تقنيات التحكم الرقمي والروبوت

برنامج لتعليم الأطفال لتقنية الروبوت

نادي الروبوت التعليمي

مسابقات الروبوت في المملكة 1- مسابقة VEX لبرمجة وتصميم الروبوت. 2- مسابقة Bioloid.  3- مسابقة FIRST LEGO. مسابقة فيرست ليجو العالمية تعتبر مسابقة فيرست ليجو العالمية للروبوت واحدة من أشهر المسابقات العلمية لطلبة المدارس من الاعمار 9- 16 سنة ، وتقام المسابقة عالمياً منذ العام 1998 ولغاية الآن. وقد وصل عدد البلدان المشاركة في المسابقة إلى 42 بلد وشارك في المسابقة عام 2008 أكثر من 120 ألف طالب وطالبة من مختلف أنحاء العالم. ويمكن زيارة الموقع التالي للمزيد من المعلومات عن المسابقة العالمية والمشاركين www.usfirst.org - www.firstlegoleague.org تقام بشكل سنوي على نطاق عالمي بحيث تتنافس الفرق على تركيب وبرمجة الروبوت للقيام بمهام معينه داخل مضمار تحدد سابقا من قبل الشركة الأم , وتكون هذه المهام عادة في صلب موضوع المسابقة الذي يتغير بشكل سنوي. مسابقة فيكس وتعطي مسابقة فيكس(vex) الطلبة القدرة على اختبار جوانب هندسية وميكانيكية متقدمة في إطار تعليمي يعتمد على مبدأ(STEM) في التعليم والذي يعتمد عرض ( العلوم – التكنولوجيا- الهندسة والرياضيات) لإي إطار علمي يربطه بفروع العلم الحديث وتطبيقاته  مسابقة بايلويد تحتل روبوت Bioloid المركز الأول في العالم في نوعية الربوتات المفصلية: كما يتم استخدام Bioloid التعليمي في أكثر من 200 مدرسة و300 معاهد الأكاديمية في كوريا – أمريكا – أوروبا – أمريكا اللاتينية – وتم توزيعه واستخدامه في التعليم في أكثر من 150 بلدا في العالم. Bioloid يمثل طقم الروبوت التي تساعد تفعيل حلم بناء الروبوت لآلاف من المشجعين الروبوت الروبوت المعتمد في الأوليمبياد السعودية من وزارة التربية والتعليم Bioloid :  هو روبوت مفصلي أي يعتمد في حركته على حركة مفصلية تحاكي حركة الكائن الحي ويتميز بوجود 18 محرك يمكنك أن توظفها في عمل حركة مفصلية للعديد من الكائنات الحية .. أيضا يتميز Bioloid بوجود العديد من الحساسات المتنوعة بالإضافة لأداة للتحريك عن بعد. كيف يمكن برمجة Bioloid ؟ RoboPlus  هو برنامج يقوم على اساس الرموز وتم بناءه على اساس لغة C البرمجية، وتم إعداده ليكون سهل الاستخدام ومناسب لإعداد البرمجيات للمستخدمين الذين لا يتقنون البرمجة بلغات الكمبيوتر. ويمكن برمجتها لعرض الاقتراحات والسلوكيات التي يطبقها الروبوتات وإدارتها مع البرنامج. يمكن للمستخدمين معرفة هيكل وقواعد البرمجة بلغة C في نهاية المطاف أثناء استخدام RoboPlus. وبالإضافة إلى ذلك، يتم تقديم برنامج اللغة أمثلة مختلفة للخبراءفي البرمجة بلغة

المفاهيم الخاطئة عــن الروبوت

آلة ذات قوة خارقة أقوى من الإنسان وانه سيكون عدو خطير في المستقبل. أن الروبوت هو آلة ميكانيكية في صورة إنسان بشري. آلة ذات قوة خارقة أقوى من الإنسان وانه سيكون عدو خطير في المستقبل. بعض أفلام الخيال العلمي تصور الروبوتات كأنها آلهة، وتكسبها قدرات خارقة، أو أنها ذات مستويات ذكاء أعلى من ذكاء البشر، أو أنها تمتلك المشاعر والأحاسيس.

إذا ما هو تعريف الروبوت

توجد عدة تعريفات، لعل أنسبها أن الروبوت هو: تعريف الروبوت توجد عدة تعريفات، لعل أنسبها أن الروبوت هو: جهاز ميكانيكي متحكم به إلكترونياً، يقوم بتنفيذ الأعمال بدلاً عن الإنسان. سجل التاريخ أول روبوت صناعي استخدم فعلياً في المصنع أطلق عليه اسم (يونيمايت) (UNIMATE) تبع ذلك تطويرات كثيرة .

الروبوت في العالم الحقيقي

التطبيقات الصناعية أو الروبوت الصناعي استكشاف الأماكن البعيدة تنفيذ المهام الخطرة التطبيقات العسكرية والأمنية الروبوت وعالم التسلية والترفيه

التطبيقات الصناعية أو الروبوت الصناعي

التطبيقات الصناعية أو الروبوت الصناعي تبرز أهمية الروبوتات في خطوط الإنتاج في التالي: 1) ثبات مستوى الجودة. 2) ثبات مستوى الإنتاجية. 3) تخفيض التكلفة. 3 ) العمل الآمن في الظروف الخطرة .

التطبيقات الصناعية أو الروبوت الصناعي ينبغي الإشارة إلى أن استخدام الروبوتات في المصانع له بعض السلبيات التي تتلخص في التالي: 1) ارتفاع التكلفة التأسيسية. 2) الحاجة إلى خبرات أعلى. 3) الحاجة إلى خطة تقنية كاملة.

استكشاف الأماكن البعيدة تؤدي الربوتات دوراً هاماً في عمليات استكشاف الأماكن البعيدة التي يصعب على الإنسان الوصول إليها.

تنفيذ المهام الخطرة أمثلة : 1) عمليات إطفاء الحرائق التي ينتج عنها تسرب غازات سامة. 2) البحث عن المتفجرات والقنابل وتدميرها. 3) التعامل مع المواد المشعة. 4) تعقيم الأماكن الملوثة بالأمراض المعدية أو المواد الكيماوية.

التطبيقات العسكرية والأمنية عمليات المراقبة والاستكشاف ولك بتزويدها بالكاميرات واجهزة الاستشعار. عمليات التجسس من خلال تزويدها بكاميرات التجسس واجهزة التصنت. العمليات القتالية في حال تزويدها بالاسلحة القتالية.

الروبوت وعالم التسلية والترفيه

5 دقائق تلميذتي المبدعة شاهدي الفيديو بتركيز: ورقة عمــــــــــل  

التطبيق مثال التطبيقات الصناعية الروبوت في أعمال البناء والتشييد، يجنِّب العمال الأشغال الصعبة، فهو يلحم المعادن، ويطلي الهياكل، في الارتفاعات الشاهقة؛ ويفك ويجمع دعائم البناء، ويسوي الخرسانة وبعض الأرضيات والحوائط، وينقل مواد البناء، ويشق الأنفاق، ويحفر تحت الماء، ويمدِّد أنابيب الصرف الصحي والمياه، في شبكات المرافق. ومن الروبوتات ما ينشئ المساكن، التي لاقت قبولاً واسعاً، واستمت بارتفاع جودتها وقلة نفقتها. استكشاف الأماكن البعيدة مثل الروبوت المائي ذاتي التحكم ويتمكن من المسح المائي والولوج في الأنابيب لفحصها من الداخل. تنفيذ المهام الخطرة الروبوت القادر على دخول بركان نشط لجمع معلومات أو مبنى مشتعل للبحث عن ضحايا. الروبوت ذو الذراع يقوم بالتعامل مع المعدن المذاب حفاظاً على سلامة الإنسان. العسكرية والأمنية . الروبوت الشرطي وهو روبوت يتم التحكم فيه عن بعد مزود بكاميرات أمامية وخلفية وضوء الأشعة تحت الحمراء ومكبر صوت للبحث عن المجرمين والعثور على أماكنهم دون تعريض حياة ضابط شرطة للخطر. تطبيقات عالم التسلية والترفيه ربوت يمثلك في غيابك الروبوت المنزلي والذي يساهم في التنظيف وتنظيم المواعيد وقراءة القصص والأخبار ومتابعة الأطفال وغيرها روبوت «إفا 500" يمثلك في غيابك عن العمل هناك الكثير من الروبوتات المتواجدة في الأسواق للعمل عن بعد، ولكن هدف روبوت «إفا 500" الجديد، الذي يتميز باستقلاليته التامة، يمكنه معرفة المواعيد والتدخل وقتها لتنبيهك الروبوت الجديد إفا 500، مثل روبوتات تنظيف المنزل؛ حيث يسير ويتحرك عن بعد لعقد أي مؤتمرات مع أي أشخاص آخرين والتحدث معهم من خلال شاشة 21.5 بوصة وكأنك معهم، الروبوت الجديد يمكن استغلاله ككاميرا متحركة لمراقبة العمل من المتوقع أن تبلغ قيمة الإيجار الشهري لـ"الروبوت" شهريا 4 آلاف دولار، ويتضمن منصة "سيسكو" للتواجد عن بعد.

مرونة وسهولة في البرمجة 8 دقائق ورقة عمــــــــــل(2)   جماعي تمرين بعد قراءتك لتطبيقات الروبوت في العالم الحقيقي، وردت ايجابيات وسلبيات استخدام الروبوت ضمن التطبيقات الصناعية. بالتعاون مع أفراد مجموعتك نفذ التالي: 1- أي من هذه الإيجابيات والسلبيات يمكن تعميمها على بقية المجالات؟ 2- هل يمكن اضافة إيجابيات وسلبيات أخرى لاستخدام الروبوت في كافة المجالات. الإيجابيات السلبيات  العمل في الظروف الخطرة ارتفاع التكلفة التأسيسية   ثبات مستوى حودة العمل الحاجة إلى خبرات أعلى   إنجاز أقصر للعمل  عدم القدرة على التفكير مرونة وسهولة في البرمجة   إنعدام المشاعر والأحاسيس

ورقة عمــــــــــل(3) 10دقائق جماعي تمرين   10دقائق جماعي تمرين وفق التصنيف الياباني للروبوت الذي وضعته الجمعية اليابانية للروبوتات الصناعية، تتوزع الروبوتات الى ست فئات. بالتعاون مع أفراد مجموعتك صل العبارة في العمود الأول بما يناسبها في العمود الثاني م نوع الروبوت   المصطلح آلية العمل 1 يتحكم به يدويا Intelligent Robot جميع الخطوات والعمليات تُضمن في جهاز الحاسب وتنفذ وفق تتابع مطلوب 2 ينفذ عمليات محددة التتابع Numerical Control Robot يسجل ويحتفظ بالخطوات وينفذ الخطوات التي تعلمها عند إعادة التشغيل 3 ينفذ عمليات متغيرة التتابع Playback Robot يتم تشغيله وتحريكه بواسطة مشغل بشري 4 روبوت متعلم Manual Control Devices ينفذ عمليات متتالية ويمكن تغييرها دون الحاجة لتعديل تصميم الروبوت. 5 ربوت بتحكم رقمي Fixed Sequence Robot ينجز العمل المطلوب متكيفاً مع الظروف المتغيرة في بيئة العمل 6 ربوت ذكي Variable Sequence Robot ينفذ عمليات متتالية لا يمكن تغييرها إلا بتعديل تصميم الروبوت.

1 2 3 4 5 6 1 4 3 2 5 6 م نوع الروبوت المصطلح آلية العمل   المصطلح آلية العمل 1 يتحكم به يدويا Intelligent Robot جميع الخطوات والعمليات تُضمن في جهاز الحاسب وتنفذ وفق تتابع مطلوب 2 ينفذ عمليات محددة التتابع Numerical Control Robot يسجل ويحتفظ بالخطوات وينفذ الخطوات التي تعلمها عند إعادة التشغيل 3 ينفذ عمليات متغيرة التتابع Playback Robot يتم تشغيله وتحريكه بواسطة مشغل بشري 4 روبوت متعلم Manual Control Devices ينفذ عمليات متتالية ويمكن تغييرها دون الحاجة لتعديل تصميم الروبوت. 5 ربوت بتحكم رقمي Fixed Sequence Robot ينجز العمل المطلوب متكيفاً مع الظروف المتغيرة في بيئة العمل 6 ربوت ذكي Variable Sequence Robot ينفذ عمليات متتالية لا يمكن تغييرها إلا بتعديل تصميم الروبوت. 1 4 3   2 5 6

تصنيف الروبوتات (وفق الجمعية اليابانية للروبوتات الصناعية) تصنيف الروبوتات (وفق الجمعية اليابانية للروبوتات الصناعية) الفئة 1: أجهزة يتحكم بها يدوياً (Manual handling devices). ويتمتع الجهاز بدرجات متعددة من حرية الحركة، ولكن يتم تشغيله وتحريكه بواسطة مشغل بشري. الفئة 2: روبوت لتنفيذ عمليات محددة التتابع (Fixed sequence robot). ويقوم الجهاز هنا بتنفيذ عمليات متتالية وفق تتابع أو خطة عمل تكون جزءاً من تكوين الجهاز. ويصعب ضمن هذه الفئة تغيير ما يقوم به الروبوت إلا من خلال تعديل تصميم وبنية الروبوت. الفئة 3: روبوت لتنفيذ عمليات متغيرة التتابع (Variable sequence robot). ويقوم الجهاز بتنفيذ عمليات متتالية وفق تتابع أو خطة عمل مع إمكانية تغيير التتابع أو خطة العمل بعد بذل بعض الجهد دون الحاجة إلى تعديل تصميم وبنية الروبوت. الفئة 4: الروبوت المتعلم (Playback robot). ويمكن للروبوت هنا أن يكون في حالتين: حالة التعلم والتسجيل، وحالة إعادة التنفيذ. الفئة 5: روبوت يتم التحكم به رقمياً (Numerical control robot). وجميع الروبوتات الحديثة ضمن هذه الفئة يتم التحكم بها بواسطة الحاسب (Computer controlled robot). الفئة 6: الروبوت الذكي (Intelligent robot). وهذه الفئة هي مستوى متطور من الروبوتات التي يتم التحكم بها بواسطة الحاسب. ويتمتع الروبوت في هذه الفئة بالمقدرة على فهم البيئة المحيطة به، ومن ثم إنجاز العمل المطلوب منه مع التكيف مع الظروف المتغيرة في بيئة العمل.

نظام التحكم يعرف نظام التحكم (A control system ) بأنه جهاز أو مجموعة من الأجهزة يدير ويتحكم في تصرف جهاز أو نظام آخر. فئتان رئيستان من نظم التحكم نظام التحكم ذو دائرة مفتوحة open loop control system)، نظام التحكم ذو دائرة مغلقة close loop control system

نظام التحكم ذو دائرة مفتوحة تحدث عملية التحكم في نظام التحكم ذي الدائرة المفتوحة نتيجة تغير مدخلات النظام فقط. أمثلة لنظم التحكم ذي دائرة مفتوحة: نظام التهوية بالمروحة الكهربائية المكنسة الكهربائية

نظام التحكم ذي دائرة مغلقة في نظام التحكم ذي الدائرة المغلقة فإن عملية التحكم تأخذ في الاعتبار واقع مخرجات النظام بالإضافة إلى مدخلات النظام وذلك من خلال دائرة تغذية راجعة feedback يقوم نظام التحكم باستمرار بعمل مقارنة بين إشارتين: الأولى التي تعكس قيمة مدخلة، والثانية ناتجة من دائرة التغذية الراجعة. وبناء على هذه المقارنة ترسل إشارة إلى النظام المتحكم به لينفذ عملاً محدداً بصورة معينة. النظام الذي يتحكم فيه مدخلات مخرجات تغذية راجعة + -

أمثلة لنظام التحكم ذي دائرة مغلقة نظم التكييف. المضخة الآلية لرفع الماء من الخزان الأرضي إلى الخزان العلوي. الطيار الآلي. الروبوتات.

المكونات الرئيسية للروبوت الحاسب (نظام التحكم) نظام السونار لتحديد المسافات نظام الرؤية (الكاميرات) نظام الاستشعار (الحساسات) نظام الحركة أو الأقدام الذراع قبضة اليد نظام توليد الأصوات نظام توليد الكلام

نماذج لقبضات اليد في الروبوت

ورقة عمل ( 3 ) 10دقائق جماعي تمرين   جماعي تمرين ناقش مع أفراد مجموعتك التساؤلات الستة التالية: 1) هل يمكن للروبوت أن يكون أذكى من الإنسان؟ 2) هل يمكن للروبوت أن يكتسب المشاعر والأحاسيس؟ 3) هل يمكن للروبوتات أن تتسبب في بطالة البشر؟ 4) هي يمكن في المستقبل أن تتحكم الروبوتات في حياة البشر، وما الذي يجب فعله حتى لا يحدث هذا الأمر؟ 5) هل يمكن للروبوت أن يصبح عدواً للبشر؟ 6) هل تتوقع أنه توجد حياة متقدمة على كواكب أخرى يمكنها من تصنيع روبوتات محاربة وترسلها لغزو الأرض؟

  التساؤل أفضل جواب 1 هل يمكن للروبوت أن يكون أذكى من الإنسان؟ نعم. إذا كان القصد من الذكاء اتخاذ أفضل القرارات بناء على المعلومات المتاحة. والدليل على ذلك تمكن العلماء من بناء حاسب وتطوير البرنامج فيه الذي أمكنه هزيمة بطل العالم في لعبة الشطرنج. وتعتبر هذه اللعبة أحد مقاييس الذكاء بين الإنسان والآلة. 2 هل يمكن للروبوت أن يكتسب المشاعر والأحاسيس؟ لا. وسبب ذلك أن العلماء لم يدركوا بعد كنه المشاعر والأحاسيس وكيف تتكون في البشر، والمجال ما زال يخضع للدراسات والأبحاث. لذا يصعب في المستقبل القريب برمجة الآلة لكي تكتسب المشاعر والأحاسيس. 3 هل يمكن للروبوتات أن تتسبب في بطالة البشر؟ نعم. وقد تسبب استخدام الروبوت الصناعي في خطوط تجميع السيارات في الاستغناء عن الآلاف من العاملين في هذه المصانع. 4 هي يمكن في المستقبل أن تتحكم الروبوتات في حياة البشر، وما الذي يجب فعله حتى لا يحدث هذا الأمر نعم. وذلك بسبب زيادة اعتماد الإنسان على التقنية في تسيير مختلف جوانب حياته. ومن المهم هنا مراعاة الجوانب الإنسانية والأخلاقية عند توظيف التقنية في جوانب الحياة، فبدونهما تصبح الحياة أكثر تعقيداً. ولنأخذ على سبيل المثال جهاز الكشف عن المعادن والأسلحة في المطارات الذي يعبر خلاله جميع المسافرين. ولنتخيل أن تقوم دولة غربية ببرمجة هذه الجهاز ليكون أكثر حساسية عندما يدخله مسافر من جنسية معينة أو من أصول معينة، في حين يكون أقل حساسية عندما يدخله مسافر من الجنسيات الغربية. وهنا فإننا نمكن الآلة من التحكم في حياة الإنسان مع تغذية الآلة بمعايير مبنية على العنصرية. 5 هل يمكن للروبوت أن يصبح عدواً للبشر؟ إن الروبوت آلة يتحكم فيها من يصنعها ويتحكم في برمجتها. والبشر هم أعداء لبعضهم البعض بحسب ولاءاتهم وانتماءاتهم. لذا فإن الإجابة هي: نعم، يمكن للروبوت أن يكون عدواً لفئة من البشر إذا كان يتحكم في الروبوت من هم أعداء هذه الفئة من البشر. 6 هل تتوقع أنه توجد حياة متقدمة على كواكب أخرى يمكنها تصنيع روبوتات محاربة وترسلها لغزو الأرض؟ لم يتمكن العلم حتى الآن من اثبات وجود حياة على كواكب أخرى. ولكن لا يوجد في عقيدتنا الاسلامية ما يمنع ذلك. والآية الكريمة تقول: (..ويخلق ما لا تعلمون). وقد يكون هناك إشارة في هذه الآية إلى احتمال وجود حياة على كواكب أخرى في الكون.

بالتعاون مع المجموعة سنجري مسابقة لمراجعة الدرس المجموعة الفائزة ستحصل على مكافأة هيا بنا 

شاكرة حسن تفاعلكن أ.هدى المرشدي شاكرة حسن تفاعلكن أ.هدى المرشدي