هدف این پروژه طراحی و توسعه یک ربات ششپا (Hexapod) متنباز، ماژولار و قابل توسعه است که بتواند به عنوان یک پلتفرم آموزشی، تحقیقاتی و توسعهای در حوزه رباتیک مورد استفاده قرار گیرد. این ربات به گونهای طراحی خواهد شد که علاوه بر حرکت پایدار روی سطوح مختلف، امکان افزودن قابلیتهای جدید مانند بینایی ماشین، هوش مصنوعی، ناوبری خودکار و تعامل با محیط را نیز داشته باشد. در مرحله نخست، تمرکز پروژه بر طراحی یک شاسی سبک، مقاوم و قابل تولید خواهد بود. ساختار مکانیکی به گونهای طراحی میشود که هر پا دارای سه درجه آزادی باشد و امکان پیادهسازی انواع الگوریتمهای حرکت و حفظ تعادل را فراهم کند. تمامی قطعات مکانیکی به صورت ماژولار طراحی خواهند شد تا تعمیر، ارتقا یا جایگزینی آنها به سادگی امکانپذیر باشد. در بخش الکترونیک، یک برد کنترل مرکزی برای مدیریت همزمان تمامی سروو موتورها، دریافت اطلاعات سنسورها و اجرای الگوریتمهای کنترلی توسعه داده خواهد شد. معماری سختافزار به گونهای در نظر گرفته میشود که بتوان در آینده بدون تغییرات اساسی، سنسورهای جدید، دوربین، ماژولهای ارتباطی یا رایانههای پردازشی قدرتمندتر را به سیستم اضافه کرد. در بخش نرمافزار، ابتدا کنترل دقیق سروو موتورها، کالیبراسیون مفاصل و پیادهسازی سینماتیک معکوس (Inverse Kinematics) انجام خواهد شد تا هر پا بتواند با دقت بالا در فضای سهبعدی حرکت کند. پس از آن الگوریتمهای مختلف راهرفتن مانند Tripod Gait، Ripple Gait و Wave Gait توسعه یافته و عملکرد آنها از نظر پایداری، سرعت و مصرف انرژی ارزیابی خواهد شد. پس از دستیابی به حرکت پایدار، سیستم حفظ تعادل با استفاده از دادههای واحد اندازهگیری اینرسی (IMU) توسعه مییابد تا ربات بتواند روی سطوح ناهموار حرکت کرده و در برابر نیروهای خارجی پایداری خود را حفظ کند. در ادامه، قابلیتهایی مانند تشخیص و عبور از موانع، کنترل از طریق شبکه بیسیم، رابط کاربری تحت وب یا موبایل و مدیریت هوشمند انرژی به پروژه اضافه خواهند شد. در مراحل پیشرفتهتر، این پلتفرم برای اجرای الگوریتمهای بینایی ماشین، یادگیری ماشین و ناوبری خودکار آماده خواهد شد. طراحی ماژولار پروژه امکان نصب دوربین، حسگرهای فاصله، LiDAR و رایانههای پردازشی مانند Raspberry Pi را فراهم میکند تا پژوهشگران و توسعهدهندگان بتوانند بدون تغییر در ساختار اصلی، قابلیتهای پیشرفتهتری را روی این ربات پیادهسازی کنند. تمامی مراحل طراحی مکانیکی، مدارهای الکترونیکی، فایلهای ساخت، مستندات فنی و نرمافزار پروژه به صورت مستند تهیه خواهند شد تا علاقهمندان، دانشجویان، پژوهشگران و توسعهدهندگان بتوانند از این پلتفرم برای یادگیری، تحقیق یا توسعه محصولات جدید استفاده کنند. سرمایه جذبشده در این پروژه صرف طراحی و ساخت نمونه اولیه، تولید قطعات مکانیکی، تهیه تجهیزات الکترونیکی، توسعه نرمافزار، انجام آزمونهای عملکرد و افزایش قابلیت اطمینان سیستم خواهد شد. هدف نهایی، ارائه یک پلتفرم رباتیک حرفهای، قابل توسعه و متنباز است که بتواند پایهای مناسب برای پروژههای آموزشی، تحقیقاتی و صنعتی آینده باشد.
ریسکها و چالشها
ساخت یک ربات ششپا فقط یک پروژه مهندسی نیست؛ یک سیستم پیچیده زنده است که در آن مکانیک، الکترونیک و نرمافزار باید در لحظه با هم هماهنگ شوند. همین پیچیدگی، چند چالش جدی ایجاد میکند: چالش پایداری مکانیکی بدنه باید هم سبک باشد و هم مقاوم. کوچکترین ضعف در طراحی مفاصل یا توزیع وزن میتواند باعث ناپایداری حرکتی، فشار اضافی روی پاها و حتی شکست مکانیکی شود. چالش توان و عملگرها ۱۸ سروو بهصورت همزمان میتوانند جریانهای لحظهای بسیار بالایی ایجاد کنند. اگر مدیریت توان دقیق نباشد، نتیجه آن افت ولتاژ، داغ شدن قطعات و کاهش دقت حرکت خواهد بود. چالش کنترل و هماهنگی حرکت ربات باید ۱۸ محور حرکتی را در زمان واقعی کنترل کند. طراحی الگوریتمهای حرکت و سینماتیک معکوس در این مقیاس، به دقت بالا و هماهنگی کامل بین سختافزار و نرمافزار نیاز دارد. چالش تعادل و رفتار در محیط واقعی حرکت روی سطوح ناهموار، حفظ مرکز جرم و واکنش به تغییرات محیطی، نیازمند کنترل پیشرفته و دادههای سنسوری دقیق است. هر خطای کوچک میتواند به لرزش یا سقوط منجر شود. چالش یکپارچهسازی سیستم ترکیب بخشهای مختلف سیستم—از کنترلر تا سرووها و سنسورها—همواره با مسائل ارتباطی، تأخیر و ناسازگاری احتمالی همراه است.