س / وضح ما المقصود بالروبوت ؟
آلة ميكانيكية وإلكترونية محوسبة، تمتلك الذكاء الاصطناعي وقادرة على اتخاذ القرار وإنجاز مهام يصعب على الانسان تنفيذها (مهام خطرة أو دقيقة)
س/ قارن بين الآلة العادية والرجل الآلي (الروبوت)
الروبوت / امتلاكه القدرة على اتخاذ القرار حسب ظروف متغيرة، واستشعار البيئة المحيطة وقابليته لتنفيذ أكثر من مهمة، ويمكن إعادة برمجته.
الالة العادية / تنفذ مهمة محددة مسبقاً وغير قابلة لإعادة البرمجة.
س/ اذكر مجالات استخدام الروبوت ؟
الصناعة, الزراعة , الطب , الخدماتية , الفضاء , الأمن والسلامة .
س / نعم أو لا
1-(لا) تستخدم الروبوتات في مجال الفضاء فقط .
2-(لا) يمكن حصر استخدامات الروبوت المختلفة .
3-(لا ) الآلة العادية لها القدرة على اتخاذ القرار في الظروف المتغيرة
4-(لا )تستخدم الآلة العادية الذكاء الاصطناعي في التحكم بأجزائها المختلفة
5-(نعم )يستطيع الروبوت تحسس البيئة المحيطة عبر مستشعرات تكون موصولة به بطريقة معينة.
6-(نعم ) يعتمد الروبوت على الذكاء الاصطناعي في اتخاذ القرارات المختلفة.
س/أكمل الفراغ /
1-ببديع الزمان الجزري من أعظم المهندسين والميكانيكيين والمخترعين في التاريخ.
2- صحاب كتاب الجامع بين العلم والعمل النافع في صناعية الحيل هو بديع الزمان الجزري
3-من اشهر مخترعات العالم بديع الزمان الجزري ساعة الفيل الشهيرة وغاسل اليدين الآلي.
4-يمتلك القدرة على اتخاذ قرار حسب البيئة المحيطة الروبوت
س / اذكر مكونات الروبوت الرئيسة ؟
المدخلات و المعالجة والتحكم المخرجات
س/ اختر الإجابة لصحيحة :
1- يستخدم الروبوت في تجميع السيارات، والأجهزة الإلكترونية في المجال:
أ. الصناعة ب. الزارعة ج. الخدماتية د. الطب
2- يتم استخدام الروبوت لتفكيك الأجسام المشبوهة والتعامل مع المواد الخطرة في المجال:
أ. الصناعة ب. الخدماتية ج. الأمن والسلامة د. الفضاء
3- يمتلك القدرة على اتخاذ القرار حسب ظروف متغيرة:
أ. الروبوت ب. الآلة العادية ج. الترانزستور د. المجسات
4- تنفذ المهام المبرمجة حسب زمان ومكان معروفين مسبقا :
أ. الروبوت ب. الآلة العادية ج. الترانزستو ر د. المجسات
5- من أعظم المهندسين والميكانيكيين والمخترعين عبر التاريخ :
أ. الخوارزمي ب. بديع الزمان الجزري ج. ابن سينا د. ابن النفيس
6-تشير كلمة الروبوت الى :
أ. العمل طوعا ب. العمل اجبارا ج. العمل بمقابل د. عمل متبادل المنفعة
7- من أشهر الأمثلة على الآلات المسيرة ذاتيا :
أ. الساعة الالكترونية ب. غاسل اليدين الآلي ج. روبوت متتبع الخط
8- من سلبيات الروبوت :
أ. تعدد المهام ب. البطالة ج. السرعة بالعمل د. القيام بالمهام الخطرة 9- من إيجابيات الروبوت :
أ. تعدد المهام ب. السرعة بالعمل ج. القيام بالمهام الخطرة د. اجميع ناسبق
س/ ارسم مخطط صندوقي لمكونات الروبوت الرئيسة ؟
المدخلات/ هي إشارات كهربائية يتم الحصول عليها من خلال المجسات التي تحول الكميات الفيزيائية لإشارات كهربائية، وترسلها للمتحكم لاتخاذ القرارات اللازمة للقيام بالمهام المطلوبة. المثال / المجسات الضوئية المستخدمة في الروبوت المتتبع للخط والذي سنقوم ببنائه
العمليات والتحكم/ هي معالجة الإشارات الكهربائية الواردة من المدخلات، لاتخاذ القرار المناسب وإرساله على شكل إشارات كهربائية إلى المخرجات، ليقوم الروبوت بأداء المهام المطلوبة منه المثال / اتخاذ القرار بتغيير الاتجاه عند الخروج عن الخط الأسود
المخرجات/ هي ناتج تحويل الإشارات الكهربائية الواردة من المتحكم إلى كميات فيزيائية وعرضها من خلال قطع إلكترونية وميكانيكية مثل: المحركات الكهربائية والسماعات والأسطوانات الهوائية والهيدروليكية المثال/ نقل الأشياء بواسطة ذراع الروبوت من مكان لأخر
س/ اختر الإجابة الصحيحة من بين الاقواس :
1- نقل الأشياء بواسطة ذراع الروبوت مثالا على ( المخرجات , العمليات , المدخلات)
2- اتخاذ القرار بتغيير الاتجاه عند الخروج عن الخط الأسود مثالا على ( المخرجات , العمليات , المدخلات)
3- المجسات في الروبوت تعتبر مثالا على ( المخرجات , العمليات , المدخلات)
4- تعمل على تحويل الكميات الفيزيائية الى إشارات كهربائية ( المخرجات , العمليات , المدخلات, المجسات)
5-تصنف المعلومات التالية (الصوت ,الحرارة , الضوء,......) على أنها ( إشارات تماثلية, إشارات رقمية , كميات فيزيائية, (أوجـ) معاً)
س/ عرف المتحكم الدقيق؟
عبارة عن دارة متكاملة تحتوى على وحدة أساسية هي المعالج الدقيق ووحدات فرعية هي الذاكرة ووحدات الإدخال والإخراج، ومؤقت لتشغيل ساعة المعالج وقد تحتوى على محول رقمي - تماثلي ومحول تماثلي - رقمي .
س/ وضح استخدامات المتحكم الدقيق؟
وتستخدم في العديد من التطبيقات لمعالجة الإشارات واتخاذ القرارات بدءاً من الألعاب الصغيرة ,مروراً بالروبوتات والمنازل الذكية وحتى المصانع المؤتمتة.
س/ اذكر بعضا من أنواع المتحكمات الدقيقة ؟
1- PIC: Peripheral Interface Controller
2-متحكمات البيسك ستامبBasic Stamp
3-عائلة متحكمات الـ(AVR )
4-ولوحات الأردوينو (Arduino) التي تستخدم متحكماتATmega328س /نعم أو لا
هي التي تعمل على تحويل الكميات الفيزيائية إلى إشارات كهربائية قابلة للاستخدام في الروبوت
س / ما المصطلح العلمي التالي :
س / اذكر امثلة على الكميات الفيزيائية ؟
مسافة - حرارة - سرعة - ضغط- ضوء- رطوبة - صوت
س/ اذكر أهم الاعتبارات التي يجب أخذها بعين الاعتبار عند استخدامك لأجهزة الاستشعار؟
1-ما تحتاج إلى معرفته في البيئية المحيطة .
2-مدى احتياجك من الدقة في أداء المهمة.
3-معرفتك بطبيعة وحجم المدخلات والمخرجات المطلوبة.
4- تدعم درجة حساسية قابلة للتعديل.
س/ اختر الاجابة الصحيحة مما يلي :
1- جميع ما يلي من الاعتبارات التي يجب أذها بعين الاعتبار عند تحديد المستشعر ماعدا:
أ-ما تحتاج إلى معرفته في البيئية المحيطة . ب-مدى احتياجك من الدقة في أداء المهمة.
ج- تدعم درجة حساسية قابلة للتعديل. د-التوافر الكمي في الأسواق
2- يعمل على تحويل الكميات الفيزيائية إلى إشارات كهربائية:
أ - المدخلات ب - المخرجات ج- المستشعرات د- المتحكمات
س/ اذكر أنواع المستشعرات؟
1- الأزرار الكهربائية 2- مستشعر ضغط 3- الموجات فوق الصوتية لقياس المسافة
4- مستشعر الضوء 5- مستشعر الاشعة تحت الحمراء 6- مقياس الجهد الدائري
7- مستشعر الصوت 8- مستشعر الحرارة
س/. ما أهمية المستشعرات ؟
تحليل ومعالجة المعطيات إلى قيم مناسبة للاستخدام – يعطي قيم منطقية رقمية ومعطيات تماثلية –التقاط نمط معين من البيانات في الروبوت
حل نشاط 3-1-2 من الكتاب المدرسي صفحة 76
1-هل يمكن للروبوت أن يتسبب في بطالة الانسان؟
نعم/في الدول النامية يمكن ان يسبب بطالة للإنسان وتدهور اقتصادي.
لا/ في الدول المتقدمة قد يجلب فرص عمل كثيرة
2-هل يمكن للروبوت أن يكون أذكى من الانسان؟
لا يمكن لأن هناك ذكاءات متعددة في الانسان لن يستطيع أي انسان ان يصل لتلك المرحلة من التقدم البشري.
3-ارسم المخطط الصندوقي للروبوت موضح دور وحدة المعالجة المركزية؟
دور وحدة المعالجة المركزية: معالجة الإشارات الكهربائية الواردة من المدخلات لاتخاذ القرار المناسب وإرساله على شكل إشارات كهربائية إلى المخرجات، ليقوم الروبوت بأداء المهام المطلوبة منه.
4- ما فائدة المستشعرات في الروبوت؟
فائدة المستشعرات :أدوات الكترونية تستشعر الكميات الفيزيائية مثل (مسافة - حرارة - سرعة - ضغط وتحولها إلى إشارات كهربائية قابلة للاستخدام في الروبوت.
5- ادرس كل حالة من الحالتين التاليتين موضحا المستشعرات الممكن استخدامها لتحقيق ذلك :
أريد من روبوتي أن يتبعني:
لا يوجد أي مستشعر قد يتبع شخصا حاليا. وبالتالي، يجب أن تعتبر الأسئلة التالية:
- تريد من روبوتك تحديد وقياس المسافة إلى (أو التماس مع) شيء؟
نعم، في هذه الحالة استعن بمستشعرات المسافة
- تريد من روبوتك قياس الدوران؟
ربما، في هذه الحالة قد تكون هندسة تصميم الروبوت مختلفة شيئا ما
- تريد من روبوتك قياس العوامل البيئية؟
لا. قد تستعين بتتبع الانسان عن طريق استكشاف حرارة جسامه لكان سيصبح من الصعب الفصال باين الانسان والمخلوقات الحية الأخرى.
- تريد من روبوتك قياس موضع أو اتجاه أو زاوية؟
هنا يجب أن نعتبر المستشعرات المتعلقة لحساب المسافات والتماس وكذلك اعتبار GPS الاستعانة بمستشعرات المسافة باستخدام أما الموجات فوق الصوتية أو الاشعة تحت الحمراء أو الليزر. .أما تحديد احداثيات الشيء ضمن شعاع معين فهنا يقع الاختيار على GPS
أريد من روبوتي أن يبقى ضمن حدود حديقتنا.
لا يوجد أي مستشعر قد يستعر حديقتك من حديقة غيرك. وبالتالي:
- تريد من روبوتك تحديد وقياس المسافة إلى (أو التماس مع) شيء؟ نعم،لتحديد حدود الحديقة.
- تريد من روبوتك قياس الدوران؟ لا.
- تريد من روبوتك قياس العوامل البيئية؟ لا. لكن قد احتاج إلى بعضها.
- تريد من روبوتك قياس التموضع أو الاتجاه أو الزاوية؟ لا.
هنا يجب أن نعتبر المستشعرات المتعلقة بحساب المسافات والتماس وتحديد أشياء معينة وربما قياس العوامل البيئية كذلك. أفضل أمثلة لهذا وهي الموجات فوق الصوتية والاشعة تحت الحمراء والليزر. أما سيساعد روبوتك على تحديد نفسه في معلم ثنائي البعد. GPS أو encoderالمشفر
بخصوص قياس العوامل البيئية قد تحتاج لمقياس الرطوبة (رطوبة حديقتك تختلف عن الحدائق الأخرى) وكذلك قياس المجال المغناطيسي لتحديد محيط الحديقة.
اكتب المصطلحات العلمية المناسبة :
1-(الرجل الآلي /الروبوت )آلة الكتروميكانيكية محوسبة تمتلك الذكاء الاصطناعي قادرة على اتخاذ القرار في ظروف متغيرة.
2-( بديع الزمان الجزري)من أعظم المخترعين صاحب كتاب الجامع بين العلم والعمل النافع في صناعة الحيل.
3- (الآلة العادية )تنفذ مهام مبرمجة حسب الزمان والمكان المعروفين مسبقا .
4- (الصناعة)مجال للروبوت يستخدم في تجميع السيارات، والأجهزة الإلكترونية.
5- (الفضاء )مجال للروبوت يستخدم لاستكشاف الكواكب وصيانة الأقمار الصناعية.
6-(الزارعة) مجال للروبوت يستخدم في التحكم في ري المزروعات وجني الثمار.
7- (الطب) مجال للروبوت يستخدم لإجراء العمليات الجراحية يتم توجيهها من قبل الأطباء عن بعد.
8- (الخدماتية) مجال للروبوت يستخدم في تقديم الخدمات المختلفة للأفراد في المطاعم والمنازل والمؤسسات.
9-(الأمن والسلامة) مجال للروبوت يستخدم في تفكيك الأجسام المشبوهة والتعامل مع المواد الخطرة.
10- (المجسات )تحول الكميات الفيزيائية لإشارات كهربائية
11-(المتحكم الدقيق ) متكاملة تحتوى على وحدة دارة أساسية هي المعالج الدقيق وحدات الفرعية هي الذاكرة ووحدات الإدخال والإخراج.
12-(المجسات ) أدوات الكترونية تستشعر الكميات الفيزيائية وتحولها إلى إشارات كهربائية قابلة للاستخدام في الروبوت.
13- (الذكاء الاصطناعي)هو أحد تطبيقات علم الحاسوب الحديثة يختص في انتاج برمجيات محوسبة تحاكي القدرة الذهنية البشرية
14-(المدخلات) إشارات كهربائية يتم الحصول عليها من المجسات وتحول الكميات الفيزيائية لإشارات كهربائية .
15-(العمليات)معالجة الإشارات الكهربائية الواردة من المدخلات لاتخاذ القرار المناسب و إرساله على شكل إشارات كهربائية .
16- (المخرجات ) ناتج تحويل الإشارات الكهربائية الواردة من المتحكم إلى كميات فيزيائية وعرضها من خلال قطع الكترونية .
17- (الإشارات الكهربية) يتم الحصول عليها من المجسات أو أوامر برمجية أو من الإنسان
س / وضح ما المقصود بالروبوت متتيع الخط الأسود ؟
عبارة جهاز إلكتروميكانيكي يقوم بوظيفة تتبع خط أسود مرسوم على أرضية بيضاء من خلال مجسات تستشعر اللونين الأبيض والأسود.
س / اذكر وظيفة استخدام اللونين الأسود والأبيض؟
الأبيض / يعمل على عكس الأشعة الساقطة عليه.
الأسود/ يعمل على امتصاص الأشعة الساقطة عليه.
س/ وضح أهمية استخدام اللون الأسود رغم ان الروبوت لا يسير عليه؟
حتى يتم تحديد مسار اتجاه سير الروبوت .
هناك حالتين هما:
1- الروبوت ذو المجسين يبقى يتحرك باستمرار دون توقف.
2- في حالة الروبوت ذو الثلاث مجسات يتوقف عن العمل.
س/ ما الحالة التي يتوقف فيها كلا المحركان عن العمل؟
هناك حالتين هما:
1- الروبوت ذو المجسين يكون اسفل المجسين لون أسود
2- في حالة الروبوت ذو الثلاث مجسات يتوقف عن العمل .
- عندما يكون اسفل المجسين الأيمن والأيسر لون أسود
- عندما يكون اسفل المجسات الثلاث لون أبيض
س/ اذكر طرق بناء الروبوت متتبع الخط ؟
الطريقة الأولى : الروبوت متتبع الخط ذو المجسين ( الترانزستور و المقارن التماثلي)
الطريقة الثانية / الروبوت متتبع الخط ذو الثلاثة مجسات باستخدام المقارن.
س/ اختر الاجابة الصحيحة :
1- من طرق بناء الروبوت متتبع الخط الأسود:
أ. ذو المجسين باستخدام الترانزستور ب. ذو المجسين باستخدام المقارن
ج. ذو الثلاثة مجسات باستخدام المقارن د. جميع ما سبق.
2- جميع ما يلي يعتبر صحيح لاستخدام اللون الأسود في الروبوت متتبع الخط ما عدا:
ا- يمتص الأشعة ب - تحديد المسار ج. التوقف د. عكس الأشعة
3- جميع ما يلي يعتبر صحيح لاستخدام اللون الأبيض في الروبوت متتبع الخط ما عدا:
ا- يمتص الأشعة ب - تحديد المسار ج. التحرك د. عكس الأشعة
س/ وضح مكونات مخطط الدارة الإلكترونية للروبوت متتبع الخط الأسود باستخدام الترانزستور؟ على الرسمة
س/ حدد كلاً من المدخلات والمخرجات والعمليات على الرسمة أعلاه ؟
1- المدخلات / وهي عبارة عن المجسات وتعلم بالأشعة تحت الحمراء IR مرسل ومستقبل
3-لماذا يوصل مستقبل الضوء في حالة انحياز عكسي؟ حتى يعمل كمفتاح مغلق
4-ماذا يحدث عندما يكون أسفل المجسين أرضية سوداء؟ يتوقف الروبوت عن الحركة
2-عندما ينحرف الروبوت جهة اليمن فان:
3-وظيفة الترانزستور الأول في دارة الروبوت :
4- وظيفة الترانزستور الثاني في دارة الروبوت متتيع الخط الأسود:
أ- يعمل كمضخم للتيار ب- يعمل كمفتاح ج- يعمل كمضخم للجهد د-كمفتاح الكتروني
5- من مخرجات النظام في الروبوت متتبع الخط الأسود :
7-في الدارة الالكترونية للروبوت متتبع الخط الاسود يوصل مع المحرك:
أ-ثنائي عادي ب- ثنائي ضوئي ج - مقاومة ثابته د-مقاومة متغيرة
9-عنصر إلكتروني يتحكم بدرجة حساسية المجسات :
أ-ثنائي عادي ب- ثنائي ضوئي ج - مقاومة ثابته د-مقاومة متغيرة
س/ وضح أهمية استخدام المقارنات في الدوائر الإلكترونية ؟
ثالثاً: المخرجات:
رابط فيديو يشرح تحليل دارة الروبوت متتبع الخط الأسود باستخدام المقارن -- اضغط هنا--
هو عنصر : 3-تحتوى دارة المقارن التماثلي عل 4 مقارنات منفصلة
4-لتفادي عيوب الروبوت متتبع الخط ذو المجسين لباستخدام المقارن نستخدم .3 من المجسات مما يتطلق إضافة معالج أردوينو
س/ وضح مفهوم السبرانية(cybernetics)؟
- تزويد خصائص التفكير البشري.
- آلة تحمل ذكاء الإنسان.
- القدرة على تعلم أي شيء والاستنساخ.
- القدرة على الاستنتاج.
- القدرة على استخدام اللغة.
- القدرة على تكوين الأفكار الأصلية.
لا يحتاج الروبوت إلى توصيل مباشر بمصدر تغذية خارجي.
- ضعفها ويتخذ الخطوات التالية:ً
- بطارية قابلة للشحن ، يكتشف ذاتيا ( يطلب اعادة شحنها أو يتجه الروبوت مباشرة إلى أقرب مقبس كهربائي ).
- خلايا كهروضوئية هناك روبوتات مزودة بخلايا كهروضوئية تتغذى بالطاقة الكهربائية المستمدة من الشمس.
سلسلة (جنزير) – السيقان والأرجل –العجلات
س/ ما سبب اختلاف شكل الروبوتات؟
الظروف التي سيعمل فيها. –السبب/ حسب المهمة المنوطة بالروبوت
س/ ما أهمية المحركات في الروبوت؟
س/ ما هي أنواع المحركات المستخدمة في الروبوتات؟
المحركات المستخدمة في الروبوتات:(محركات كهربائية : الأكثر استخداما. الهواء المضغوط ). – المواد الكيميائية –روبوتات تعمل: بالكهرباء
س/ ما هي المهام التي أصبح الروبوت قادرا بعد التطورات الأخيرة في القرن العشرين؟
2- لقياس قوة الدولة الصناعية ً مستوى تطور الروبوتات معيارا.
3- المنافسة الاقتصادية لمصلحة الدول الأكثر معرفة واستخداما للروبوتات.
4- حققت تقدما سريعا ً بدأت تدخل شتى مجالات الحياة. – .
س/ عدد بعض المجالات التي يستخدم فيها الروبوتات؟
- مجال الطب: إجراء العمليات الجراحية، مثل: الروبوت دافنشي.
- مجال الفضاء: استكشاف الفضاء، مثال /
- الروبوت( Robonaut)روبوت يستخدم في مجال الفضاء، يشبه الانسان يقوم بدور مساعد لرائد الفضاء.
- العربتين الروبوتيتين ( سبيريت - اوبورتونيتي ): في استكشاف كوكب المريخ
- المجال العسكري: مثال
- الروبوبوتPackBots هو روبوت يستخدم في المجال العسكري، يقوم باستكشاف القنابل وتفجيرها.
س/ ما هي التصورات المستقبلية لتطور التطبيقات الروبوتية؟
- انتاج الروبوت المتكامل.
- قادر على تحسس المحيط الذي يتحرك ضمنه، والتعلم منه، والتأقلم معه.
- التصرف حسب الشروط المستجدة.
- استنتاج ما يجب عمله وفق المعطيات التي يتحسسها.
- استخدام شبكات الأعصاب في عملية التحكم بالروبوت.
- محاكاة الدماغ البشري و آلية عمله.
- القدرة على التعلم من أمثلة سابقة.
- التأقلم مع الظروف والمستجدات.
- يتوقع العلماء أن تنتشر في المستقبل القريب الروبوتات الذكية التي يطلق عليه "روبوتات بشرية
- روبوت يصعد درج – منها: (روبوت يقود فرقة موسيقية Humanoid Robots"هيومانويد ويتجاوز العقبات)
س/ اذكر ثلاثة من الآفاق المستقبلية لعلم الروبوت؟
- روبوتات بشرية يصعد الدرج ويتجاوز العقبات
- روبوت يعزف سيمفونية
- روبوتات حشرات للتجسس
س/ ما مميزات الروبوت متتبع الخط ذي الثلاثة مجسات باستخدام المقارن؟
يعمل بالنظام الرقمي - يتوقف اذا كان اسفل المجسين لون (أسود) أو أسفل المجسات الثلاث لون( أبيض)
س/ اكمل الجدول التالي :
- تغيير قيمة المقاومة المتغيرة
- وضع ثقل مناسب
- استخدام بطارية جهدها أقل من7فولت
س/ علل -خروج الروبوت البسيط ذو المجسين عن المسار؟
السبب/ السرعة العالية - المسار معقد.
س/ علل- اهتزاز الروبوت البسيط بشكل مستمر أثناء السير.
السبب/ تأخر استجابة الترانزستوريين أثناء الفصل والوصل.
س/ اذكر بعض الجهود العربية في مجال الروبوت؟
- الروبوت (ريم) مصمم لمساعدة الناس
- روبوت ابن سينا ناطق باللغة العربية
- مترو دبي الآلي
س/ أكمل الجدول الآتي بالنسبة لدور الروبوت؟
