كيفية بناء ذراع روبوتية باستخدام Circuit Cubes: خطوة بخطوة

إجابة سريعة

قم ببناء ذراع روبوتية من Circuit Cubes بالبدء بقاعدة ثابتة، ثم إضافة مفصل تروس يعمل بواسطة مكعب محرك Cubit، وتوصيله ببطارية قابلة للشحن مكعب البطارية، وينتهي بـ مكعب LED فائق السطوع كمصباح حالة. اختبر كل وصلة يدويًا قبل تشغيل الطاقة، واجعل كل سلك قصيرًا حتى لا يتعطل الذراع. يستغرق التجميع بأكمله حوالي ساعة ويستخدم أجزاءً قد تمتلكها بالفعل.

الذراع الآلي هو أحد أفضل مشاريع Circuit Cubes الروبوتية لأنه يعلم الميكانيكا الحقيقية: عزم الدوران، والمحاور، والتوازن. على عكس السيارة التي تتحرك فقط، يجب على الذراع رفع وزنه الخاص، لذا فإن كل خيار حول مكان وضع المحرك وكيفية تدعيم الوصلة يظهر فورًا في مدى جودة عمله.

يشرح هذا الدليل عملية البناء في سبع خطوات باستخدام مكعب المحرك Cubit، ومكعب البطارية، ومكعب LED فائق السطوع. ستقوم بإنشاء قاعدة، ومفصل كتف، ومرفق، وقابض، ومفتاح تحكم بسيط. تتضمن كل خطوة الخطأ الذي غالبًا ما يعطل البناء ونقطة تحقق للتأكد قبل المتابعة.

ما تحتاجه قبل البدء

اجمع مكعب المحرك Cubit، ومكعب البطارية، ومكعب LED فائق السطوع، بالإضافة إلى المحاور المخصصة التي تأتي مع مكعب المحرك (10 مم و 14 مم). ستحتاج أيضًا إلى لوحة قاعدة أو قاعدة طوب ثقيلة، وبعض العوارض لأجزاء الذراع، وطريقة لصنع مفتاح تشغيل/إيقاف بسيط. إذا كان لديك طقم روبوتات رامبل، وقطعها الهيكلية الإضافية ومحركها الثاني تمنحك مدى أوسع وقبضة أقوى.

اشحن مكعب البطارية قبل البناء. كابل microUSB مرفق، والشحن الكامل يوفر حوالي 3.7 إلى 4.2 فولت تيار مستمر. إذا يومض مؤشر LED في الأعلى باللون الأحمر أثناء الاختبار، فهذا يعني وجود دائرة قصر، لذا توقف وتحقق من الأسلاك قبل المتابعة. البناء ببطارية مشحونة يعني أن كل اختبار يعكس ميكانيكاك، وليس مصدر طاقة ضعيفًا.

• ضع جميع المكعبات والمحاور على صينية حتى لا تتدحرج الأجزاء الصغيرة بعيدًا.
• أبقِ مكعب البطارية مغلقًا حتى يكون المفصل سليمًا ميكانيكيًا.

خطط للذراع قبل أن تثبت أي شيء معًا

ارسم الذراع على شكل ثلاثة أجزاء: القاعدة، والجزء العلوي من الذراع، والساعد مع الماسك. حدد أي مفصل سيقوم محرك Cubit Motor Cube بتحريكه. يمكن لمحرك واحد تشغيل مفصل واحد بشكل جيد، لذا اختر الكتف إذا كنت تريد حركة الرفع أو المرفق إذا كنت تريد حركة الوصول. محاولة تشغيل مفصلين بمحرك واحد تؤدي عادةً إلى ذراع لا تؤدي أيًا منهما بشكل جيد.

تعمل التروس الكوكبية لمحرك Motor Cube على تقليل سرعة المحرك إلى حوالي 160 دورة في الدقيقة، وهي سرعة بطيئة بما يكفي لتحريك الذراع دون قذفها ولكنها سريعة بما يكفي لتكون مفيدة. تتيح لك ثلاثة منافذ حول المحرك توجيه الأسلاك من مكعب Bluetooth Cube أو Battery Cube من زوايا مختلفة، لذا خطط لمسار السلك قبل البناء حول المحرك.

• حدد المفصل المُدار بقطعة ملونة حتى تتمكن من العثور عليه لاحقًا.
• اترك مسافة لا تقل عن مسمارين حول منافذ المحرك الثلاثة.

الخطوة 1: اصنع قاعدة لن تنقلب

ابدأ بأعرض وأثقل قاعدة يمكنك صنعها. يولد الذراع الآلي قوة انقلاب في كل مرة يرفع فيها شيئًا، والقاعدة الضيقة ستفشل قبل المحرك. استخدم لوحة قاعدة كبيرة أو كدس المكعبات بشكل منخفض وعريض، ثم ثبت العارضة الرأسية الأولى في مركز تلك المساحة بدلاً من الحافة.

خطأ شائع: بناء القاعدة أخيرًا. إذا بنيت الذراع أولاً وحاولت إضافة قاعدة تحته، فعادةً ما تضطر إلى إعادة بناء مفصل الكتف. نقطة تفتيش: ادفع القاعدة الفارغة جانبًا بإصبع واحد. إذا انزلقت أو انقلبت بسهولة، فوسّعها قبل إضافة أي شيء فوقها.

• قاعدة أعرض بمرتين من طول الذراع ستبقى ثابتة في مكانها.
• أقدام مطاطية أو سطح محكم أسفل القاعدة يزيدان من الثبات.

الخطوة 2: بناء مفصل الكتف وتركيب المحرك

أنشئ نقطة دوران أعلى القاعدة باستخدام محور يمر عبر عارضتين، ثم ثبّت مكعب محرك Cubit بحيث يتماشى عمود الخرج مع نقطة الدوران. يأتي مكعب المحرك مع محاور مخصصة بأطوال 10 مم و14 مم؛ استخدم المحور الأطول عندما يمتد المفصل عبر أكثر من عرض عارضة واحدة. أبقِ جسم المحرك مدعومًا ضد القاعدة حتى لا يدور الهيكل بدلاً من الذراع.

خطأ شائع: ترك المحرك معلقًا من المفصل دون دعم. سيقوم المحرك بتدوير جسمه بدلاً من رفع الذراع. نقطة تفتيش: قم بتدوير الذراع يدويًا عبر نطاقه الكامل قبل تشغيل أي شيء. يجب أن يتحرك بسلاسة دون تعقيد أو تمايل.

• اختبر المحور يدويًا أولاً؛ فمن الأسهل إصلاح الاحتكاك قبل التوصيل.
• وجّه سلك المحرك نحو القاعدة حتى لا يعبر المفصل.

الخطوة 3: أضف الذراع العلوي والمرفق

قم ببناء الذراع العلوي كصندوق صلب بدلاً من عارضة واحدة. عارضتان متوازيتان متصلتان بقضبان عرضية تقاوم الالتواء بشكل أفضل بكثير من عارضة واحدة، وهذه الصلابة هي ما يسمح لعزم المحرك بالوصول فعليًا إلى الحمولة. في الأعلى، قم بإنشاء محور ثانٍ للمرفق، مرة أخرى باستخدام محور عبر عارضتين.

خطأ شائع: جعل الذراع العلوي طويلًا جدًا. كل وحدة إضافية تضاعف الحمل على محرك الكتف. ابدأ بقصر، واختبر الرفع، ثم قم بالتمديد إذا كان المحرك يتعامل معه بسهولة. نقطة تفتيش: مع إيقاف تشغيل الذراع، ارفع نهاية الساعد بإصبع واحد. إذا انثنى الذراع العلوي بشكل ملحوظ، أضف دعامة عرضية قبل المتابعة.

• اجعل الذراع العلوي أقصر من الساعد لتحقيق توازن أفضل.
• أضف دعامة عرضية كل ثلاث أو أربع وحدات على طول الذراع.

الخطوة 4: بناء الساعد والماسك

يحمل الساعد الماسك، لذا اجعله خفيفًا قدر الإمكان. استخدم عارضة واحدة مع دعامة متقاطعة واحدة، وابنِ الماسك من دفتين متقابلتين تغلقان حول الجسم. الماسك البسيط ذو الدفتين يمسك بالمكعبات والألعاب الصغيرة وأكواب الورق جيدًا دون الحاجة إلى محرك ثانٍ. إذا كان لديك طقم Robots Rumble Kit، فإن أجزاءه الهيكلية الإضافية تجعل إطار الماسك أقوى.

خطأ شائع: جعل الماسك ثقيلًا جدًا أو ضيقًا جدًا. الماسك الذي يحتاج إلى قوة لفتحه سيقاوم حركة الذراع. نقطة تفتيش: ضع مكعبًا صغيرًا في الماسك وارفع الساعد يدويًا. يجب أن يبقى الماسك ثابتًا دون أن ينثني.

• بطّن دفتي الماسك بشريط مطاطي لمزيد من القبضة.
• حافظ على مركز القابض تحت الساعد ليبقى الحمل متوازنًا.

الخطوة 5: توصيل مكعب البطارية وإضافة مفتاح

قم بتوصيل مكعب محرك Cubit بمكعب البطارية، ثم أضف مفتاحًا بسيطًا في الدائرة لتتمكن من إيقاف الذراع دون فصل الأسلاك. يعمل مفتاح الرافعة أو مفتاح الطوب المضغوط بشكل جيد. حافظ على قصر كل مسار سلكي وقم بتثبيت الأسلاك على طول الذراع بدلاً من تركها تتشكل حلقات قد تعلق بالمفصل. يجب أن تتطابق أطراف مكعب البطارية الموجبة والسالبة مع توصيلات المحرك.

خطأ شائع: تقاطع الأسلاك عند مفصل متحرك. الأسلاك التي تنثني في كل مرة يتحرك فيها الذراع ستنفصل في النهاية. نقطة الفحص: شغّل مكعب البطارية وراقب الذراع وهو يتحرك دورة كاملة. إذا يومض مؤشر LED أعلى مكعب البطارية باللون الأحمر، فهناك تماس كهربائي، لذا أوقف التشغيل وافحص الأسلاك.

• اترك حلقة خدمة صغيرة من السلك بالقرب من كل مفصل، وليس مسارًا مشدودًا.
• ضع ملصقًا على المفتاح حتى يعرف الباني الأصغر سنًا كيفية إيقاف الذراع.

الخطوة 6: أضف مكعب LED كمصباح حالة

قم بتركيب مكعب LED فائق السطوع في أعلى الذراع أو على القاعدة كمنارة. LED حساس للقطبية، لذا يتدفق التيار في اتجاه واحد فقط. إذا لم يضيء عند توصيل الأسلاك بالبطارية، اعكس الأسلاك لعكس اتجاه التيار. مكعب LED هو مجرد جزء من الدائرة، لذا فهو يحتاج إلى مكعب البطارية ومسار كامل للعمل.

خطأ شائع: افتراض أن LED ميت يعني بطارية ميتة. حاول عكس الأسلاك أولاً. نقطة تفتيش: يجب أن يتوهج LED بشكل ثابت عند تشغيل الذراع. إذا كان يومض أثناء تحرك الذراع، فإن سلكًا ما غير محكم عند وصلة، لذا تتبع المسار وأعد تثبيته.

• وجه LED للأمام بحيث يعمل ككشاف للماسك.
• استخدم LED كفحص بصري سريع للتأكد من اكتمال الدائرة.

الخطوة 7: اختبر، واضبط، وحسّن الذراع

قم بتشغيل الذراع في حركات الالتقاط والرفع والوضع أولاً بجسم خفيف، ثم زد الوزن تدريجياً. إذا توقف الكتف، قم بتقصير الذراع العلوي أو حرك المحرك أقرب إلى القاعدة. إذا انزلق القابض، أضف مادة قبضة أو أحكم تباعد اللوحات. التغييرات الميكانيكية الصغيرة عادةً ما تصلح أكثر من التغييرات الكهربائية.

خطأ شائع: إضافة المزيد من الطاقة لحل مشكلة ميكانيكية. توفر بطارية Battery Cube جهدًا ثابتًا يتراوح بين 3.7 و 4.2 فولت، لذا فإن توقف الذراع يكون دائمًا تقريبًا مشكلة عزم دوران أو توازن، وليس مشكلة جهد. نقطة التحقق: يجب أن يكمل الذراع دورة التقاط ووضع كاملة ثلاث مرات متتالية دون توقف أو انقلاب أو إسقاط الجسم.

• اختبر باستخدام الأشياء الخفيفة قبل تجربة أي شيء ثقيل.
• إذا انحنى الذراع، قم بتوسيع القاعدة بدلاً من إبطاء المحرك.

خطوات بناء الذراع الآلي في لمحة

1. قم ببناء القاعدة أولاً: اصنع أوسع وأثقل قاعدة ممكنة، وثبت العمود الرأسي الأول في مركزها. ادفع القاعدة الفارغة جانباً بإصبع واحد لاختبار الثبات. نقطة تفتيش: إذا كانت القاعدة تنزلق أو تميل، قم بتوسيعها قبل إضافة أي شيء فوقها.
2. أنشئ محور الكتف وقم بتركيب المحرك: مرر محورًا عبر عارضتين، ثم قم بتركيب مكعب محرك Cubit بحيث يتماشى عمود الإخراج مع ذلك المحور. استخدم محورًا بطول 14 مم إذا كان المفصل يمتد عبر أكثر من عرض عارضة واحدة. نقطة تفتيش: قم بتدوير الذراع يدويًا عبر نطاقه الكامل دون أي تعليق أو تمايل.
3. قم ببناء ذراع علوي صلب ومرفق: استخدم عارضتين متوازيتين متصلتين بطوب متقاطع بدلاً من عارضة واحدة، وأضف محورًا ثانيًا في الأعلى للمرفق. اجعل الذراع العلوي قصيرًا في البداية. نقطة تفتيش: ارفع طرف الساعد بإصبع واحد؛ إذا انثنى الذراع العلوي، أضف دعامة عرضية.
4. أضف ساعدًا خفيفًا وقابضًا ثنائي المجداف: اجعل الساعد خفيفًا قدر الإمكان وابنِ مجدافين متقابلين يغلقان حول جسم ما. وسّط القابض أسفل الساعد ليظل الحمل متوازنًا. نقطة تفتيش: يجب أن تبقى كتلة صغيرة في القابض ثابتة عند رفع الساعد باليد.
5. قم بتوصيل مكعب البطارية وأضف مفتاحًا: قم بتوصيل المحرك بمكعب البطارية باستخدام مفتاح في الدائرة، وثبّت الأسلاك على طول الذراع بدلاً من تركها تتدلى عند المفصل. طابق الأطراف الموجبة والسالبة. نقطة تفتيش: وميض LED أحمر على مكعب البطارية يعني وجود قصر، لذا أوقف التشغيل وافحص الأسلاك.
6. قم بتركيب مكعب LED فائق السطوع: ضع مصباح LED في أعلى الذراع أو على القاعدة كمنارة. إذا لم يضيء، اعكس الأسلاك، لأن مصباح LED يسمح بمرور التيار في اتجاه واحد فقط. نقطة تفتيش: يشير التوهج الثابت إلى اكتمال الدائرة؛ بينما يعني الوميض وجود سلك غير محكم في وصلة.
7. اختبر، واضبط، وحسّن: قم بتشغيل حركات الالتقاط والرفع والوضع باستخدام جسم خفيف أولاً، ثم زد الوزن تدريجياً. أصلح حالات التوقف بتقصير الذراع العلوي أو تحريك المحرك أقرب إلى القاعدة. نقطة التحقق: ثلاث دورات التقاط ووضع نظيفة على التوالي دون توقف أو انقلاب أو إسقاط.

الأجزاء التي تجعل هذا البناء يعمل

• مكعب محرك Cubit: محركات Cubit Geared Motors مدمجة وقوية، وتحتوي على تروس كوكبية صغيرة تعمل على تقليل سرعة المحرك العالية إلى حوالي 160 دورة في الدقيقة لتوفير عزم الدوران للتروس والعجلات. توفر ثلاثة منافذ حول المحرك أقصى درجات المرونة لتوصيل الأسلاك من مكعب Bluetooth. يشمل مكعب المحرك Cubit Motor Cube ومحاور مخصصة بأطوال 10 مم و 14 مم. يمنحك التروس 160 دورة في الدقيقة عزم دوران قابل للاستخدام لرفع ذراع بدلاً من محرك يدور بسرعة كبيرة يصعب التحكم فيه، وتتيح لك المنافذ الثلاثة توجيه الأسلاك بعيدًا عن المفصل المتحرك.
• مكعب البطارية: مكعب البطارية الكلاسيكي هو مصدر الطاقة لدوائرك، مع طرف موجب وسالب. عند تشغيل مفتاح الطاقة، يوفر ما يقرب من 3.7 إلى 4.2 فولت تيار مستمر. إذا كان مؤشر LED الموجود أعلى المكعب يومض باللون الأحمر، فهذا يعني أنك تسببت في حدوث دائرة قصر ويجب عليك استكشاف الأخطاء وإصلاحها. البطارية قابلة لإعادة الشحن وتأتي مع كابل microUSB خاص بها. يعد مؤشر LED الأحمر الوامض أسرع تحذير لك عند حدوث دائرة قصر أثناء الاختبار، كما أن البطارية القابلة لإعادة الشحن تتيح لك إجراء اختبارات ذراع متكررة دون شراء بطاريات يمكن التخلص منها.
• مكعب LED فائق السطوع: مكعب LED هو ضوء ساطع للغاية، مما يجعله كشافًا مثاليًا لمركبتك أو منارة أعلى منارتك. LED هو جهاز حساس للقطبية، مما يعني أن التيار يتدفق في اتجاه واحد فقط. إذا لم يضيء LED عند توصيل الأسلاك بالبطارية، فحاول عكس الأسلاك لعكس اتجاه التيار. مكعب LED هو مجرد جزء واحد من الدائرة. تركيبه على الذراع يمنحك فحصًا بصريًا فوريًا بأن الدائرة مكتملة، ومعرفة أنه حساس للقطبية يوفر عليك تشخيص سلك معكوس كجزء معطل.

ذراع الروبوت من Circuit Cubes هو درس في الميكانيكا متنكر في هيئة لعبة. اجعل القاعدة عريضة، واجعل الذراع العلوي قصيرًا، واختبر كل مفصل يدويًا قبل تشغيله، وتعامل مع وميض LED الأحمر على مكعب البطارية كإشارة لفحص الأسلاك. بمجرد أن يكمل الذراع دورة التقاط ووضع نظيفة، حاول تمديد المدى أو إضافة محرك ثانٍ من مجموعة Robots Rumble للحصول على قبضة أقوى.