ما هو الأردوينو Arduino وما هي تطبيقاته؟

الرّوبوت المتنقّل (mobile robot) هو روبوت قادر على الحركة إمّا على أرجل في محاكاة ميكانيكيّة لحركة المفصليّات أو على عجلات مثل السّيّارات. ويتكوّن الروبوت المتنقل من وحدة تحكّم ومستشعرات ومشغّلات تختلف حسب وظيفته. مثلاً، يحتاج روبوت تفادي الحواجز لحسّاس مسافة أمّا روبوت إطفاء الحرائق يحتاج لمستشعر حرارة.( [1] ويعد «المتحكّم-controller» أحد المكوّنات الرّئيسيّة للرّوبوت. والمتحكم عبارة عن حاسوب يتحكّم بحركة الرّوبوت بالإضافة إلى أنّه مسؤول عن منع تداخل الأوامر ولذلك يدعى بدماغ الرّوبوت. وهناك أنواع كثيرة من المتحكّمات مثل pic وRaspberry Pi وArduino وغيرها. وفي هذا المقال سنتكلم عن متحكّم الأردوينو Arduino وذلك لسهولة استخدامه بالنّسبة للمبتدئين. [2]فما هو الأردوينو وما هي تطبيقاته ؟

ما هو الأردوينو؟

ابتكرت لوحة الأردوينو Arduino ليستخدمها طلّاب الإلكترونيّات في مشاريعهم. حيث تتوفّر هذه اللوحة كمصدر مفتوح يساعد المستخدم على بناء مشاريعه وأدواته وفقًا لاحتياجاته. إذ تستطيع قراءة أي إدخال (مثل ضوء على جهاز استشعار ، أو ضغطة على زر، أو رسالة Twitter) وتحويله إلى المخرج الذي نريده (مثلًا تنشيط المحرّك، أو تشغيل مؤشّرLED، أو نشر شيء ما عبر الإنترنت). وتستخدم لوحة الأردوينو في آلاف االمشاريع بدءاً من المهام اليوميّة والتّطبيقات البسيطة إلى المشاريع العلميّة المعقّدة.[3]

ممَّ يتكوّن الأردوينو؟

تغيّر تصميم لوحة الأردوينو Arduino على مرّ السّنين، ويختلف كل نوع عن الآخر. لكن بشكل أساسي يوجد على كل لوحة التالي:
• عدد من الأطراف التي تُستخدم للاتّصال بمكوّنات مختلفة قد ترغب في استخدامها مع اللّوحة، ويوجد أنواع لهذه الأطراف:

1. الأطراف الرّقميّة: يمكنها قراءة وكتابة حالة واحدة، تعمل أو لا تعمل.
2. الأطراف التّشابهيّة: يمكنها قراءة مجموعة من القيم، وهي توفّر تحكم أكثر دقة.
3. طرف منبع التّغذية: يوفّر الطاقة للّوحة نفسها. كما يوفّر جهدًا منخفضًا يمكّنها من تشغيل المكوّنات المتّصلة بها مثل مؤشّرات LED وأجهزة الاستشعار المختلفة بشرط أن تكون متطلبات الطاقة الخاصة بها منخفضة. ويمكن توصيل هذا الطرف إما بمحول تيار متردّد أو بطّارية صغيرة.

• متحكم دقيق وهو الشريحة الأساسيّة التي تسمح ببرمجة لوحة الأردوينو حتى تتمكّن من تنفيذ الأوامر واتّخاذ القرارات. ويختلف المتحكم اعتمادًا على نوع الأردوينو، لكن عمومًا تستخدم وحدات تحكم Atmel ولها عدة أنواع، والاختلافات بينها طفيفة. الاختلاف الأكبر الذي سيلاحظه المستخدم المبتدئ هو اختلاف مساحة الذّاكرة المدمجة.

• منفذ USB يتيح الاتّصال بين اللوحة والحاسوب، وكذلك تحميل برامج جديدة على الجهاز. وفي كثير من الأحيان يمكن أيضًا تشغيل الأردوينو من خلال منفذ USB مما يلغي الحاجة إلى منبع طاقة منفصل. [4]

أنواع لوحات الأردوينو

هناك أنواع مختلفة من لوحات الأردوينو الموجودة في الأسواق، وتشمل:
Arduino UNO وArduino NANO وRed Board وLilyPad Arduino وArduino Mega وArduino Leonardo. وتختلف هذه الأنواع في المواصفات والميزات والاستخدامات. كما تستخدم في أنواع مختلفة من المشاريع الإلكترونيّة. [5]

مميّزات الأردوينو

1. التكلفة المنخفضة: يمتاز الأردوينو بأنه منخفض التكلفة مقارنة بالمتحكّمات الأخرى.
2. سهولة الاستخدام: يستطيع أي شخص البدء في تعلم برمجة الأردوينو واستخدامه في تصميم المشاريع بدءاً من الأطفال والمبتدئين والهواة وصولاً إلى المصنّعين والمصمّمين.
3. مفتوحة المصدر(Open Source): بمعنى أنه يمكن الحصول على المخطّطات والرسم الهندسي لدارة الأردوينو ويسمح بتطويرها والتعديل عليها.

يحدّث المصنّعون اللوحة ويطوّرونها باستمرار، من خلال تصنيع لوحات أردوينو جديدة لها إمكانيات وامتيازات مختلفة. [3]

تطبيقات الأردوينو

• تطبيقات بسيطة: يمكن استخدام الأردوينو في التّحكم في مهام بسيطة مثل التحكم بإنارة مصباح وبرمجة الاردوينو لتشغيل وإطفاء المصباح وفقًا لمدة زمنية محددة. وتعتبر المشاريع البسيطة في غاية الأهمية لأنها تجعل المتعلّم قادراً على تطبيق الأفكار البسيطة لبناء مشاريع كبيرة.
• بناء الأجهزة: يعتبر الأردوينو متحكّم إلكتروني يستطيع التّعامل مع العديد من الإشارات الكهربائيّة فهو سهل الاستخدام. ويمكن استخدامه في بناء أجهزة مختلفة باستخدام الحسّاسات والمحرّكات الكهربائية.
• التحكم عن بعد: يتميز الأردوينو بدعمه للعديد من أنواع وحدات التحكم عن بعد مثل البلوتوث والاتصال اللاسلكي (Wireless) وغيرها.
• صناعة الروبوتات: كانت عملية صناعة الرّوبوتات مكلفة ومعقّدة سابقاً. ولكن مع تطوّر العلم وظهور لوحات الأردوينو أصبحت صناعة الروبوتات أكثر سهولة. حيث بدأ الهواة في بناء روبوتات متحرّكة. واستطاع المهندسون دمج تقنيات متقدّمة مثل تقنية GPS وتقنيات الذكاء الصنعي.
• الطب: يوجد العديد من الاستخدامات للأردوينو في المجالات الطبية ويرجع ذلك إلى أهمية انتشار الحسّاسات الطبية مثل حساس قياس درجة الحرارة والرطوبة وحساس قراءة نبضات القلب وحساس قراءة إشارات الدماغ EEG.

وفي وقتنا الحالي يمكن استخدام الأردوينو للتحكم بأي مشروع إلكتروني تقريبًا، بدءًا من المشاريع الإلكترونية البسيطة وصولاً إلى الروبوتات المعقدة.

المصادر

1. Paper: Adaptive Manipulation of a Hybrid Mechanism
   Mobile Robot
2. Robots Done Right: Robotics Controllers
3. Arduino.cc: What is Arduino
4. OpenSource.com: what is an Arduino
5. Arduino.cc: Arduino Products