ذراع آلية مبسطة بلمسات عبدالله ويوسف الحمادي

دفعهما انبهارهما بمدى اعتماد مصانع أوروبا على الروبوتات إلى محاولة محاكاتها، كانت رحلة علمية تلك التي شاهدا فيها أذرعاً آلية ضخمة تعمل بدقة متناهية في صياغة المستقبل عبر فك وتركيب قطع صغيرة تستعمل كوسائط نقل بيانات، من تلك الرحلة عادا بفكرة إنجاز شيء مميز، يد روبوتية إماراتية. عبدالله عيسى الحمادي ويوسف حسن الحمادي طالبان في كلية التقنية العليا في أبوظبي ويهمان للتخرج قريباً من قسم الهندسة الإلكترونية بدرجة الدبلوم العالي ، وقد اختارا لمشروع تخرجهما ابتكار ذراع آلية مبسطة ومتعددة الأغراض والخصائص أطلقا عليها اسم “روبو” يتحدث عبدالله عنها وعن تنفيذها فيقول: “ لا شك في أن الأذرع الآلية موجودة في الأسواق والمصانع العالمية على نطاق واسع ومتطور ومعقد ، والجديد الذي أتينا به هو محاولة تبسيطها باستخدام تقنيات مبسطة وأدوات غير مكلفة لنخرج بروبوت أو ذراع آلية تقوم بعدة وظائف وبكفاءة عالية “. ويتابع :” الشرارة الأولى للروبوت كانت نتيجة ذهابي وزميلي يوسف في بعثة علمية إلى ألمانيا اصطحبتنا فيها شركة استثمار التكنولوجيا المتطورة “آتيك “ مع مجموعة من الطلاب لنزور عدة مصانع متطورة لديهم ومنها مصنع أشباه الموصلات لديهم ونتعرف على التقنيات الحديثة التي يستخدمونها في صناعاتهم فلاحظنا اعتمادهم شبه الكلي على الروبوتات المتطورة والأذرع الآلية الضخمة التي تتسم بالتعقيد في تصميمها ومبدأ عملها وفي هذه اللحظة بدأنا نفكر في محاكاة تلك الأذرع الآلية بنظام وتقنية جديدة أكثر بساطة وأقل تكلفة دون أن يؤثر ذلك على أدائها المتقن “ مراحل الصناعة يشرح عبد الله مراحل وأدوات صنع الذراع الآلية ويقول :” استغرق تصميم الذراع وقت طويل جداً حيث تطلب البحث والدراسة بشكل كامل عن طرق وأساليب عمل وتطوير الأذرع الآلية التي كان معظمها معقدا ومكلفا مما توجب علينا التفكير والتمحيص في طبيعة الأدوات التي نحتاجها لنجعلها أبسط وأرخص مما هو عليها ، حتى قررنا صناعتها من مادة “الأكريليك” وهي مادة خفيفة وصلبة وسهلة التشكيل مقارنة بحجمها وتم قصها في أماكن خاصة بواسطة الليزر ولإضافه قدرة تحمل إضافية للمادة قمنا بتصميمها بشكل مربعي بحيث يتوزع الضعط بشكل منتظم على المساحة المطلوبة ومن ثم درسنا بشكل مكثف نوعية المحركات التي نحتاجها بحيث تتسم بالخفة والقوة وسهولة الاستخدام ، حتى وقع اختيارنا على محركات السيرفو التي تحتوي على محرك ومجموعة من المسننات بالإضافة إلى جهاز تحكم داخلي ، وتتميز هذه المحركات بصغر حجمها وخفة وزنها والقدره التحملية العالية التي نحتاجها ، وبما أن هذه المحركات احتوت على جهاز تحكم داخلي فكان من السهل التحكم بها بواسطة جهاز تحكم مركزي . “ ويتناول يوسف الحمادي طرف الحديث فيقول عن الأدوات التي استخدماها في صناعة الذراع:” تحتاج الذراع لقاعدة صلبة مركزية قمنا بتصميمها وصناعتها من الألمنيوم نظراً لصلابته وسهولة تطويعه مستعينين بذلك بمهاراتنا ومعلوماتنا الميكانيكية والعمل المتواصل لمدة ما يقارب الأسبوعين في الورشة الميكانيكية ، وقد حصلنا خلالها على دعم ونصح مستمر من المشرفين “. الجهات المستفيدة ويلفت المبتكران يوسف وعبد الله إلى أن المستفيدين من هذه الذراع هم فئة كبيرة من الناس خصوصاً في المصانع ( مصانع السيارات واللحام وغيرها مما يتطلب عمل روتيني سريع) ومراكز نقل وتخزين الحاويات ( مما يتطلب نقل وتحريك أجسام ثقيلة بشكل متكرر) والمختبرات (التي تتطلب عمل دقيق وحساس) ويمكن أيضاً استخدامها في قطاع التعليم كأداه تعليمية مفيدة لمجموعة من التخصصات حيث إنها تضم قسما كهربائيا والكترونيا وميكانيكيا وبرمجة في جهاز واحد متكامل . صعوبات وإصرار وفي سياق حديث المبتكرين عن الصعوبات التي واجهتهما أشارا إلى أن اختيار الماده الرئيسة للذراع كانت من أكبر التحديات التي واجهتهما مما تطلب منهما الكثير من البحث واجراء العديد من الاختبارات على عدة مواد كالخشب والألمنيوم والأكراليك حتى اختارا المادة الأخف والأقوى للذراع ، كما كان اختيار التصميم للذراع تحد ثان استغرق وقتاً طويلا بدآه بالرسم على الورق ومن ثم على الحاسوب وقعا خلال ذلك بكثير من الأخطاء وإعادة المحاولة حتى وصلا إلى التصميم المثالي ، التحدي الثالث برز في طريقة استخدام المحركات ومكانها المناسب في الذراع التي تمنحها القدرة على العمل بفاعلية ولا تؤثر بوزنها على الذراع علماً أنه توجب عليهما وضع محركين في نقطه الحركه الأولى للذراع لأن الضغط على تلك النقطة كان عاليا ولم يتمكن محرك واحد من التحكم بها وبعد محاولات عدة تمكنا من تشغيل المحركين معاً دون التأثير على الذراع أو تعريضها للكسر نتيجة حدوث اختلال بين المحركين ولو لدرجة واحدة بالإضافة إلى أن قاعدة الذراع كانت حساسه أيضاً حيث توجب عليها أن تكون صلبة وثقيلة كفاية وفي الوقت ذاته خفيفة الوزن فقاما بتصميم وبناء القاعدة بالكامل من مادة الألمنيوم وأضافا مساند بلاستيكية صغيرة لزيادة ثبات الذراع والتقليل من حركة القاعدة الأساسية حيث أن الجزء الدوار الرئيسي من الذراع كان ضعيف نسبياً ولم يكن يتحمل وزن الذراع مما أدى إلى تصميم مساند دواره خاصة ( ball baring) لتتحمل وزن وضغط الذراع دون التأثير على حركة الذراع الدئرية. عناية بالبساطة وبما أن البساطة كانت هدفهما الأول فقد ترجماها من خلال تصميم وبناء جهاز تحكم بسيط وفعال في نفس الوقت ، بحيث يكون التحكم سهلا حتى لمن ليس لديهم خبره في الأذرع الآلية ، فدرسا طرق التحكم الممكنة والتصميمات الداخلية لها وبناء على ذلك قاما بتصميم وبناء جهاز تحكم كامل بسيط . أما محركات السيرفو فقد احتاجت نظاما فريدا للطاقة لذلك صمما دوائر كهربائية خاصة بها ضمنت توصيل الطاقة الكهربائية بشكل آمن وسليم للمحركات. أراد المبتكران للذراع الآلية أن تجمع بين طريقتين في تشغيلها إحداها يدوي والأخرى آلي أما التحكم اليدوي فاحتاج إلى جهاز تحكم مركزي استخدما فيه جهاز تحكم متعدد الاستخدامات وعدلاه وطوراه ليناسب احتياجاتهما ، ومن أجل التحكم الآلي للذراع التي كانت بسيطة نسبيا لم يحتاجا فيها إلى جهاز تحكم مخصص للسيرفو وبرنامج ملحق معه ، وكانت طريقة التحكم الآلي معتمدة على التعليم والحفظ ، حيث يقوم البرنامج بحفظ الخطوات التي يقوم بها المستخدم وتكرارها بشكل دائم ومستمر. تطوير متواصل يؤكد عبد الله ويوسف على أن تشغيل الذراع الآلية بسيط جداً ويتم باستخدام الكمبيوتر ولا يشترط لذلك كمبيوتر خاص بل يكفي تحميل البرنامج الخاص بالتحكم الآلي عليه ، أو التحكم اليدوي فيتم بواسطه جهاز التحكم اليدوي المصنوع للذراع نفسها. وعلى صعيد آخر لم ينكر المبتكران أن صناعة الأذرع الآلية منتشرة عالمياً وتفضلها كبريات الشركات والمصانع ولكن لم يسبقهما في ذلك أحد من قبل على الأقل على مستوى الدولة إلى جانب تميزها بست نقاط حرة أي أنها تتحرك بست مفاصل مختلفة (بما فيها المقبض) المستخدم في التحكم الآلي أو اليدوي ، علاوة على انخفاض التي وصلت إلى 2400 درهم تضمنت مصاريف جانبية متعلقة بالبحث والدراسة هذا يعني أنهما قادران على بناء نماذج منسوخة عنها بـ700 درهم فقط . لا يقف طموح عبد الله ويوسف حسن عند هذا الحد فإن ما وصلا إليه في هذه الذراع الآلية فتح لهما آفاقا جديده لتطويرها حيث لا يزالا عاكفين على تطويرها حتى اللحظة وذلك لجعلها أكثر عملية وتحملا ودقة وسرعة ، بالإضافة إلى أنهما يفكران في إضافة بعض المجسات الآلية لتتمكن الذراع من تخطي العقبات آليا وإيقاف عملها آليا أيضاً عند حدوث أي خطأ فيها . وأضافا إلى ذلك :” نطمح بتطوير الذراع وجعلها تتحرك بعجلات ونضيف عليها بعض المجسات والكاميرات بحث تتحول الى ما قد يسمى بروبوت آلي متحرك يمكن استخدامه في المواقع الخطرة والبعيدة والتحكم فيه عن بعد باستخدام التواصل اللاسلكي لكن ذلك كله يتطلب الكثير من الدراسة والجهد والمال. “ وقد شارك المبتكران بالذراع الآلية في برنامج “طموحات شباب” والذي يبث على قناة الشارقة الفضائية بالإضافة إلى المشاركة في مسابقة “جمعية المهندسين الكهربائيين والإلكترونيين” في الإمارات(IEEE) في شهر مايو الماضي من هذا العام .