أنواع المحركات في الروبوتات:
تكمن قدرة الروبوتات على الحركة وأداء المهام في المحركات الخاصة بها، فبدون هذه المحركات لا يمكن أن يسمّى الروبوت ذكياً، كما أن المحركات الكهربائية ليست سوى جزء من الكثير من الأجزاء المتوافرة في الروبوتات، كما تعتبر المحركات تحت بند المشغلات، وهي أهمها، فإنه عن طريق المحركات يمكننا فتح الصمامات وإغلاقها، كما يمكننا تشغيل العجلات لتحريك الروبوت، أو تحريك أرجل الروبوتات ذات الأرجل.
يوجد العديد من أنواع المحركات التي تستخدم مع الروبوتات، حيث يعتمد اختيار المحرك المناسب للروبوتات المتعددة على بعض معايير التصميم، مثل خصائص الدقة الموضوعية والتكلفة ومتطلبات عزم الدوران والتسارع، بشكل عام ، تعد المحركات مثل محركات (DC) ومحركات (servo) ومحركات (stepper) هي الأفضل للتطبيقات المختلفة ومع ذلك، فإن محرك (stepper) مناسب تمامًا لتطبيقات عزم الدوران العالي وخفض السرعة.
يمكن أن يكون الاختيار بين محرك التيار المستمر(DC)، ومحرك (servo) ومحرك الخطوة (stepper) مهمة كبيرة، بما في ذلك المحافظة على التوازن بين العديد من العوامل الخاصة بالتصميم، مثل الاختلاف في السعر والحجم والسرعة والقدرة على الدوران والتسارع ودائرة القيادة، فكل هذه الخصائص تمثل دور مهم في اختيار أيهم هو الأفضل في الروبوت الخاص بك.
يوجد العديد من أنواع المحركات التي تستخدم مع الروبوتات من أهمها ما يلي:
محرك التيار المستمر (DC Motors):
هناك العديد من أشكال محرك التيار المستمر (DC)، يمتاز محرك التيار المستمر بالتكلفة القليلة والأداء الجيد المستمر وسهولة التحكم في سرعة المحرك، إلّا أنه بحاجة إلى التغيير المستمر للفرش/ وتنظيف أقطاب المبادل الكهربائي بين حين وآخر، وتعمل معظم محركات التيار المستمر بسرعات عالية في الدقيقة (RPM)، يمكن التحكم في سرعة محرك التيار المستمر باستخدام تقنية PWM (تعديل عرض النبضة).
فهو محرك دوران متواصل بقطبين مغناطيسيين، يقوم مبدأ تدوير المحرك على تضافر مجالين مغناطيسيين أو أكثر في تحريك العضو الدوار حسب اتجاه عزم دوران المجال المغناطيسي الأقوى من بينهم، وعند تطبيق فرق جهد، سيبدأ محرك التيار المستمر بالتناوب حتى يتم فصل هذه الطاقة. ومن الأمثلة على ذلك المراوح المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر للتبريد أو عجلات السيارة التي تسيطر عليها الروبوتات .
محرك (Servo Motors):
هو محرك يمكنه الدوران بزاوية محددة من خلال العمل على برمجته المسبقة عبر(Arduino)، أو أي دائرة إلكترونية، وتكون الدوائر الإلكترونية داخل وحدة المحرك، حيث يوجد في المحرك عمود قابل للتحكم بمكانه، وغالباً ما يكون مزود بأجزاء مساعدة لزيادة عزم الدوران، يتم التحكم في المحرك بإشارة كهربائية تحدد مقدار حركة العمود، لديها ثلاثة أسلاك مثل الطاقة، سلك التأريض (GND) والتحكّم. تم تصميم هذه المحركات للقيام بمهام أكثر دقة، حيث يجب أن يكون موضع المحرك واضحًا تمامًا مثل تحريك ذراع آلية أو التحكم في الدفة على متن قارب أو روبوت داخل نطاق معين.
حيث أنّ محرك السيرفو هو عبارة محرك صغير يعمل بالتيار المستمر، ومقاومة متغيرة ودائرة تحكم، فهو عبارة عن أداة مكونة من أربعة عناصر، وهي محرك التيار المستمر ودائرة التحكم ومجموعة التروس، وكذلك مقياس الجهد عادةً مستشعر. يتم توصيل المحرك بواسطة التروس إلى عمود الدوران، وبينما يدور الموتور تتغير مقاومة مقياس الجهد حتى يمكن لدائرة التحكم أن تنظم بدقة مقدار الحركة وفي أي اتجاه. كما يمكن التحكم في موضع محرك السيرفو بشكل أكثر دقة من محركات التيار المستمر النموذجية.
المحرك الخطوي (stepper motor):
المحرك الخطوي هو في الأساس (Servo Motors) يستخدم طريقة مختلفة من المحركات، ويحتوي المحرك على أربعة شرائح مغناطيسية مرتبة بصورة محددة، ويتم التحكم بها عن طريق دائرة قيادة خارجية، يحتاج هذا المحرك إلى دائرة تحكم خارجية لتنشيط كل مغنطيس كهربائي منفصل وجعل عمود التشغيل عليه.
حيث أنّ كل حركة من مغنطيس كهربائي إلى آخر تسمّى خطوة، وبالتالي يمكن تنشيط المحرك من خلال زوايا خطوة محددة مسبقًا بدقة من خلال دوران كامل 360 درجة، يحوّل النبضات الرقميّة إلى دوران ميكانيكي للدوّار في المحرّك. تُقسّم كل دورة في المحرك الخطوي إلى عدد صحيح من الخطوات 200 خطوة في العديد من الحالات، ويجب أن يتلقّى المحرّك نبضة مستقلّة لكل خطوة سيقوم بها، كما يستطيع المحرّك الخطوي القيام بخطوة واحدة فقط في الوقت الواحد.
المحرّك الخطوي لا يعمل بشكل متصل بل إنه يعمل بشكل متقطع، حيث يستخدم في التطبيقات التي تحتاج للدقة في الحركة، ولا تحتاج لحركة المحرك في ال 360 درجة كاملة فقد يستخدم لتحريك ذراع روبوت، أو في فتح صمام بشكل غير كلي أو إغلاقه كذلك، تُستخدَم المحرّكات الخطويّة يوميّاً في التطبيقات الصناعيّة والتجاريّة، وذلك بسبب أسعارها المنخفضة ووثوقيتها العالية وعزومها المرتفعة عند السرعات المنخفضة والتصميم البسيط والقوي كذلك، ما يسمح لها بالعمل في معظم الأوساط.
