ربات جنگجو چیست؟
ربات جنگجو (Combat Robot) در واقع یک ماشین کنترل از راه دور است که برای نبردها و مسابقات با دیگر ربات‌ها طراحی شده است. ساخت این ربات ها بر اساس دو فاکتور : مقاومت و رساندن آسیب به حریفان در یک میدان کنترل شده است. این ربات ها بسته به طراحی و استراتژی خود اغلب دارای سلاح های مختلفی مانند تیغه‌های چرخان (spinning blades)، سنگ شکن (crusher) یا باله (flipper) هستند.
ربات های جنگجو واقعاً از نظر فنی ربات نیستند. آنها بیشتر یک ماشین زرهی کنترل از راه دور هستند که معمولاً یک سلاح دارند. به بیان دقیق، ربات‌ها دارای سطحی از استقلال هستند، که اکثر ربات‌های جنگجو از آن برخوردار نیستند.
ربات‌های جنگجو در رویدادهایی مانند Robot Wars، BattleBots یا مسابقات مشابه رقابت میکنند که در آن تیم‌ها مهارت‌های مهندسی، استراتژی و خلاقیت خود را در طراحی و راه‌اندازی این ماشین‌ها به نمایش می‌گذارند.
هدف از کار انداختن یا بی حرکت کردن ربات حریف برای برنده شدن در مسابقه است.
به طور کلی، هدف این است که دو ربات وارد یک میدان شوند و به مدت دو تا سه دقیقه به یکدیگر ضربه بزنند تا زمانی که دیگری به بیرون رانده شده یا کلا از کار بیافتد. البته محدودیت های زیادی در مورد نوع سلاح های قابل استفاده، محدودیت وزن و اندازه و غیره وجود دارد. اگر می خواهید در مورد قوانین بیشتر بدانید، به وب سایت مسابقه مدنظر مراجعه کنید. هر مسابقه دارای مجموعه ای از قوانین استاندارد شده است که باید حتما مطالعه و در نظر داشته باشید.
اما در نهایت، بیشتر مبارزات شامل تلاش برای از کار انداختن حریف با هل دادن، چرخاندن آنها یا استفاده از یک سلاح چرخان برای ذخیره (و انتقال) انرژی جنبشی است. از بین همه روش ها، من روش دوم را بسیار ترجیح می دهم.
انواع ربات جنگجو
ربات های BattleBots
اینها رایج‌ترین نوع ربات های جنگجو هستند که در مسابقات جنگ ربات ها مانند BattleBots دیده می شوند. معمولاً بین 100 تا 250 پوند وزن دارند و به سلاح‌های مختلفی مانند تیغه های چرخان، چکش، باله یا سنگ شکن مجهز هستند.
ربات های سومو (Sumo)
این ربات ها برای مسابقاتی به سبک سومو طراحی شده اند که در آن باید حریف خود را از یک میدان مشخص شده هل داده یا برگردانند. آنها معمولاً اندازه کوچکی دارند و قدرت مانور قوی دارند.
ربات های Antweight
ربات های Antweight کوچکترین کلاس ربات های هستند که وزن آنها بیش از 1 پوند نیست. آنها در رده خود رقابت می کنند و به چابکی و سرعت معروف هستند.
ربات‌های میان‌وزن و سنگین‌وزن:
ربات‌های بزرگ‌تری هستند که بین 300 تا 2500 پوند وزن دارند. آنها به گونه ای ساخته شده‌اند که بسیار بادوام و قدرتمند باشند و اغلب به سلاح‌های مخرب مانند باله‌های قدرتمند یا دیسک های چرخان مجهز هستند.
ربات های سبک جنگ ربات
این ربات ها با الهام از برنامه تلویزیونی «جنگ ربات ها»، اغلب طرح ها و سلاح های منحصر به فردی دارند. آنها می توانند از نظر وزن و قابلیت بسیار متفاوت باشند، از کوچک و چابک تا بزرگ و مهیب.
ربات های آتش نشان
ربات های جنگجو می توانند برای مقابله با آتش در محیط های خطرناک نیز طراحی شوند. این ربات ها مجهز به تجهیزات آتش نشانی مانند مخازن آب، سیستم های فوم یا آشکارسازهای گاز هستند.
ربات های جنگجو خودران
لین دسته ربات ها به گونه ای طراحی شده اند که به صورت مستقل و بدون کنترل انسان عمل کنند. آنها اغلب از الگوریتم ها و سنسورهای پیشرفته هوش مصنوعی برای شناسایی و درگیری با اهداف در موقعیت‌های جنگی استفاده می کنند.
اجزای ربات های جنگجو
شاسی ربات
شاسی، پایه و اساس ربات جنگجو است که تمام اجزا را در کنار هم نگه می‌دارد و پشتیبانی ساختاری را فراهم می‌کند.
سیستم محرکه
موتورها، چرخ دندهها و چرخها یا مسیرهایی که برای حرکت ربات استفاده میشوند
سیستم تسلیحاتی
مکانیزم تهاجمی ربات که میتواند شامل چکش چرخان، باله، اره یا انواع دیگر سلاح های تخصصی باشد.
زره ربات
متریال محافظی که برای حفاظت از ربات در برابر آسیب استفاده می‌شود، مانند صفحات زره پوش، ورقه‌های پلی کربنات یا حتی شیشه‌های ضد گلوله.
الکترونیک
سیستم کنترل، سنسورها و سیمهایی که به ربات اجازه میدهد تا دستورات را دریافت کند، اطلاعات را پردازش و به محیط خود واکنش نشان دهد.
پاور
باتریهایی که معمولاً قابل شارژ هستند و انرژی الکتریکی را برای اجزای ربات تأمین میکنند. ( باتری های لیتیوم پلیمری)
سیستم کنترل رادیویی
فرستنده و گیرنده ای که برای کار با ربات از راه دور استفاده می‌شود.
امنیت
فرستنده و گیرنده ای که برای کار با ربات از راه دور استفاده می‌شود.
چرخ ها
انتخاب سیستمهای حرکتی برای حرکت ربات در میدان جنگ.
سنسورهای ربات
ژیروسکوپ، شتابسنج، دوربین یا انواع دیگر حسگرها که برای جمعآوری اطلاعات پیرامون ربات و کمک به ناوبری و هدفگیری استفاده میشوند.
نرم افزار کنترل ربات
همان برنامه نویسی ربات است که حرکت ربات، عملیات مربط به سلاح و فرآیندهای تصمیم‌گیری را کنترل می کند.
سایر گجت ها
اجزای اختیاری مانند چراغ های LED، ماشین‌های دود یا سیستمهای صوتی که می‌توانند جذابیت بصری یا حواس پرتی را به ربات اضافه کنند.
توجه به این نکته ضروری است که اجزای خاص و پیکربندی ربات های جنگجو میتواند بسته به نوع ربات، مانند مواردی که در مسابقات Robot Wars یا BattleBots استفاده می‌شود، بسیار متفاوت باشد.
به طور کلی ربات‌های جنگجو در هسته‌ی خود، در واقع فقط دو موتور برای درایو، یک باتری، یک گیرنده RC، سیم، یک قاب برای نگه داشتن همه اجزا و سپس (اختیاری) یک یا دو موتور دیگر برای انتقال نیرو به سلاح هستند. ساده به نظر می رسد، اما چیزی جز این نیست. تمام اجزایی که وارد این سیستم ها می شوند باید تحت شرایط بسیار سخت کار کنند. حتی اگر مسابقات فقط دو تا سه دقیقه طول بکشد، در این مدت زمان اتفاقات زیادی ممکن است بیفتد. این بدان معناست که انتخاب متریال ربات و بهینه سازی نقش بسیار مهمی دارد.
نکات مهم طراحی ربات جنگجو
ساخت ربات‌های جنگجو یکی از چالش‌برانگیزترین، خسته‌کننده‌ترین و در عین حال پرارزش‌ترین کارهایی است که اگر مشتاق آن باشید می‌توانید انجام دهید:)
طراحی یک ربات جنگجو شامل چندین ملاحظات کلیدی از جمله مانورپذیری، دوام، تسلیحات و سیستم های کنترل است. مراحلی که باید هنگام طراحی یک ربات جنگجو دنبال کنید:
- تعیین کلاس وزنی: ربات های جنگجو به طور کلی به دسته های وزنی مختلفی مانند وزن beetleweight، پر وزن و غیره دسته بندی می شوند.هر دسته وزنی دارای محدودیت‌های وزنی خاصی است که اندازه و طراحی کلی ربات را تعیین می‌کند.
- انتخاب یک پیشرانه: پیشرانه ربات قدرت مانور و توانایی آن را برای مقاومت در برابر ضربه‌ها تعیین می‌کند. گزینه های رایج عبارتند از: چهار چرخ متحرک (4WD)، شش چرخ متحرک (6WD)، سیستم های ردیابی یا حتی ترکیبی از چرخ ها و مسیرها.
- انتخاب متریال: از متریال سبک وزن اما محکم استفاده کنید تا فاکتور مهم دوام را بدون به خطر انداختن سرعت یا قدرت مانور به ماکزیمم برسانید. معمولاً برای شاسی از آلومینیوم یا تیتانیوم استفاده می شود، در حالی که ممکن است برای قطعات خاصی از پلاستیک های با مقاومت بالا استفاده شود.
- طراحی شاسی: شاسی باید به اندازه کافی محکم باشد تا از قطعات داخلی در برابر آسیب محافظت کند. بسته به نیازهای طراحی، ممکن است به شکل جعبه، لوله ای یا شکل سفارشی باشد. شیب‌ها یا برآمدگی‌های استراتژیک را برای انحراف یا جذب ضربه‌ها در نظر بگیرید.
- تعیین سلاح: نوع سلاح انتخابی به کلاس وزنی و استراتژی مورد نظر بستگی دارد. سلاح های متداول عبارتند از اسپینر، باله، چکش، سنگ شکن یا گوه. عواملی مانند قدرت مورد نیاز، توزیع وزن و مکانیسم های خود اصلاحی را در نظر بگیرید.
- سیستم های الکترونیک و کنترل: موتورها، کنترلرهای سرعت، باتری‌ها و سنسورهای مناسب را بر اساس وزن و توان مورد نیاز ربات انتخاب کنید. اطمینان حاصل کنید که سیستم های کنترل قابل اعتماد هستند و قادر به پاسخ سریع به ورودی کاربر هستند.
- ویژگی‌های ایمنی را در نظر بگیرید: ویژگی‌های ایمنی مانند زره محافظ، سوئیچ‌های ایمنی داخلی و کیل سوئیچ (kill switch) را برای اطمینان از اینکه ربات میتواند به راحتی در صورت لزوم غیرفعال شود، ترکیب کنید. تمام قوانین و دستورالعمل های ایمنی مربوط به مسابقه را دنبال کنید.
- تست و تکرار: پس از تکمیل طراحی، یک نمونه اولیه بسازید و آن را به طور کامل تحت شرایط جنگی واقعی آزمایش کنید. عملکرد، نقاط ضعف و زمینه‌های قابل بهبود آن را ارزیابی کنید. در صورت نیاز طرح را اصلاح کنید و فرآیند آزمایش را تا زمانی که راضی کننده شد تکرار کنید.
به یاد داشته باشید، طراحی ربات های جنگجو می تواند بسیار تخصصی باشد و انتخاب های مختلف طراحی ممکن است بسته به قوانین رقابت خاص و استراتژی های حریف بهتر یا بدتر باشند. به یادگیری از دیگر سازندگان با تجربه ادامه دهید و طراحی خود را با هر تکرار اصلاح کنید.
اهمیت انتخاب متریال ربات های جنگجو
برای درک نیروهای دخیل در این جنگ! باید کمی در مورد انرژی جنبشی (KE) و ژول صحبت کنیم. انرژی جنبشی؛ انرژی ای است که یک جرم در حال حرکت دارد. سیبی که روی شاخه درخت قرار دارد انرژی (انرژی پتانسیل) ذخیره کرده است، اما با سقوط و افزایش مومنتوم، انرژی جنبشی (KE) ذخیره می‌کند. سیب مذکور وقتی می افتد و به زمین برخورد می‌کند، آن انرژی به سیب و زمین منتقل می‌شود. با فرض اینکه یک سیب حدود 100 گرم وزن دارد و از سه متری سقوط می‌کند، می توانیم فرض کنیم نیروی هنگام فرود آن برابر با حدود سه ژول انرژی است.
حالا یک ربات جنگجو چقدر انرژی جنبشی دارد؟ بستگی به طراحی و کلاس وزنی دارد، اما 150 ژول در هر پوند یک قانون خوب است. بنابراین، یک ربات جنگجوی کوچک یک پوندی (Antweight) میتواند جرمی در حال چرخش داشته باشد که 150 ژول انرژی ذخیره می‌کند، که تقریباً معادل 50 سیب است که از ارتفاع سه متری سقوط میکنند. با تقریب خوبی مانند افتادن یک توپ بولینگ از همان ارتفاع است که می تواند به راحتی استخوان بشکند و آسیب جدی وارد کند! اگر شروع کنیم به کلاس‌های وزنی بزرگتر، میزان انرژی بسیار ترسناک هم می‌شود.
بزرگترین ربات‌های جنگجو دارای اعداد KE بیش از 100 کیلوژول هستند که مشابه نیروهای درگیر در یک تصادف اتومبیل شاخ به شاخ است. به همین دلیل است که میدان‌ها از پانل‌های کف فولادی و دیوارهای لکسان ضد گلوله استفاده میکنند. بسیاری از ربات ها حتی از پوشش زرهی AR400 یا AR500 استفاده میکنند که معمولاً در خودروهای زرهی و زره‌های بدنه ضد گلوله استفاده می‌شود. مقدار انرژی که ربات‌های جنگجو می‌توانند تولید کنند؛ کاملاً وحشتناک است.
با این مقدار انرژی در چنین ماشین‌های کوچکی، همه چیز به طرز شگفت‌انگیزی شکسته می‌شود. آهنرباهای محفظه موتور منفجر میشوند، عایق سیم ها ذوب میشوند، قطعات لحیم کاری از PCB ها جدا میشوند، پیچ‌ها برش می زنند و صفحات فلزی جامد به راحتی دچار پیچش شده و در عرض چند ثانیه به اشکال غیرقابل تشخیص خم میشوند.
با تنوع گسترده ای از طرح ها (بالچه، اسپینر عمودی، اسپینر افقی، ربات اره، ربات گیره، زیر کاتر، وسط کاتر، و غیره)، شما باید به طور مداوم طرح خود را برای مطابقت با حریفان خود نوآوری و تکرار کنید: سلاح های بزرگتر، موتورهای قوی تر، زره قوی تر، راننده سریع تر و غیره.
طراحی کاملی وجود ندارد. قوی‌ترین اسپینر عمودی را می‌توان به راحتی با یک گوه ساده متوقف کرد، گوه را می‌توان با گوه‌ها بی‌استفاده کرد، گوه‌ها را می‌توان با یک اسپینر افقی قوی جدا کرد و آن اسپینر افقی را هم می‌توان در مسیر خود با یک اسپینر عمودی یا باله متوقف کرد.
پس این یک بازی سنگ کاغذ قیچی است، اما با تعداد زیادی ترکش، جرقه و قطعات الکترونیکی سوخته بیشتر!