نرم افزارهای طراحی ربات | Robot Design

به دلیل رشد و پیشرفت تکنولوژی در تمامی رشته ها، فراگیری نرم افزارهای تخصصی مربوط به هر رشته لازم و ضروری است، رشته مهندسی رباتیک نیز از این قاعده مستثنا نیست و افراد برای این که بتوانند در آینده بازار کار خوبی را به دست آوردند، لازم است نرم افزارهای تخصصی رشته مهندسی رباتیک را یاد بگیرند؛

رشته مهندسی رباتیک یکی از رشته های جدید و تازه به وجود آمده است که در ایران طرفدارای بسیاری دارد. رشته رباتیک قدمت زیادی ندارد و حدود 15 سال پیش به وجود آمده است، مهندسی رباتیک از شاخه های میان رشته ای به حساب می آید. به این معنی که، ارتباط زیادی بین رشته های مهندسی برق کنترل، مهندسی مکانیک طراحی جامدات و مهندسی کامپیوتر گرایش نرم افزار دارد؛

پیش از این و در مقاله دیگری به معرفی این رشته به طور کامل پرداخته بودیم که لازمه اول اون رو مطالعه کنید، در این جا قصد داریم با نرم افزارهای طراحی ربات شما رو آشنا کنیم؛ {دروس مرتبط در مدرسه دیزاین: معرفی رشته طراحی ربات | معرفی رشته هوش مصنوعی}

طراحی یکی از بخش های ضروری رباتیک است، در این مقاله به این موضوع خواهیم پرداخت که از چه نوع نرم افزار طراحی ربات باید برای طراحی (ظاهر فیزیکی و ساختار مانند پاها، دست ها، صورت و غیره) هر رباتی استفاده کنید. شما می توانید از این نرم افزار برای ایجاد قطعات مکانیکی استفاده کنید. اگر از این نرم افزار استفاده می کنید، می توانید قبل از ساخت ربات دنیای واقعی ایده روشنی دریافت کنید و بسیار مفید و مقرون به صرفه و عملی است. طراحی رباتیک تا حدودی پیچیده است زیرا اجزای الکتریکی و الکترونیکی باید با طراحی ساختار هر ربات مطابقت داشته باشد؛

نرم افزارهای تخصصی این حوزه بسیار زیاد است، اما بهتر است از نرم افزارهای مشهور و مهندسی استفاده کنید. از جمله نرم‌افزارهای تخصصی در رشته مهندسی رباتیک  عبارتند از:

• Webots
• RobotWork
• Solidworks
• Microsoft Robotics
• Catia
• ADAMS

نرم افزار (Solid Works)

سالید ورک بهترین ابزار طراحی مکانیکی در دسترس در حال حاضر هست، از آنجا که می توان از آن برای نگاه کردن به طراحی ربات شما از زوایای مختلف استفاده کرد. این نرم افزار قادر به نقاشی های دو و سه بعد است. می تواند رفتار فیزیکی مانند استرس، لرزش، دما، کینماتیک، و جریان سیال و غیره را در هر طراحی شبیه سازی کند. 

Solid Works یک نرم‌ افزار ۳ بعدی طراحی مکانیکی است که بر روی ویندوز اجرا می‌شود و توسط شرکت Solid Works توسعه یافته. این نرم‌ افزار اکنون یکی از محبوب ترین نرم‌افزارها در زمینه طراحی ۳ بعدی مکانیکی است.

Solid Works توسط بیش از۸۰۰٫۰۰۰ نفر از طراحان و مهندسان مکانیک به صورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربران Solid Works طیف وسیعی از کاربران خصوصی تا کارخانه‌های بزرگ را در بر می‌گیرند که پوشش دهنده بخش های اعظمی از بازار ساخت و تولید است.

رویکرد Solid Works:
Solid Works یک مدل ساز برای مدلسازی جامدات است که مبتنی بر پارا سالید بوده و از رویکرد پارامتری مبتنی بر ویژگی برای ساخت مدل ها و مونتاژها استفاده می‌کند. پارامتر به ثابت‌های اطلاق می‌شود که مقدار آن ها شکل یا هندسه مدل یا مونتاژ را تعیین می‌کند. پارامترها هم به صورت پارامترهای عددی نظیر طول خطوط یا قطر دایره بوده و هم به صورت پارامترهای هندسی نظیر مماس، موازی، متقارب، هم مرکز و غیره هستند. پارامترهای عددی می‌توانند از طریق استفاده روابط با یکدیگر مرتبط بوده که امکان برآورده ساختن خواسته‌های طراحی را فراهم می‌کند. خواسته‌های طراحی به این معناست که طراح مایل است تا مدل نسبت به تغییرات و به روز آوری‌ها به چه صورت پاسخ دهد.
به عنوان مثال ممکن است که شما بخواهید تا سوراخ در یک قوطی بدون توجه به ابعاد و اندازه‌های قوطی همواره در بالای آن قرار گیرد.سالید ورکز به شما اجازه می‌دهد تا سوراخ را به عنوان یک مشخصه در روی سطح تعریف نموده و بدون توجه به مشخصات قوطی که بعدا معلوم می‌گردد خواسته خود را برآورده سازید.
مشخصات (Features) به عناصر اصلی سازنده قطعات اطلاق می‌شود.مشخصات اشکال و عملیاتی هستند که قطعه را به وجود می‌آوردند. مشخصات مبتنی بر شکل نظیر برآمدگی‌ها (Bosses)، سوراخ‌ها (Holes) و غیره معمولا با یک نقشه دو بعدی یا سه بعدی آغاز می‌شوند.

محیط‌های Solid Works:
نرم‌افزار سالید ورکز دارای ۳ محیط اصلی می‌باشد که عبارتند از: قطعه، مونتاژ، نقشه کشی

قطعه(Part) :
هر سیستم مکانیکی از قطعات و اجزا مختلفی تشکیل یافته‌است.برای طراحی یک مکانیزم به صورت کامل بایستی ابتدا هر یک از اجزا و قطعات آن را به صورت مجزا طراحی نمود. این کار در محیط Part صورت می‌گیرد. نقطه آغاز کار در این محیط یک نقشه(Sketch) دوبعدی یا سه بعدی است که از آن برای ساختن یک شکل خام استفاده می‌شود. در این بخش از نوار ابزار (Feature) بیشترین استفاده صورت می‌گیرد.همچنین در محیط (Part) امکانات مناسبی برای طراحی قالب‌های تزریق پلاستیک، ورقکاری، جوش دادن قطعات و غیره وجود دارد.

مونتاژ(Assembly) :
پس از اینکه قطعات به صورت مجزا در محیط (Part) ایجاد شدند آنها را وارد محیط (Assembly) می نمایند. در اینجا با اعمال قیود خاص توسط دستور (Mate) از نوار ابزار (Assembly) قطعات مجزا را به یکدیگر مرتبط می‌کنند. از جمله این قیود می‌توان به موازی (Parallel)، هم مرکز (Concentric)، عمود (Perpendicular) و یا قیود پیشرفته نظیر قیود ایجاد چرخ دنده یا بادامک اشاره نمود. یکی از امکانات جالب در این محیط امکان ایجاد تسمه برای پولی‌ها است که آن ها را به یکدیگر مرتبط می‌کند.
از دیگر امکانات جالب توجه گزینه تشخیص تداخل (Interference Detection) است که به طراح اجازه می‌دهد تا با بررسی قطعه پس از مونتاژ، تداخل‌های احتمالی را با سایر قطعات تشخیص داده و نسبت به رفع آن اقدام نماید. در این محیط می‌توان با اعمال سرعت خطی و سرعت زاویه‌ای و همچنین شتاب ثقل، عملکرد مکانیزم را برآورد نموده تا تقریبی از کار مکانیزم به دست آید.

نقشه کشی(Drawing) :
در این محیط می‌توان اقدام به طراحی نقشه‌های دو بعدی نموده و یا از قطعات و مکانیزم‌هایی که در دو محیط قبلی ساخته شده‌اند استفاده نمود. قابلیت‌های متعدد این محیط یک تخته رسم الکترونیکی را برای کابر به ارمغان می‌آورد که به راحتی می‌تواند هر گونه ترسیمی را به شکل دلخواه و بدون مشکلات استفاده از راپیدوگراف و غیره در کوتاهترین زمان انجام دهد. از جمله قابلت‌ها می‌توان به اندازه گذاری خودکار نقشه‌های ایجاد شده از روی قطعات، تعیین نوع هاشور برای سطح مقطع با توجه به جنس قطعه، تعیین نوع خطوط و غیره اشاره کرد.

نرم افزار های آموزشی الکترونیک

* نرم افزار ادیسون
این نرم افزار یک برنامه شبیه سازی مدارات الکترونیکی به صورت واقعی و سه بعدی می باشد که می توانیم بیشتر قطعات الکترونیکی از جمله باطری و سیم لامپ سلف و مولتی متر و آمپر متر و …… را همانند محیط واقعی و به صورت سه بعدی در مدار قرار داده و نتیجه را نیز به صورت سه بعدی تماشا کنیم و جریان و ولتاژ و دیگر مولفه های الکترونیک را نیز در صفحه دستگاه های اندازه گیری تماشا نماییم . این نرم افزار طرفداران بسیاری داشته و توانسته رضایت اکثر علاقمندان به الکترونیک را به خود جلب نماید.

امکانات نرم افزار
* شبیه سازی آزمایشگاه ۳ بعدی الکترونیک
* طراحی مدارات کاربردی
* تست و راه اندازی مدارات
* محیطی ساده و جزاب
* افکت های صدای جالب برای المانها
* داشتن دستگاه های اندازه گیری و تولیدکننده
* نرم افزارElectronic Work bench
این نرم افزار برای شبیه سازی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی به کار می رود. ویژگی مهم این نرم افزار سادگی استفاده از آن است. همچنین تا حد امکان خروجی شبیه سازی ها در این نرم افزار ملموس است. به این معنا که با وجود امکان تهیه نمودارهای پیچیده از خروجی ها، می توان نتیجه شبیه سازی را به صورتی که در دنیای خارج می بینیم هم نمایش داد.

* نرم افزار AltiumDesigner
AltiumDesigner یا همان PROTEL DXP نرم افزار قدرتمندی است که برای پیاده سازی شماتیک ، طراحی PCB و آنالیز مدارهای آنالوگ و برخی مدار های دیجیتالی طراحی شده است. یکی از مزایای این نرم افزار دسته بندی مناسب کتابخانه ها به نحوی است که با صرف زمان کوتاهی قطعه مورد نظر را خواهید یافت. آنالیز مدارهای آنالوگ در پروتل، توسط تحلیل گر پی اسپایس انجام می شود. محیط طراحی PCB در پروتل، به دلیل داشتن کتابخانه هایی کامل و بدون نقص معروف است و این امر سبب رفاه بیشتر کاربر در حین طراحی انواع PCB با این نرم افزار، خواهد شد. در این نرم افزار امکان شبیه سازی و کد نویسی برخی از FPGA ها نیز فرآهم شده است که زمان طراحی و پیاده سازی را حداقل می کند. ورژن جدید این نرم افزار حرفه ای دارای تحولات و پیشرفت های زیادی بوده که کار شما را برای طراحی نسل های بعدی مدارات الکترونیک بسیار ساده کرده است . Altium Designer توانسته است که طراحی شما را از لحاظ نرم افزاری و سخت افزاری به صورت یک پارچه در آورده و شما بتوانید مراحل طراحی خود را به سادگی انجام دهید.

امکانات ویژه ای به این نسخه از نرم افزار افزوده شده که شامل افزایش لایه های طراحی مکانیکی ،‌کلاسهای جدید و پیشرفت های باورنکردنی در هوش مصنوعی این نرم افزار می باشد . هوش مصنوعی در این نرم افزار به قدری تقویت گشته که شما بدون هیچ مشکلی می توانید طرح های خود را به سرعت طراحی و اشکال زدایی کرده و آن ها را هر چه نزدیکتر به استانداردهای جهانی کرده و از دیگر مهندسین و متخصصین این زمینه کاری پیشی بگیرید.

نرم افزار Proteus

نرم افزار Proteus یکی از نرم افزار های مطرح در زمینه شبیه سازی و تست مدارات الکترونیک می باشد ، شما در این نرم افزار می توانید مدار خود را تست کنید و بعد از رفع اشکالات احتمالی برای آن pcb طراحی نمایید. در حقیقت ۹۰% کارایی بالای این نرم افزار در شبیه سازی IC های قابل برنامه نویسی یا همان میکروکنترلر ها از جمله میکرو کنترلر های AVR می باشد . تمامی افرادی که کمی با الکترونیک آشنا باشند این نرم افزار را به خوبی می شناسند و نیازی به معرفی ندارد . نرم افزار Proteuse دارای ۲ بخش می باشد . بخش اول طراحی مدار ها و شبیه سازی آن و بخش دیگر طراحی پشت فیبر برای مدار ها.

ویژگی های اصلی نرم افزار :
– شبیه سازی مدارات میکرو کنترلری در سطح بسیار حرفه ای
– دارا بودن کلیه المان های اندازه گیری واقعی نظیر اسیلوسکوپ ، سیگنال ژنراتور ، ولت متر ، امپر متر و…
– کتابخانه های قدتمند و دارار بودن کلیه قطعات الکترونیک
– امکان طراحی pcb برای مدار شبیه سازی شده بدون نیاز به تغیر دادن مدار
– امکان دیباک کردن برنامه ها و اجرای خط به خط آنها در میکرو کنترلر
– قابلیت چک کردن و رفع کردن خطاهای موجود در محیط pcb ، نظیر فاصله ی بین تراک ها ، تناسب پکیج های pcb و…
– قابلیت چک کردن و رسم قطعه ی جدید
– توانایی تغییر دادن مشخصات محیط ۳d ( تغییر رنگ ، اندازه ، ذخیره ی فایل با پسوند های مختلف )
– توانایی در یافت فرمت IDF برای نرم افزار Solidworks
– سازگاری با انواع زبان های اسمبلی
– سازگاری کامل با انواع میکروکنترولر ها
– قابلیت ذخیره سازی به صورت عکس
– سازگار با بیشتر کامپایلر ها و اسمبلرها
– شناسایی و به روز رسانی آخرین قطعات و مدارات روز دنیا
– هماهنگی کامل نرم افزار برای آزمایش کدهای نوشته شده در زبان اسمبلی
– وجود بیش از ۸۰۰۰ قطعه الکترونیکی در نرم افزار
– استفاده آسان از نرم افزار
– امکان پرینت مدارات
-پشتیبانی از آی سی سری ARM در لایسنس جدید

نرم افزارهای برنامه نویسی

ROBOTPROG

برنامه مجازی robotoprog، نرم افزاری برای آموزش و یادگیری برنامه نویسی است و نخستین بار در ژانویه ۲۰۰۵ منتشر شد.

برنامه شامل مثال های مختلفی است که راهنمای خوبی برای شروع برنامه نویسی است مانند:
– به سمت دیوار رفتن ربات
– به سمت گوشه رفتن ربات
– به خانه اول زمین رفتن ربات
– به سمت نزدیک ترین دیوار رفتن ربات
– در مسر مربعی حرکت کردن ربات
و …
به کمک این برنامه ها کاربر برنامه نویسی ساده را می آموزد.

همراه برنامه خود آموزی است که نوشتن و اجرا کردن برنامه، نوشتن جهت و موقعیت یابی و subrotine، متغیرها، عبارات عددی، حلقه ها و … را به همراه تصاویر و متن کاربردی آموزش می دهد.
برنامه نویسی میکروکنترلرها

CodeVisionAVR

CodeVisionAVR یک نرم افزار تخصصی برای رشته های برق و کامپیوتر (گرایش سخت افزار) می باشد. در واقع این نرم افزار یک کامپایلر برای زبان برنامه نویسی C می باشد که برای برنامه نویسی میکروکنترلر های AVR از آن استفاده می شود. این برنامه محیط برنامه نویسی و کامپایل کردن برنامه نوشته شده برای برنامه ریزی میکروکنترلر را برای شما فراهم می کند.
بسیاری از افراد حتی کسانی که رشته کامپیوتر می باشند با این نرم افزار بخوبی آشنا می باشند. آخرین نسخه این برنامه قدرت بسیار بیشتری پیدا کرده است و از طرفی مشکلات قبلی آن برطرف شده است. این برنامه در تمامی نسخه های ویندوز قابل نصب است.

قابلیت های کلیدی نرم افزار CodeVisionAVR 2.05.3 :
کامپایلر زبان C برای میکروکنترلر های AVR
کاملا حرفه ای
یک IDE بسیار عالی برای زبان C
قابلیت نصب در ویندوزهای ۹۵ تا ویستا و ۷، حتی ۶۴ بیتی
و …