سيارة روبوت ESP32-CAM AI Vision Mecanum بذراع سداسي الدرجات - قيادة شاملة الاتجاهات، تتبع الوجوه والأشياء، كشف الألوان | تحكم عبر تطبيق Wi-Fi، تجنب الموجات فوق الصوتية | مجموعة روبوتات Arduino/MicroPython STEM للذكاء الاصطناعي والحركة وتعلم إنترنت الأشياء

يدمج طقم سيارة الذراع الروبوتية AI Vision Mecanum Wheel الذكاء الاصطناعي والميكانيكا والتحكم بإنترنت الأشياء في منصة تعلم واحدة متعددة الاستخدامات. يعمل هذا الطقم بواسطة متحكم ESP32-CAM، ويدمج اتصال Wi-Fi والتعرف على الصور، مع دعم الحركة القابلة للبرمجة واتخاذ القرارات بالذكاء الاصطناعي. توفر عجلات Mecanum الأربع للمركبة حركة في جميع الاتجاهات لضمان سلاسة التنقل، بينما يتيح الذراع الروبوتي سداسي المحاور التحكم بالأشياء وفرزها وتكديسها. يكتشف مستشعر الموجات فوق الصوتية العوائق في نطاق 2-400 سم، بينما توفر وحدة الكاميرا بث فيديو مباشر للتتبع البصري وتحديد الهدف.

يمكن للطلاب استخدام بيئة التطوير المتكاملة Arduino IDE أو MicroPython لكتابة برامج تجمع بين التعرف على الصور بالذكاء الاصطناعي، وتتبع الخطوط، والتحكم في حركة المؤازرة. تُجري وحدة ESP32-CAM كشفًا للألوان والوجوه، مما يُتيح التتبع الفوري باستخدام خوارزميات عصبية مُحسّنة للحوسبة الطرفية. يمكن للمتعلمين استكشاف أساسيات استدلال الذكاء الاصطناعي، ومعالجة الصور الرقمية، ومنطق اتخاذ القرار الخوارزمي من خلال الاختبارات العملية.

يسمح هيكل عجلة الميكانوم بالحركة في جميع الاتجاهات باستخدام نظام التحكم بمزيج المتجهات، مُحاكيًا بذلك نماذج الملاحة الروبوتية الواقعية. يُوفر مُشفّر كل عجلة تغذية راجعة للتحكم بنظام PID ذي الحلقة المغلقة، مما يضمن دقة حركة ثابتة. يُمكن برمجة الذراع الروبوتية للتنسيق مع الوحدة البصرية، مما يُشكّل سير عمل "الذكاء الاصطناعي يرى، والذراع يتصرف". على سبيل المثال، عندما تُحدد الكاميرا جسمًا أحمر، يلتقطه الذراع تلقائيًا ويُعيد تحديد موقعه - وهو مثال رائع على أنظمة التوجيه البصري المُتكاملة.

يدعم الهيكل المعياري للمجموعة توسيع نطاق المستشعر عبر منافذ GPIO وI2C وUART. يمكن للطلاب توصيل مستشعرات الضوء أو الغاز أو الصوت أو درجة الحرارة لأداء مهام الذكاء الاصطناعي المُراعية للبيئة، مثل تجنب العوائق تلقائيًا أو الفرز بالألوان. يُعالج معالج ESP32 ثنائي النواة تعدد المهام بسلاسة، مما يجعله مناسبًا لتجارب إنترنت الأشياء المتقدمة.

جميع المكونات مصممة للتجميع الفوري، دون الحاجة إلى لحام. يضمن الهيكل الأكريليكي الشفاف والأقواس المعدنية المقواة الثبات أثناء التشغيل الميكانيكي. يعمل النظام بجهد منخفض 5 فولت، ويولي الأولوية للسلامة وكفاءة الطاقة وسهولة الصيانة. تتراوح التطبيقات التعليمية بين مختبرات الروبوتات في المرحلة الإعدادية والجامعية، بالإضافة إلى دورات برمجة الذكاء الاصطناعي.

تشمل المعلمات الرئيسية ما يلي:

وحدة التحكم: ESP32-CAM مع واي فاي مدمج وكاميرا

نظام القيادة: 4 عجلات ميكانوم مع محركات ترميز

الذراع: ذراع روبوتية مؤازرة 6DOF

أجهزة الاستشعار: المسافة بالموجات فوق الصوتية، والإيماءات، ووحدة الرؤية بالذكاء الاصطناعي

التحكم: Wi-Fi أو واجهة الويب أو تطبيق الهاتف المحمول

البرمجة: Arduino / MicroPython

جهد التشغيل: 5 فولت (باستثناء البطارية)

المواد: هيكل أكريليك + أقواس معدنية

الوظائف: تتبع الألوان، وتجنب العوائق، والتعرف على الوجه، والتحكم بالإيماءات، والتقاط الأشياء

تُنمّي هذه المجموعة المهارات الأساسية في الروبوتات، والبرمجة، وهندسة الذكاء الاصطناعي، ونظرية التحكم. كما تُعزّز الإبداع وحل المشكلات من خلال الربط بين التصميم الميكانيكي والإلكترونيات والبرمجة. يكتسب الطلاب رؤى واقعية في الأتمتة القائمة على الذكاء الاصطناعي ومبادئ الأنظمة ذاتية التشغيل. تُمكّن هذه السيارة الروبوتية المتعلمين من استكشاف مجالات الجيل القادم، مثل الرؤية الآلية، والحوسبة المدمجة، وتطوير الروبوتات الذكية.

① نظام التعرف على الرؤية المتقدم بالذكاء الاصطناعي

يدمج الروبوت وحدة ESP32-CAM التي تجمع بين الاتصال عبر واي فاي، ونقل الصور في الوقت الفعلي، وكشف الأجسام بالذكاء الاصطناعي. يتعرف الروبوت على الوجوه والألوان ورموز الاستجابة السريعة (QR code) والأهداف المتحركة، بينما ينفذ سلوكيات التتبع أو التجنب بشكل مستقل. تُجري الخوارزمية العصبية المدمجة عمليات حسابية للذكاء الاصطناعي الطرفي مباشرةً على شريحة ESP32، مما يُقلل من زمن الوصول ويُلغي الاعتماد على شبكات الحوسبة السحابية. يمكن للطلاب إجراء تجارب على الملاحة البصرية، وتصنيف الذكاء الاصطناعي، وخوارزميات التتبع باستخدام أطر عمل بايثون أو أردوينو المدمجة. يتيح حامل الكاميرا القابل للتعديل التقاط صور بانورامية ومنظورات منخفضة الزاوية لاكتشاف أهداف متعددة في بيئات ديناميكية. تُدرّب هذه الوحدة المتعلمين على الرؤية الحاسوبية، وكشف الحركة، ومعالجة الصور، وربط النظرية بالتجارب العملية.

② نظام القيادة متعدد الاتجاهات من Mecanum Wheel

مزود بأربع عجلات ميكانوم عالية الجودة، يحقق الروبوت حركة كاملة بزاوية 360 درجة: للأمام، للخلف، للجانبين، قطريًا، وفي مكانه. يحاكي هذا الهيكل روبوتات المركبات الموجهة آليًا الصناعية والمستودعات، مما يتيح تنقلًا دقيقًا وتوليفًا لمتجهات الحركة. تُدار كل عجلة بواسطة محرك مُشفّر مزود بتحكم في السرعة بتقنية تعديل عرض النبضة (PWM) وتغذية راجعة من خلال PID، مما يوفر دقة في السرعة وعزم الدوران والثبات. يتيح نظام الحركة الشامل للطلاب فهم الحركية الميكانيكية، والتحكم في الحلقة المغلقة، وخوارزميات التوازن الديناميكي. بفضل محاور مطاطية ومعدنية مانعة للانزلاق، تعمل المنصة بكفاءة على البلاط والسجاد والأرضيات الخشبية، مما يضمن ثباتًا في الحركة على مستوى احترافي أثناء الاستخدام في مختبرات الروبوتات أو المسابقات.

③ منصة ذراع روبوتية ذات ست درجات حرية

يُمكّن الذراع الروبوتي سداسي الدرجات من أداء مهام مثل الإمساك بالأشياء ورفعها وتكديسها وتدويرها. يمكن برمجة كل محرك سيرفو بشكل فردي لتسلسلات حركة منسقة، مما يدعم التحكم اليدوي والآلي. عند دمجه مع نظام الرؤية بالذكاء الاصطناعي، يُحدد الذراع العناصر المُرمّزة بالألوان أو الأشكال ويُعالجها تلقائيًا - وهو مثالي لمشاريع مثل الفرز الذكي، ومحاكاة المستودعات، أو عروض الروبوتات الصناعية. يُمكن للطلاب تجربة الحركية العكسية، وتحويلات الإحداثيات، وتحسين المسار. يُساعد الهيكل المعياري للذراع الميكانيكي على تصوّر نظريات الروبوتات، مثل الحركية الأمامية والمزامنة متعددة المحاور، مما يُعزز المفاهيم الميكانيكية والترميزية المتقدمة في نظام واحد.

④ نظام التحكم عن بعد عبر Wi-Fi والإيماءات والويب

يدعم جهاز التحكم ESP32 التشغيل عن بُعد عبر شبكة Wi-Fi عبر واجهة التطبيق والمتصفح، مما يوفر تحكمًا ثنائي القناة للحركة الفورية، وتعديل ذراع الروبوت، وتحديد موضع الكاميرا. يتيح بث الفيديو المباشر تغذية راجعة فورية وتوجيهًا يدويًا دقيقًا. تتيح مستشعرات الإيماءات أوامر بديهية مثل التقدم للأمام، والتوقف، والانعطاف، والالتقاط دون لمس. تعمل لوحة التحكم مباشرةً عبر الهاتف الذكي أو متصفح الكمبيوتر باستخدام واجهات HTML/JS، بينما يمكن للمطورين دمج بروتوكولات TCP/UDP لتجربة إنترنت الأشياء. يدعم نظام التحكم المرن هذا المشاريع متعددة المنصات، ويشجع الطلاب على تصميم واجهات المستخدم وأنظمة الأتمتة اللاسلكية الخاصة بهم.

⑤ منصة تعليم إنترنت الأشياء والعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات القابلة للتوسع

صُممت هذه المجموعة لتوفير تجربة تعليمية شاملة، وهي تدعم بيئة التطوير المتكاملة Arduino IDE ولغة MicroPython، مما يوفر وصولاً مفتوح المصدر للتعديل والتوسع. تتوفر منافذ GPIO وI2C وSPI وUART لتوصيل مستشعرات مثل DHT11، والمقاومات الضوئية، ومستشعرات الغاز، وكاشفات اللهب. يمكن تطويرها لتصبح مركبة توصيل ذكية، أو روبوت تفتيش آلي، أو نظام فرز قائم على الذكاء الاصطناعي. هذا التنوع يجعلها مثالية للتدريس في الفصول الدراسية، أو المسابقات، أو تعليم الصناع. يضمن تصميمها الآمن منخفض الجهد بجهد 5 فولت حماية الطلاب، بينما تتحمل مواد الأكريليك والمعدن المتينة التجميع المتكرر. يمكن للمتعلمين ممارسة منطق الدوائر، والبرمجة، وتبادل بيانات إنترنت الأشياء، وتصميم روبوتات الذكاء الاصطناعي - كل ذلك في منصة واحدة.

روبوت الرؤية بالذكاء الاصطناعي، ESP32-CAM، سيارة عجلة ميكانوم، مجموعة تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، روبوت أردوينو، مشروع ميكروبايثون، ذراع روبوتية بستة محاور، سيارة تحكم واي فاي، التعرف على كائنات الذكاء الاصطناعي، روبوت كشف الوجه، سيارة تتبع الألوان، منصة تعليم إنترنت الأشياء، تجنب الموجات فوق الصوتية، مركبة روبوتية قابلة للبرمجة، الروبوتات للطلاب، مجموعة برمجة DIY، سيارة روبوت تعليمية، نظام قيادة في جميع الاتجاهات، التحكم في الحركة PID، لعبة التعلم الآلي بالذكاء الاصطناعي، روبوت الحوسبة الحافة، روبوت التحكم بالإيماءات، سيارة واي فاي عن بعد، البرمجة للأطفال، مجموعة الروبوتات الذكية، روبوت تعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، تعليم برمجة الروبوت، مجموعة تطوير إنترنت الأشياء، سيارة برمجة الذكاء الاصطناعي، روبوت التعرف على الرؤية.