طقم روبوت ذكي رباعي الدفع بالموجات فوق الصوتية لتفادي العوائق وتتبع المسارات | منصة برمجة STEM متوافقة مع أردوينو مع توجيه سيرفو، ومستشعري أشعة تحت الحمراء مزدوجين، ووحدة فوق صوتية، ومحرك PWM، وتوسيع بلوتوث/واي فاي | طقم روبوتات تعليمية للمسابقات

مجموعة سيارة الروبوت الذكية بالموجات فوق الصوتية لتفادي العوائق وتتبع الخطوط هي منصة روبوتية تعليمية متعددة الاستخدامات، مصممة لتعليم الطلاب المبادئ الأساسية للملاحة الذاتية، والتحكم في الحركة، ومنطق البرمجة من خلال التجارب العملية. صُمم النظام على هيكل أكريليك متين رباعي الدفع، ويدمج عدة مستشعرات، وآلية توجيه مؤازرة، ووحدة تحكم متوافقة مع أردوينو لمحاكاة سلوك الروبوتات الذكية.

تجمع السيارة بين استشعار المسافة بالموجات فوق الصوتية ورصد الخطوط بالأشعة تحت الحمراء لضمان سلاسة التنقل وتجنب العوائق آنيًا. تقيس وحدة الموجات فوق الصوتية المسافات وتمنع الاصطدامات، بينما ترصد مستشعرات الأشعة تحت الحمراء المزدوجة تباينات اللونين الأبيض والأسود لتتبع الخطوط. توفر وحدة الموجات فوق الصوتية المثبتة على محرك سيرفو قدرات مسح ديناميكية، تُحاكي أنماط الكشف الشبيهة بالرادار المستخدمة في الأنظمة ذاتية القيادة.

يعمل الروبوت بمصدر تيار مستمر بجهد 6-9 فولت، ويتضمن ميزات أمان مدمجة مثل عكس القطبية وحماية من التيار الزائد. تضمن المرشحات السعوية ثبات الجهد حتى تحت الحمل الثقيل للمحرك، مما يوفر تشغيلًا متواصلًا. يتيح تصميمه المعياري سهل التركيب والتشغيل للطلاب تجميع أو إعادة تكوين المكونات دون الحاجة إلى لحام، وهو مثالي للاستخدام المتكرر في الفصول الدراسية أو ورش العمل.

تدعم وحدة التحكم بيئة التطوير المتكاملة Arduino IDE وScratch وMixly، مما يجعلها مناسبة للمبتدئين والمتقدمين على حد سواء. تُرشد أكواد الأمثلة الطلاب خلال تمارين حول التحكم في المحركات PWM، وضبط زاوية المؤازرة، وحساب المسافة بالموجات فوق الصوتية، وخوارزميات تتبع الخطوط. يمكن للمعلمين توسيع نطاق الدروس لتشمل مواضيع متقدمة مثل التحكم PID، وتصحيح الأخطاء في الوقت الفعلي، ودمج بيانات أجهزة الاستشعار المتعددة.

تشمل حزمة المنهج المضمنة دروسًا عملية تجمع بين التصميم الميكانيكي والإلكترونيات والبرمجة:

مقدمة عن أجهزة الاستشعار ومنطق التحكم

بناء وتوصيل هيكل الدفع الرباعي

استخدام أجهزة استشعار المسافة بالموجات فوق الصوتية لاكتشاف العوائق

تنفيذ تتبع الخطوط باستخدام أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء

دمج حركة المؤازرة للمسح الديناميكي

فهم تنظيم سرعة محرك PWM

الجمع بين وظائف التتبع وتجنب العوائق

تصحيح الأخطاء باستخدام شاشة التسلسل وإخراج البيانات

برمجة التحكم عن بعد عبر البلوتوث

إعداد وحدة Wi-Fi لتكامل إنترنت الأشياء

تحسين مسار البحث باستخدام مبادئ PID

المشروع النهائي: تحدي الروبوت المستقل

تساعد هذه المنصة الطلاب على ربط النظرية بتطبيقات الروبوتات العملية، وفهم كيفية عمل الأجهزة والبرمجيات والمستشعرات معًا لتحقيق الحركة الذاتية. كما تشجع على التعلم القائم على المشاريع، والتفكير النقدي، والإبداع.

يُبرز إطار الروبوت الأكريليكي الشفاف الأسلاك الداخلية وتوصيلات الدوائر الكهربائية للعرض التعليمي. تتيح قابلية التوسعة المعيارية إضافة مستشعرات أو وحدات لاسلكية إضافية لإجراء تجارب متقدمة في مجال إنترنت الأشياء أو الذكاء الاصطناعي. تُمثل هذه المجموعة، المثالية للمسابقات وفصول العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) ومساحات العمل، الخطوة التالية في تعليم الروبوتات العملي.

① نظام الملاحة الذكي المزدوج
يدمج استشعار المسافة بالموجات فوق الصوتية لتجنب العوائق، ومستشعرات الأشعة تحت الحمراء لتتبع دقيق للخطوط. يوفر المستشعر المثبت على محرك سيرفو حركة مسح تُحسّن دقة الكشف والوعي بالموقف.

② توافق البرمجة متعددة اللغات
متوافق مع بيئات Arduino IDE وScratch وMixly، مما يسمح للطلاب بالبرمجة باستخدام كتل نصية أو مرئية. تتطور خطط الدروس التدريجية من التحكم الحركي الأساسي إلى المنطق الذاتي الكامل.

③ تصميم آمن للطاقة والاستقرار
يعمل بجهد تيار مستمر يتراوح بين 6 و9 فولت، مزودًا بدوائر حماية لمنع الحمل الزائد أو قصر الدائرة أو انعكاس القطبية. يضمن خرج الجهد الثابت تشغيلًا متواصلًا لجميع المستشعرات والمحركات.

④ البناء المعياري والشفاف
تتصل جميع المكونات عبر منافذ مُسمّاة دون الحاجة إلى لحام، مما يُبسّط عملية الإعداد. يُساعد الهيكل الأكريليكي الشفاف على تصوّر مسارات الأسلاك والحركة الميكانيكية، وهو مثالي للعروض التوضيحية التعليمية.

⑤ قيمة التعليم الشامل في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات
يجمع هذا المشروع بين الميكانيكا والإلكترونيات والبرمجة في مشروع واحد. يشجع على التجريب وتطوير الخوارزميات والعمل الجماعي. يدعم الاستكشاف للمبتدئين والتحديات الهندسية المتقدمة.

سيارة روبوت بالموجات فوق الصوتية، روبوت تتبع الخطوط، روبوت توجيه سيرفو، طقم روبوت أردوينو، روبوتات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، سيارة ذكية رباعية الدفع، روبوت تجنب العوائق، مشغل محرك تعديل عرض النبضة، تحكم بلوتوث، توسيع شبكة واي فاي، برمجة ميكسلي، برمجة سكراتش، روبوت بلغة سي، ملاحة ذاتية، روبوت تحكم تفاضلي تفاضلي، روبوتات الفصول الدراسية، سيارة روبوت تعليمية، طقم برمجة اصنعها بنفسك، روبوت مستشعر بالأشعة تحت الحمراء، وحدة قياس المسافات بالموجات فوق الصوتية، منصة تعليمية للعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، روبوت متوافق مع أردوينو، طقم روبوتات صانع، روبوت مركبة ذاتية القيادة، مشروع هندسي، روبوت ملاحة ذكي، طقم تعليم إلكترونيات، مختبر روبوتات مدرسي، روبوت قابل للبرمجة، روبوت كشف العوائق