روبوت توصيل داخلي منخفض التكلفة بـ Arduino Uno وملقط سيرفو وحساس HC-SR04، يُتحكم به من تطبيق هاتف عبر HC-05 ويتوقف تلقائيًا عند عائق أقرب من 30 سم.
مشروع أكاديمي لتصميم وتنفيذ روبوت توصيل منخفض التكلفة ينقل الطلبات والأجسام الصغيرة لمسافات قصيرة داخل البيئات المغلقة، مثل المستشفيات والمختبرات والمكاتب والمؤسسات التعليمية. نفذه فريق من الطلاب بمساعدة تقنية من مكتب تكنو إنجاز، ويعتمد على لوحة Arduino Uno وأربعة محركات تيار مستمر ودارة القيادة L293D، وملقط (Gripper) يعمل بمحرك سيرفو، وحساس المسافة HC-SR04، ويُتحكم به من تطبيق هاتف عبر Bluetooth HC-05.
يتوقف الروبوت تلقائيًا عند اقتراب عائق لمسافة أقل من 30 سم، وأظهرت الاختبارات أن زمن تأخير أوامر التطبيق لا يتجاوز 50 ملي ثانية ضمن مدى يصل إلى 8 أمتار في بيئة داخلية. ويقدم المشروع نموذجًا أوليًا عمليًا للتطبيقات التعليمية والبحثية، قابلًا للتطوير لاحقًا بالملاحة الذاتية والرؤية الحاسوبية.
| العنصر | البيانات |
|---|---|
| نوع المشروع | نموذج أولي لروبوت توصيل داخلي متحكم به عن بُعد |
| المجال | الروبوتات المتنقلة، الأنظمة المضمنة، الاتصال اللاسلكي |
| حالة المشروع | نموذج أولي مجمّع ومختبر عمليًا في بيئة داخلية |
| دور تكنو إنجاز | دعم ومساعدة تقنية للطلاب أثناء تطوير المشروع |
| تقنيات أساسية | Arduino Uno (ATmega328P)، Arduino IDE وC++، L293D، محركات TT، محرك سيرفو، HC-05، HC-SR04، بطاريات 18650 مع BMS |
| المخرجات | روبوت بأربع عجلات وحجرة للطلبات، ملقط لالتقاط الطلبات، تطبيق هاتف للتحكم، إيقاف آلي عند العوائق |
تحتاج المستشفيات والمختبرات والمخازن والمؤسسات التعليمية إلى نقل أجسام ومواد صغيرة لمسافات قصيرة بشكل متكرر. ورغم توفر أنظمة روبوتية تجارية لهذا الغرض، فإن معظمها مرتفع التكلفة ومعقد التصميم، ما يحد من استخدامه في المشاريع التعليمية والتطبيقات الصغيرة ذات الميزانيات المحدودة.
يسعى المشروع إلى بناء روبوت متحرك يلتقط الأجسام وينقلها مع تقليل التدخل البشري في عمليات النقل الروتينية، باستخدام مكونات إلكترونية متوفرة ومنخفضة التكلفة، مع الحفاظ على أداء مقبول وسهولة في التشغيل والصيانة والتطوير.
نُفذ المشروع أكاديميًا بواسطة الطلاب، مع مساعدة ودعم تقني من مكتب تكنو إنجاز أثناء مراحل التطوير. ويُعرض ضمن أعمال المكتب مثالًا على دعمه لمشاريع الروبوتات المتنقلة والأنظمة المضمنة منخفضة التكلفة.
قُسّم البرنامج إلى دوال مستقلة لكل وظيفة، ما يسهّل تعديله أو إضافة خصائص جديدة دون إعادة بنائه بالكامل.
يتكون الروبوت من قاعدة سفلية تحمل منظومة الحركة بأربع عجلات، وجسم رأسي يضم حجرة مخصصة لوضع الطلبات بواجهة أمامية تسهّل إدخال المحتويات وإخراجها. ثُبّت الحساس في مقدمة القاعدة مواجهًا لمسار الحركة، ووُزعت المكونات بشكل متوازن لتقليل الاهتزاز، وصُمم الغلاف الخارجي بسيطًا ومغلقًا لحماية المكونات مع سهولة الوصول إليها للصيانة.
| المكون | الدور في النظام |
|---|---|
| Arduino Uno (ATmega328P) | وحدة التحكم الرئيسية: تستقبل الأوامر وتدير جميع الوحدات |
| أربعة محركات TT Gear Motor | تحريك العجلات الأربع؛ كل محركين في جانب موصولان على التوازي |
| دارة القيادة L293D | التحكم باتجاه المحركين الأيمن والأيسر وسرعتهما |
| محرك سيرفو | فتح الملقط وإغلاقه لالتقاط الطلبات وتحريرها عند نقطة التسليم |
| حساس الموجات فوق الصوتية HC-SR04 | قياس المسافة أمام الروبوت واكتشاف العوائق |
| وحدة البلوتوث HC-05 | استقبال أوامر التطبيق لاسلكيًا |
| ثلاث بطاريات ليثيوم أيون 18650 | موصولة على التوالي لتعطي نحو 11.1 فولت للوحة والمحركات |
| دائرة حماية BMS | الحماية من الشحن الزائد والتفريغ العميق وارتفاع التيار والقصر |
| الوحدة | المنافذ المستخدمة |
|---|---|
| L293D (المحرك الأيمن) | D8 وD9 للاتجاه، وD10 للسرعة (PWM) |
| L293D (المحرك الأيسر) | D11 وD12 للاتجاه، وD13 للسرعة |
| محرك السيرفو | D3 لإشارة التحكم بزاوية الملقط |
| HC-SR04 | D4 لإرسال النبضة (TRIG)، وD5 لاستقبال الصدى (ECHO) |
| HC-05 | D6 وD7 عبر SoftwareSerial لتجنب التعارض مع المنفذين D0 وD1 |
| التغذية | البطارية إلى منفذ Vin في Arduino وإلى Vcc2 في L293D، مع أرضي مشترك لجميع المكونات |
تُغذى المحركات من البطارية مباشرة عبر L293D، بينما تعمل الدارة الداخلية للمتحكم والسيرفو والحساس ووحدة البلوتوث على جهد 5 فولت من اللوحة، بما يعزل دائرة التحكم عن الأحمال العالية للمحركات.
طوّر الفريق تطبيق هاتف ذكي مخصصًا يتصل بوحدة HC-05، بواجهة بسيطة تضم أزرار الحركة الأساسية وزري فتح الملقط وإغلاقه، بألوان مميزة لتسهيل التعرف عليها أثناء التشغيل. ويتيح تصميم الواجهة إضافة أزرار مستقبلًا للتحكم بالسرعة أو تفعيل أوضاع تشغيل متقدمة.
شملت الاختبارات العملية فحص الاتصال اللاسلكي، والحركة في الاتجاهات المختلفة، واستجابة حساس المسافة، والتحكم بالملقط:
| الاختبار | النتيجة الموثقة |
|---|---|
| الاتصال عبر HC-05 | نجح الاتصال واستجاب الروبوت للأوامر مباشرة دون تأخير ملحوظ |
| زمن استجابة التطبيق | لا يتجاوز 50 ملي ثانية ضمن مدى يصل إلى 8 أمتار في بيئة داخلية |
| الحركة | تحرّك الروبوت في جميع الاتجاهات المطلوبة بثبات داخل البيئة الداخلية |
| حساس HC-SR04 | اكتشف العوائق وأوقف الحركة عند الاقتراب لأقل من 30 سم |
| الملقط | أداء مستقر في عمليتي الفتح والإغلاق والتعامل مع الطلبات |
لم يذكر الكتاب الحمولة القصوى بالغرام، أو سرعة الحركة، أو مدة تشغيل البطارية، أو عدد مرات تكرار التجارب.
بحسب الآفاق الواردة في المشروع:
إذا كنت تعمل على روبوت متنقل أو مركبة ذاتية القيادة وتحتاج إلى مساعدة تقنية في تطوير الفكرة أو بناء نموذج أولي، يمكن التواصل مع مكتب تكنو إنجاز لمناقشة متطلبات المشروع ونطاق الدعم المناسب.
هو نموذج أولي منخفض التكلفة لنقل الطلبات والأجسام الصغيرة داخل البيئات المغلقة كالمستشفيات والمختبرات والمكاتب، نفذه فريق من الطلاب بمساعدة تقنية من مكتب تكنو إنجاز. يتكون من قاعدة بأربع عجلات وجسم رأسي فيه حجرة للطلبات، وملقط يعمل بمحرك سيرفو، ويُتحكم به من تطبيق هاتف عبر البلوتوث.
يرسل تطبيق الهاتف أوامر حرفية عبر وحدة HC-05 (F وB وR وL وS للحركة والتوقف، وG وO لإغلاق الملقط وفتحه)، فتقود Arduino Uno المحركات عبر L293D أو تحرك السيرفو. وخلال الحركة يقيس حساس HC-SR04 المسافة باستمرار، وإذا قلّت عن 30 سم يوقف المتحكم جميع المحركات فورًا وينتظر أمرًا جديدًا.
يعتمد الروبوت على Arduino Uno بالمتحكم ATmega328P، وأربعة محركات TT Gear Motor تقودها دارة L293D، ومحرك سيرفو للملقط، وحساس HC-SR04، ووحدة HC-05. وتأتي الطاقة من ثلاث بطاريات ليثيوم أيون 18650 على التوالي بجهد نحو 11.1 فولت مع دائرة حماية BMS، وبُرمج بلغة C++ في Arduino IDE.
نجح الاتصال عبر HC-05، وبلغ زمن تأخير أوامر التطبيق 50 ملي ثانية كحد أقصى ضمن مدى يصل إلى 8 أمتار داخل المبنى. وتحرك الروبوت بثبات في جميع الاتجاهات، وتوقف عند العوائق الأقرب من 30 سم، وأدى الملقط عمليتي الفتح والإغلاق بشكل مستقر.
يعمل الروبوت داخل المباني على أرضيات مستوية وينقل أجسامًا خفيفة فقط، ويُوجَّه يدويًا من الهاتف دون ملاحة ذاتية أو رؤية حاسوبية، ويعتمد على حساس أمامي واحد. ولم يوثق الكتاب الحمولة القصوى أو مدة تشغيل البطارية، ويقترح لاحقًا ملاحة ذاتية واتصال Wi-Fi وكاميرا وعودة تلقائية للشحن.
تواصل مع فريق تكنو إنجاز لمناقشة قابلية التنفيذ العملي، اختيار القطع، وتطوير النموذج الأولي.
نماذج تطبيقية ومنظومات برمجية وهندسية منجزة بدعم المكتب
نموذج أولي لروبوت أرضي متحكم به عن بُعد يجمع Arduino UNO وثلاث قنوات اتصال (Bluetooth وWi-Fi وRF 433MHz) وكاميرا تحلل صورها خوارزمية YOLO.
كف روبوتية تحاكي بسط أصابع اليد البشرية وقبضها لحظيًا عبر تتبع اليد بالكاميرا، وإرسال حالة الأصابع لاسلكيًا إلى Arduino UNO يحرك محركات السيرفو.
نموذج أولي يقيس نسبة مستوى الماء في الخزان بمستشعر HC-SR04 ولوحة Arduino Nano، ويعرضها على شاشة LCD ويرسلها عبر Bluetooth HC-05 إلى تطبيق هاتف.
