معرفی ابزار و وسایل مورد نیاز برای ساخت ربات ساده تا پیشرفته

ساخت ربات برای بیشتر علاقه مندان از یک ایده ساده شروع می شود و خیلی زود به یک سوال عملی می رسد. برای ساخت ربات چه ابزار و وسایلی لازم است؟ پاسخ این سوال به سطح شما و نوع رباتی که می سازید بستگی دارد. کارگاه یک کودک ده ساله که اولین ربات نوری خود را می سازد با کارگاه کسی که بازوی رباتیک صنعتی طراحی می کند فرق دارد. در این مقاله ابزارها را بر اساس سه سطح مبتدی، متوسط و پیشرفته دسته بندی کرده ایم تا بدانید برای هر مرحله دقیقا چه چیزهایی لازم دارید و خرید کدام وسایل را می توانید به بعد موکول کنید. اگر قصد دارید این مسیر را اصولی و با آموزش جلو بروید، آموزش رباتیک در اصفهان در موسسه فن آموزان اصفهان از سطح مقدماتی تا پیشرفته برگزار می شود و هنرجویان در طول دوره با همین ابزارها به صورت عملی کار می کنند.

ربات چیست و چه کاربردی دارد؟

ربات ماشینی است که بر اساس برنامه ای که برای آن تعریف شده است، کاری را به صورت خودکار انجام می دهد. بعضی ربات ها فقط یک حرکت مشخص را بارها تکرار می کنند، مانند بازوهای خط تولید که قطعه جابه جا می کنند یا پیچ می بندند. نسل جدیدتر ربات ها به کمک حسگر و هوش مصنوعی محیط را تشخیص می دهند، با انسان تعامل می کنند و چند کار را همزمان انجام می دهند. نقطه مشترک همه آن ها این است که برای ساخت هر کدام، ابزار مشخصی لازم است و انتخاب این ابزارها از نوع رباتی شروع می شود که قرار است ساخته شود.

معرفی کارگاه های رباتیک مختلف

در این مقاله کارگاه ها را به سه سطح تقسیم کرده ایم:

• کارگاه مبتدی و ضروری (Essential)
• کارگاه متوسط (Intermediate)
• کارگاه پیشرفته و نهایی (Ultimate)

کارگاه مبتدی و ضروری

بیشتر هنرجویان با ربات های ساده و ارزان شروع می کنند، پروژه های کوچک می سازند و با آزمون و خطا یاد می گیرند. برای کودکان و نوجوانانی که تازه وارد این حوزه شده اند، همین سطح کافی است و نیازی به خرید ابزار گران قیمت نیست.

کارگاه متوسط

ابزار این کارگاه فقط برای ساخت نیست و در آزمایش و عیب یابی مدار و بدنه کاربرد دارد و بیشتر قطعات را می توان چند بار باز و بسته کرد تا رفتار مدار در شرایط مختلف دیده شود.

کارگاه پیشرفته و نهایی

ابزارهای دقیق برش، فرم دهی و اندازه گیری این امکان را می دهند که قطعه نهایی با دقت بالا و ظاهر حرفه ای ساخته شود و برای تولید چندباره آماده باشد.

دوره پیشنهادی: آموزش تعمیرات موبایل در اصفهان

ابزارهای لازم برای ساخت ربات کدام اند؟

ابزارهای ساخت ربات در پنج گروه قرار می گیرند و هر سه سطح کارگاه، ترکیبی از همین پنج گروه را استفاده می کنند:

• ابزارهای الکتریکی
• ابزارهای مکانیکی
• ابزارهای نرم افزاری
• مواد خام
• ابزارهای متفرقه

مواد خام لازم برای ساخت ربات در کارگاه های مختلف

مواد خام همان بدنه و اسکلت ربات است و انتخاب آن روی وزن، استحکام و قیمت نهایی اثر مستقیم دارد. ماده ای که برای یک ربات آموزشی سبک مناسب است، زیر بار یک ربات صنعتی دوام نمی آورد. پیش از انتخاب ماده، شناخت انواع ربات ها کمک می کند بدانید بدنه ربات شما چه فشاری را تحمل می کند و بر همان اساس انتخاب کنید.

مواد خام لازم برای کارگاه ساخت ربات مبتدی

مقوا، ارزان ترین ماده

مقوا با قیچی بریده می شود و قطعات آن با چسب به یکدیگر متصل می گردند. بیشتر سازنده ها شکل بدنه را اول روی مقوا امتحان می کنند و بعد سراغ ماده اصلی می روند.

چوب نازک

تخته سه لایی و چوب بالسا سبک و خوش کار هستند، به راحتی سمباده می خورند، با چسب و پیچ ثابت می شوند و برای شاسی ربات های کوچک انتخاب خوبی است.

پلاستیک نازک، برای بدنه ربات هایی که قرار است مدتی کار کنند

ورق PVC و پلی پروپیلن قالب محکم تری از مقوا می دهند و در برابر رطوبت مقاوم ترند.

ورق نازک فلزی، برای قاب و پایه قطعات سبک

ورق آلومینیوم نازک با قیچی ورق بر بریده و با دست خم می شود، بدون این که به دستگاه خاصی نیاز باشد.

مواد خام مورد نیاز برای کارگاه متوسط و پیشرفته

ورق پلاستیکی

ورق های ABS و اکریلیک در برابر ضربه و تغییر شکل مقاوم تر از پلاستیک نازک هستند. برش و دریل کاری آن ها دقت می خواهد، ولی خروجی کار تمیز و بادوام است.

گرانول پلی مورف

پلی مورف یک ترموپلاستیک است که در آب داغ حدود 60 درجه نرم می شود و می توان آن را با دست شکل داد که برای ساخت قطعات سفارشی و اتصالات خاص، بدون قالب و دستگاه کاربرد دارد و پس از سرد شدن سفت و محکم می شود.

ورق های فلزی

آلومینیوم و ورق گالوانیزه برای بدنه ربات های متوسط و پیشرفته به کار می روند. در برابر زنگ زدگی مقاوم هستند و استحکام بالایی دارند، اما برش آن ها به ابزار مناسب نیاز دارد و با قیچی دستی انجام نمی شود.

دوره پیشنهادی: آموزش برق ساختمان

ابزارهای مکانیکی لازم برای کارگاه طراحی و تولید ربات

ابزار مکانیکی برای اندازه گیری، برش، سوراخ کاری و مونتاژ بدنه و قطعات به کار می رود. در هر سطح، ابزار مکانیکی بیشتر می شود چون جنس قطعات سخت تر و دقت مورد نیاز بالاتر می رود.

ابزارهای مکانیکی لازم برای کارگاه طراحی و تولید ربات ساده

دم باریک

دم باریک برای گرفتن و خم کردن قطعات کوچک و سیم ها لازم است. دلیل استفاده از دم باریک این است که نوک باریک آن جاهایی می رسد که انبردست معمولی در آن جا نمی شود.

پیچ گوشتی های کوچک

برای باز و بسته کردن پیچ های ریز قطعات الکترونیکی از ست پیچ گوشتی ساعتی استفاده می شود.

سیم چین

برای بریدن سیم و پایه های اضافی قطعات روی برد است.

ابزارهای مکانیکی لازم برای کارگاه ربات نیمه حرفه ای

• دریل
• گیره رومیزی
• ابزار دوار
• اره

ابزار مکانیکی لازم برای کارگاه ساخت ربات پیشرفته

دستگاه فرم دهی

دستگاه وکیوم فرمینگ ورق پلاستیکی گرم شده را روی قالب می کشد و شکل های پیچیده بدنه را می سازد. پوشش و قاب بیشتر ربات ها با همین روش تولید می شود.

دستگاه خم کننده فلز

وقتی خم های دقیق و تکرارشونده روی ورق فلزی لازم است، مانند ساخت محفظه و براکت، دستگاه خم کن فلز به کار می آید.

دستگاه تراش رومیزی

شافت، اسپیسر، چرخ و آداپتور با تراش ساخته می شوند. این دستگاه برای قطعاتی لازم است که نمونه آماده آن ها در بازار پیدا نمی شود.

دستگاه CNC

مدل سه بعدی را به قطعه واقعی تبدیل می کند و شکل های پیچیده را روی پلاستیک، چوب و فلز با دقت بالا برش می زند.

سایر ابزارهای اختصاصی

دستگاه جوش برای اتصالات فلزی دائمی، پرینتر سه بعدی برای ساخت سریع قطعات سفارشی و گردبر برای برش دایره ای دقیق، از ابزارهای دیگری هستند که در کارگاه پیشرفته پیدا می شوند.

ابزار الکتریکی لازم برای طراحی و ساخت

بخش الکتریکی قلب ربات است. مدار باید درست بسته شود، اتصالات تست شوند و خطاها پیش از روشن کردن نهایی پیدا شوند. ابزارهای این گروه برای همین سه کار هستند.

ابزار الکتریکی لازم برای کارگاه رباتیک مقدماتی

• مولتی متر: ولتاژ، جریان و مقاومت را اندازه می گیرد و سالم بودن اتصالات را نشان می دهد. مولتی متر اولین ابزاری است که هنگام روشن نشدن یک مدار به سراغ آن می رویم.
• سیم جامپر: دو نقطه روی برد را بدون لحیم کاری وصل می کند و برای آزمایش مدار پیش از لحیم نهایی کاربرد دارد.
• برد بورد: برد آزمایشی است که قطعات بدون لحیم روی آن بسته می شوند. مدار را می توان بارها روی برد بورد تغییر داد و برای کسی که تازه لحیم کاری یاد گرفته است، بهترین نقطه شروع به حساب می آید.

• آداپتور دیواری: برق ثابت برای آزمایش می دهد و شما را از هزینه و دردسر تعویض باتری راحت می کند. ولتاژهای رایج در رباتیک 3.3، 5، 6، 9، 12، 18 و 24 ولت است.
• منبع تغذیه برد: ولتاژ آداپتور را به سطح مناسب قطعات روی برد می رساند تا مدار هنگام آزمایش آسیب نبیند.
• کیت ابزار لحیم کاری: هویه، پایه هویه، سیم لحیم و قلع کش، حداقل وسایل لازم برای ساخت مدار دائمی است. پس از این که مدار روی برد بورد جواب داد، با همین کیت روی برد سوراخ دار لحیم می شود.

ابزار الکتریکی لازم برای کارگاه ساخت ربات مجهز

در سطح متوسط، ابزارهای سطح مبتدی کامل می مانند و سه ابزار برای دقت بیشتر به آن ها اضافه می شود:

• منبع تغذیه دیجیتال: ولتاژ و جریان خروجی را دقیق تنظیم و محدود می کند. هنگام آزمایش یک مدار تازه، محدود کردن جریان از سوختن قطعات جلوگیری می کند.
• هویه با کنترل دمای دیجیتال: دمای نوک هویه ثابت می ماند و قطعات حساس به گرما آسیب نمی بینند. لحیم تمیزتر و عمر بیشتر نوک هویه، نتیجه مستقیم کنترل دما است.
• تمیزکننده مسی سر هویه: نوک هویه را بدون افت دما تمیز می کند و سرعت لحیم کاری را بالا نگه می دارد.

ابزار الکتریکی لازم برای کارگاه طراحی و تولید ربات مدرن

• لاجیک آنالایزر: داده های رد و بدل شده روی خطوط دیجیتال میکروکنترلر را ثبت و نمایش می دهد. وقتی مدار از نظر اتصال سالم است ولی برنامه درست کار نمی کند، خطا را با لاجیک آنالایزر پیدا می کنیم.

• اسیلوسکوپ: شکل موج سیگنال را نشان می دهد و برای مدارهای آنالوگ و بررسی نویز و زمان بندی سیگنال لازم است.

دوره پیشنهادی: آموزش تعمیرات ایسیو

ابزار متفرقه برای کارگاه رباتیک مقدماتی و پیشرفته

• گیره مونتاژ: برد را هنگام لحیم کاری ثابت نگه می دارد و نقش دست سوم را دارد. مدل هایی که پایه ضد حرارت دارند برای کار طولانی مناسب تر هستند.
• سیم مخصوص اتصالات برد: سیم تک رشته با قطر 0.64 میلی متر، معادل 22 AWG، استاندارد رایج اتصالات روی برد سوراخ دار است و مسیرها را تمیز و کوتاه نگه می دارد.
• چسب برق نواری: برای عایق کردن اتصالات و دسته بندی سیم ها لازم است و در هر جعبه ابزاری پیدا می شود.
• دستگاه چسب حرارتی: اتصال سریع قطعات سبک، ثابت کردن سیم ها و پر کردن فاصله ها با چسب حرارتی انجام می شود و سرعت ساخت نمونه های اولیه را بالا می برد.
• سیم ضخیم: ربات های بزرگ موتور DC پرجریان دارند و سیم نازک در مسیر تغذیه آن ها داغ می شود. برای مسیر موتورها باید از سیم با قطر بالاتر استفاده کرد.
• کولیس: قطر شافت، ضخامت ورق و ابعاد قطعه را با دقت دهم میلی متر اندازه می گیرد، دقتی که از خط کش به دست نمی آید.

دوره پیشنهادی: آموزش مکانیک خودرو در اصفهان

نرم افزارهای مورد نیاز برای طراحی و ساخت انواع ربات

ابزار فیزیکی نیمی از کار است. طراحی سه بعدی بدنه، رسم مدار و برنامه نویسی روی کامپیوتر انجام می شود و هر کدام نرم افزار خود را می خواهد.

نرم افزارهای لازم برای کارگاه رباتیک مقدماتی

• نرم افزارهای برنامه نویسی: انتخاب نرم افزار به میکروکنترلر بستگی دارد. برای آردوینو از محیط Arduino IDE استفاده می شود و زبان برنامه نویسی آن از خانواده C است. برای شروع، همین ترکیب ساده ترین مسیر یادگیری است.

دوره پیشنهادی: آموزش برق خودرو در اصفهان

• برنامه SketchUp: برای مدل سازی سه بعدی ساده بدنه و چیدمان قطعات کاربرد دارد و نسخه رایگان آن برای شروع کافی است.
• برنامه TinkerCAD: نرم افزار Autodesk 123D چند سال است که دیگر منتشر نمی شود و جای آن را TinkerCAD گرفته است. TinkerCAD آنلاین و رایگان است و برای طراحی قطعات قابل چاپ با پرینتر سه بعدی، انتخاب اول مبتدی ها به حساب می آید.
• نرم افزار شماتیک و مدارهای PCB: برای رسم نقشه مدار و طراحی برد چاپی، EAGLE و KiCad شناخته شده ترین گزینه ها هستند. KiCad رایگان و متن باز است و کتابخانه قطعات بزرگی دارد.

نرم افزارهای لازم برای کارگاه ربات پیشرفته

• نرم افزار CAD: طراحی دقیق قطعات مکانیکی با نرم افزارهایی مانند SolidWorks و AutoCAD انجام می شود. انتخاب نرم افزار به نوع پروژه و دستگاهی بستگی دارد که قطعه روی آن ساخته می شود.
• نرم افزار CAM: مدل CAD را به دستور حرکتی دستگاه CNC تبدیل می کند. نرم افزار CAM باید با دستگاه و نرم افزار CAD شما سازگار باشد و معمولا بر همان اساس انتخاب می شود.

دوره پیشنهادی: آموزش نصب پنل خورشیدی در اصفهان

از کجا شروع کنیم؟ چک لیست خرید اولین کارگاه

اگر تازه شروع کرده اید، لازم نیست همه ابزارهای این مقاله را یکجا بخرید. بیشتر سازنده ها با یک ست شروع کار آغاز می کنند و بقیه ابزار را پروژه به پروژه اضافه می کنند. ست شروع کار این وسایل است:

وسیله	کاربرد اصلی
مولتی متر دیجیتال	تست و اندازه گیری مدار
هویه با پایه	لحیم کاری اتصالات
برد بورد و سیم جامپر	بستن مدار آزمایشی بدون لحیم
دم باریک و سیم چین	کار با قطعات کوچک و سیم
ست پیچ گوشتی کوچک	باز و بسته کردن قطعات
آداپتور 5 و 12 ولت	تغذیه مدار هنگام آزمایش
دستگاه چسب حرارتی	اتصال سریع قطعات سبک
مقوا و چوب نازک	ساخت بدنه نمونه اول

با همین ست می توانید اولین ربات های آموزشی مانند ربات نوریاب و ربات حل ماز را کامل بسازید. تا وقتی پروژه بزرگ تری تعریف نکرده اید، خرید دستگاه هایی مانند CNC و تراش رومیزی توجیه ندارد و بودجه آن بهتر است صرف قطعه و آموزش شود. دو نکته ایمنی را از همان روز اول جدی بگیرید. هنگام برش و سنباده عینک محافظ بزنید و هنگام لحیم کاری محیط را تهویه کنید تا دود قلع در فضا نماند. هویه روشن را هیچ وقت بدون پایه روی میز رها نکنید.

جمع بندی

ابزار ساخت ربات در سه سطح مبتدی، متوسط و پیشرفته چیده می شود و لازم نیست از روز اول همه آن ها را داشته باشید. با ابزارهای ساده کارگاه مبتدی می توان ربات های آموزشی کامل ساخت و سطح های بعدی زمانی لازم می شوند که پروژه ها بزرگ تر و دقیق تر شده باشند. اگر به ساخت ربات علاقه مند هستید و می خواهید این مسیر را با آموزش و مدرک جلو ببرید، در دوره آموزش رباتیک در اصفهان موسسه فن آموزان اصفهان شرکت کنید. پس از پایان دوره و دریافت مدرک فنی حرفه ای می توانید برای وام خود اشتغالی اقدام کنید و کارگاه خودتان را راه بیندازید. رباتیک در فهرست پردرآمدترین رشته برق و الکترونیک قرار دارد و اگر به رقابت علاقه دارید، مقاله مسابقات رباتیک را از دست ندهید.