أربعة مهندسين مواطنين يسعون لإنجاز روبوتات لاسلكية تلعب كرة قدم

روبوتات تطفئ الحرائق وأخرى لتنظيف المنازل وثالثة لحفز الهجن على المضي قدما في السباق، وغيرها الكثير من الأنواع التي تم ابتكارها مؤخرا والتي تدعو إلى الكثير من الدهشة والإعجاب.. فعالم الروبوتات بات يزدهر في الآونة الأخيرة لدرجة أنه يكاد يحل محل الإنسان في أداء الكثير من المهام والوظائف الحياتية على مختلف أنواعها. أربعة مهندسين إماراتيين هم، سعيد الكعبي وسعد العامري وأحمد الكعبي وغانم الشبلي، قد أنهوا مؤخرا دراستهم في جامعة الإمارات العربية المتحدة قسم الهندسة الكهربائية بعد أن عاشوا سنة دراسية كاملة يطبقون ما تعلموه خلال سنوات دراستهم في “تصميم نظام اتصال لاسلكي خاص بروبوتات تلعب كرة القدم” ليكون واحداً من الأنظمة الجديدة الذي بات يتجه نحو إيجادها بعض الطلبة في جامعات الدولة، ليحظوا بفرصة المشاركة والفوز بمسابقات عالمية خاصة بتكوين فريق أو فريقين ينطوي كل منهما على خمسة روبوتات تتنافس في لعبة كرة القدم. روبوت كامل وعلى الرغم من أن فريق المهندسين الأربعة لم يصل إلى هذه المرحلة من إنجاز روبوت كامل قادر على لعب كرة القدم، لكنهم استطاعوا بنجاح أن يصمموا نظاماً للاتصال بين الحاسب الآلي المركزي وعدد من الروبوتات المراد الاتصال والتحكم بها في الآن نفسه.. عن ذلك يقول المهندس سعيد الكعبي “بما أن جامعة الإمارات العربية المتحدة تنوي المشاركة في المستقبل القريب بفريق من الروبوتات الصغيرة التي تلعب كرة القدم من غير أن يتدخل الإنسان في توجيهها، ولبناء مثل هذا الفريق نحتاج لدمج عدة تقنيات وتخصصات مثل نظريات التحكم وعلم الميكانيكا وخطة اللعب والبرمجة وأنظمة الاتصالات وغيرها الكثير، ما يتطلب جهدا ووقتا طويلا نسبيا، ونظرا لصعوبة دراستنا ووجود مساقات أخرى تحتاج منا إلى تركيز وجهد أيضا، فلم نتمكن من الخوض في جميع هذه التقنيات والخروج بالشكل النهائي للروبوت. يفتقد النظام اللاسلكي وفي ذات الوقت تغلبنا على واحدة من أهمها وهي نظام الاتصال اللاسلكي الذي صممناه ليرسل الأوامر من الحاسب المركزي فتعرض على شاشة صغيرة “LCD” كبديل استعضنا به عن الروبوت لنختبر من خلاله نجاح النظام من عدمه”. ويشرح سعد العامري مكونات النظام، والذي يعد مشروع تخرجهم في الجامعة واستغرق منهم فصلين دراسيين متواصلين، قائلاً: حاولنا أن نصمم المشروع “النظام” بحيث يكون قريبا جدا من النظام الحقيقي المتبع في مسابقات (Robocup)، ويشتمل النظام بدوره على جانبين رئيسيين: الأول منهما يتعلق بجانب البرمجة المتعلق بالبروتوكول المتبع للتواصل بين الحاسب المركزي والمحطات الأخرى “بمثابة الروبوتات”، وجانب آخر يتعلق ببناء خمس محطات كل منها مكونة من وحدة اتصال تدعى (RF module) ومعالج صغير يسمى ميكروكونترولر، وشاشة عرض صغيرة بالإضافة إلى عارض أرقام. وعن خطوات العمل والدراسة النظرية الأولية للمشروع يوضح المهندس أحمد الكعبي: بعد أن اقترح علينا قسم المشاريع في الجامعة المشروع، وقمنا بتكوين الفريق الذي سيقوم به جلسنا مع الدكتور محمد عبد الحافظ “الاستاذ المساعد بقسم الهندسة الكهربائية”، والمشرف على المشروع ليشرح لنا فكرة الروبوت الذي يلعب كرة القدم والتقنيات التي يحتاجها وما قام به الطلبة الذين سبقونا لنستفيد من خبراتهم ولا نكرر ما قاموا به بل نأتي بما هو جديد، حيث قام هؤلاء الطلبة بعمل روبوت يلعب كرة قدم يحتوي على الأجزاء الميكانيكية اللازمة ويفتقد إلى نظام لاسلكي يبرمجه ويسير وفقه إذ يتطلب تشغيله الضغط على زر في هيكله وهنا حددنا ما وجب علينا فعله، هو إيجاد هذا النظام الذي يتحكم بالروبوت عن بعد، على إثر ذلك قمنا بعمل دراسة جدوى وبناء خطة عمل مدروسة ومنظمة قسمنا خلالها العمل على عدة مراحل متنبهين لموضوع الزمن الذي نبتغي الاستفادة منه إلى أقصى حد ممكن”. وحدة التحكم ويضيف المهندس غانم الشبلي موضحاً “درسنا بداية التصميم الميكانيكي للمشروع السابق “الروبوت” وهو الجزء الملموس من المشروع، وينطوي على القطع والأجزاء التي يتكون منها والتقنيات التي استندوا عليها، وكذلك تلك التي تشابهها من قبل طلبة جامعات أوروبية لنستفيد من خبراتهم ونرسم ونبني تصميما ميكانيكيا يحاكيهم ويختلف عنهم ومن ثم درسنا نظرياً أنظمة الاتصالات التي استخدموها واخترنا من بينها ما يناسبنا، وفي ذات الوقت كان البحث جاريا حول لغة البرمجة التي نحتاجها مسترجعين ما تعلمناه في دراستنا خلال السنوات الماضية، وحددنا كذلك نوعية وحدة التحكم المعروفة بالميكروكونترولر المناسبة لمشروعنا” ويؤكد: الشبلي: بعد عملية البحث النظرية المكثفة التي عاشها المهندسون الأربعة والمشرف على مشروعهم، وحسبوا تكلفة المشروع، فقد اتجهوا إلى جهة تدعمهم ليجدوا من الجامعة وهيئة مياه وكهرباء أبوظبي الدعمين المادي والمعنوي، لينطلقوا في ضوء ذلك لشراء القطع من الأسواق المحلية والعالمية، حتى يدرسوها ويتعرفوا عليها ويختبروا آلية تشغيلها فالأمر ليس بالسهل، ومن ثم يصلوا بعضها بالآخر ويبرمجوا ما يحتاج إلى برمجة. ولتبسيط فكرة النظام الذي نجح في بنائه الطلبة أفادوا أنه يتطلب وجود كمبيوتر أو حاسب آلي مركزي تم تزويده ببرنامج قاموا ببرمجته بلغة برمجة تدعى (visual basic) لتوليد وإرسال الأوامر للروبوت المستعاض عنه بشاشة العرض، حيث تصل هذه الأوامر أولاً إلى وحدة اتصال رئيسية (RF) التي هي بمثابة جهاز إرسال واستقبال في ذات الوقت تتصل بالحاسب بشكل سلكي وتتصل بنظام لاسلكي بوحدة اتصال (RF) أخرى موجودة داخل الروبوت تصل إليه الأوامر لاسلكيا ضمن تردد معين، ومن ثم تحول هذه الأوامر إلى وحدة التحكم المتصلة بها داخل نفس الروبوت المعروفة بالميكروكونترولر فيحللها وفق برنامج آخر قمنا ببرمجته خصيصاً لأجله ليقوم في ضوئه بتوجيه الروبوت لأداء الحركة المطلوبة، ولتعذر وجود روبوت يطبق عليه هذا النظام أتينا بشاشة عرض لتحل محله يظهر عليها الأمر الذي ينبغي للروبوت القيام به بشكل مكتوب، مع الأخذ بعين الاعتبار أن جهاز الحاسوب ووحدة الاتصال نفسها لم يبرمجا للتواصل مع روبوت واحد فحسب بل مع عدة روبوتات في نفس الوقت أو وحدات اتصال أخرى ولا يحتاج الحاسب الآلي الانتهاء من التراسل مع وحدة حتى ينتقل إلى أخرى فالتخاطب موجود مع كل الوحدات معا. صعوبات ومعوقات أجمع المهندسون على وجود بعض الصعوبات والمعوقات التي واجهتهم في تطبيقهم للمشروع وما اتبعوه في معالجتها مثل عملية برمجة شاشة العرض “LCD”، حيث إن هذه النوعية من الشاشات يتطلب برمجة من نوع لم يسبق لهم تجربته من قبل، ما دعاهم إلى قضاء وقت وجهد كبير في دراسة هذا النوع من الشاشات والتعرف على خصائصه والبحث عن البرمجة المناسبة له، مستعينين في ذلك ببعض الخبرات التي يمتلكها أعضاء هيئة التدريس بقسم الكهرباء للتغلب على الكثير من المشاكل التي واجهتهم خلال المشروع، بالإضافة إلى أنهم في بداية المشروع كانوا يرغبون في تركيب جهاز الاتصال اللاسلكي بأحد الروبوتات، ولكن نظراً لضيق الوقت المحدد لإنجاز المشروع وبتوصيات من وحدة إدارة المشاريع، تم الاستعاضة بوسائل أخرى لاختبار كفاءة المشروع المنجز.