المحمية التي لطالما عانػت مػف شػح و السير بخطى واثقة لتحقيؽ أىداؼ العمؿ الطالبي األكاديمي

في الجانب التطبيقي ألسباب متعددة.

و مسػاعدة الػدكتور المشػرؼ ؿ الجمػاعي و التعػاوف مف أىـ العوامػؿ التػي أدت إلػى نجػاح المشػروع ىػي روح العمػ في خطوات المشروع و تقديمو العوف و تصويب مسار العمؿ لموصوؿ إلى أفضؿ النتائج .

وىي لغة الػ جديدة العمؿ في بيئة برمجية تعمـ التي تـ تحصيميا في ىذا المشروع ىي كاف مف أىـ الفوائد العمميةLabVIEW والروبوتػػػػات، ، ولنمذجػػػػة عمميػػػػات الػػػػتحكـ متطبيقػػػػات الصػػػػناعيةلمناسػػػػبة ، والتػػػػي تعػػػػد لغػػػػة صػػػػورية

عمى شاشػات التمفػاز الموجودةالروبوتات أذرعكيفية حركة فكرة كانت غامضة قبؿ ذلؾ، وىي باإلضافة إلى تعمـ وفي مخابر الكمية وال نعمـ حقيقة حركتيا وكيفية التحكـ بيا.

يسػػمح ـ، إال أف الوقػػت لػػتتػػوارد عمػػى الػػذىفلمجموعػػة كبيػػرة مػػف األفكػػار التػػي وليػػدا كػػافإف ىػػذا العمػػؿ الصػػغير تنفيذىا كميا.ب

عتنػػػاء بالجانػػػب العممػػػي فػػػي مجػػػاالت الػػػتحكـ اآللػػػي، والعمػػػؿ عمػػػى تحسػػػيف مػػػف جامعتنػػػا العزيػػػزة، االنتمنػػػى أخيػػػرا عطػػاء الطالػػب رؤيػػة واضػػحة مسػػتوانا فػػي مجػػاالت نظػػـ الػػتحكـ عػػف عمػػؿ الروبوتػػات، والعمػػؿ ضػػمف المصػػانع، وا

بحيث تصبح لديو قاعدة معرفية جيدة في ىذا المجاؿ الذي أصبح أساسا ألي عمؿ في الحياة العممية.

86 انصفحة

:والمقترحات التطويرية األعمال المستقبمية 6-2

إلػى مشػروع الػذراع، يتـ في ىذا العنواف الحديث عف بعض المقترحات التطويريػة التػي مػف الممكػف إدخاليػا يؤدي إلى رفع سويتو، وبالتالي تصبح قادرة عمى الدخوؿ مباشرة في عالـ التحكـ.والذي

األول: انتطىير 6-2-0

دخػاؿ عمػـ إف ذراع الروبوت كما ىي بدوف ذكػاء ال تمثػؿ أي شػيء، إذ ال بػد مػف وجػود قمػيال مػف الػذكاء وا ، وذلػػؾ لكػػي تكػػوف قػادرة عمػػى تحميػػؿ العمميػػات بػػذكاء وقػػوة، يػػافػي عمم وعمػػـ معالجػػة الصػػورة الشػبكات العصػػبونية

واتجػػاه حركػػة كػػؿ مػػػف المحركػػات التػػي تحوييػػا بمػػا يتناسػػب مػػػع الحمولػػة ومػػا موجػػود فػػي الوسػػػط ومعرفػػة سػػرعة المحيط بيا.

إف أذرعة الروبوتات في المصانع قادرة عمػى تحميػؿ األمػور بسػرعة فائقػة وبدقػة، ونػرى ىػذا األمػر جميػا فػي تػػات ترتيػػب العناصػػر اإللكترونيػػة عمػػى الموحػػات وفػػي خطػػوط اإلنتػػاج، حيػػث تكػػوف قػػادرة عمػػى تمييػػز مكػػاف روبو

وجودىػػا فػػي كػػؿ لحظػػة، وبالتػػالي فػػإف التطػػوير األوؿ الػػذي يجػػب أف يػػدخؿ إلػػى الػػذراع ىػػو عمػػـ الػػذكاء الصػػنعي، باشػػرة، وتكػػوف قػػادرة عمػػػى وعمػػـ الشػػبكات العصػػبونية، وبػػذلؾ تصػػػبح الػػذراع جػػاىزة لتػػدخؿ فػػي مضػػػمار العمػػؿ م

التكيؼ مع بيئة الوسط المحيط، بما يتناسب مع عمميا.

مثاال حيا عف ضرورة وجود الذكاء والقدرة عمى معالجة الصورة، حيث يجب عمػى (1-6الشكؿ )ونرى في الذراع تحميؿ مكاف وضػع المكعبػات فػوؽ بعضػيا الػبعض بحيػث ال تسػقط، وتضػرب المكعبػات السػفمية حػيف تقػـو

, والذي ضطرنا إلى إدخال هذن العلمن ف عملها.بوضع المكعب

ع روبوتصنعي في ذراإدخاؿ عمـ الذكاء ال (1-6الشكؿ )

87 انصفحة

انثاي: انتطىير 6-2-2

سػػرعة، والتػػي مػػع عمػػبالمحركػػات المسػػتخدمة فػػي الػػذراع التػػي اسػػتخدمناىا كانػػت محركػػات تيػػار مسػػتمر كانت تمتمؾ كثير مف السيئات مقارنة بالمحركات الخطوية ومحركات السػيرفو، والتػي كانػت عمػى حسػاب السػيولة

في التعامؿ..

لذلؾ فػإف التطػوير الثػاني عمػى الػذراع يجػب أف يكػوف اسػتبداؿ محركػات التيػار المسػتمر محركػات خطويػة أكثر دقة، ويصبح باإلمكاف معرفة مكاف كػؿ محػرؾ فػي أي يث تصبح الذراع أكثر متانة، أو محركات سيرفو، بح

لحظػػة نريػػدىا، وىػػذا مػػا يرفػػع سػػوية الػػذراع كثيػػرا، وتصػػبح قابمػػة لمعمميػػات الدقيقػػة والتػػي تحتػػاج إلػػى معرفػػة مكػػاف الذراع في كؿ لحظة، ومثاؿ عمييا روبوتات العمميات الجراحية، وروبوتات ترتيب العناصر األلكترونية.

وقػدرتيا ذراع روبوتوت مزودة بمحركات سيرفو، يظير مف الصورة مدى متانػة الػذراع، (2-6)الشكؿ يبيف عمى الحركة بدقة عبر المحركات المزودة بيا.

محركات السيرفو ضمف ذراع الروبوت (2-6الشكؿ )

88 انصفحة

انثانث: انتطىير 6-2-3

لمحصوؿ عمى أقصى فائدة مف ذراع الروبوت يجبأف تتميز بخاصية ميمة جدا، أال وىي التنقؿ، إذافػة إلػى المتانة، ومف ىذا المبدأ يظير التطوير المقترح الثالػث لمشػروع الػذراع وىػو أنػو يجػب أف يػزود بدليػة محػددة تمكنػو

ا بػدال مػف أف يكػوف مجػاؿ عممػو ىػو البيئػة مف التنقؿ ضػمف بيئػة العمػؿ لموصػوؿ إلػى منػاطؽ مختمفػة والعمػؿ فييػالمحيطة فيو فقط، تكوف ىذه اآلليػة متناسػبة مػع المكػاف الػذي سػيتواجد فيػو ذراع الروبػوت، فقػد تكػوف دواليػب كمػا في السيارات، أو قد تكوف آلية مشابية آللية الدبابات والمناسبة لمبيئة الجبمية والصغرية، وقد تكوف مشابية لحركة

...العنكبوت

ذراع روبوت مزودا بدلية تسمح لو بالحركة، ىذه اآللية تسػاعده فػي تحقيػؽ الميمػة (3-6) يظير في الشكؿ التي صمـ مف أجميا وىي الحفر كما يظير مف وجود جياز ثقب في مقدمة الذراع.

إمكانية حركة الروبوت لمتنقؿ ضمف بيئة العمؿ (3-6الشكؿ )

89 انصفحة

:المراجع اإلنجميزية

[1] Cory L. Clark , LabVIEW Digital Signal Processing and Digital Communications

, 2005

[2] John Iovine McGrawHill , company A Beginner’s Guide to Robotics Projects

Using the PICmicro , 2004 – 2005

[3] National Instrument , LabVIEW Basics 1 Course Manual , LabVIEW Basics 2

Course Manual , 2005

[4] VAN SICKLE , Programming Microcontrollers in C (2nd ed.) , 2001

[5] http://www.wikipedia.org Access Date 5/3/2013

[6] http://www.stackoverfllow.com Access Date 5/3/2013

[7] http://www.nex-robotics.com Access Date 12/6/2013

:المراجع العربية

الفارس لتقنيات الحاسوب و االتصاالت، ،Cبغة الػ AVRـ. اسماعيؿ الطرودي، برمجة متحكمات ]1] ـ.2225

ـ.2228-ـ2227طبوعات جامعة تشريف، /، م1[ د.ـ. بالؿ عبدالكريـ شيحا، تحكـ آلي /2]

مطبوعات كمية االتصاالت الب فيو،[ د. حمادة بف ناصر ىالؿ، مشروع التحكـ في قطار باستخداـ 3] ـ.2229وااللكترونيات بجدة،

ضافة المتحكـ الالـز لتحسيف االستجابة باستخداـ طارؽ مال ]4] ، دراسة استجابة نظاـ محرؾ تيار مستمر وا .LabVIEW، 2212لغة

ـ.2211، أسيوطجامعة ،ـ. ىيثـ خيري، كيؼ تبني منظومة سكادا باستخداـ المتحكـ الصغري والب فيو ]5]

ـ.2229األوائؿ لميندسة االلكترونية، ،الموزعةـ. وليد بميد، برمجة متحكمات النظـ ]6]

91 انصفحة

Syrian Arab Republic

Tishreen University

Mechanical & Electricity Engineering

Computer & Controlling Section

Study of movement of the Robot arm and controlled

using SCADA interface or Android application

Prepared by

Tarek Mulla Mohammad Assaad

Supervised by

Dr. Eng. Hasn Al-Ahmad