مستشعرات الاصطدام | الوحدة الثالثة | الدرس الثالث

مستشعرات الاصطدام هو عنوان الدرس الثالث من الوحدة الثالثة التي تحمل اسم “مستشعرات الروبوت” في الفصل الدراسي الثالث من مقرر “ثالث متوسط”.
ستتعرف في هذا الموضوع على استخدامات مستشعر الاصطدام بالروبوت، وكيفية التحكُّم بها وبرمجتها، وتنفيذ تطبيقات لاستخداماتها بالروبوت باستخدام عمليات المقارنة، والعمليات المنطقية.
لذا قم بقراءة نواتج التعلُّم بعناية، ثم أعد قراءتها واحرص على تحصيل محتوياتها بعد انتهائك من دراسة الموضوع.
نواتج التعلُّم
- معرفة استخدامات مستشعرات الاصطدام في روبوت الواقع الافتراضي.
- معرفة مستشعرات الاصطدام في روبوت الواقع الافتراضي.
- برمجة روبوت الواقع الافتراضي للانعطاف عند الضغط على مستشعر الاصطدام.
- استخدام العمليات المنطقية للتحكُّم في الروبوت.
هيا لنبدأ!
مقدمة – مستشعرات الاصطدام
يتم استخدام مستشعرات الاصطدام (Bumper Sensors) في العديد من الروبوتات لتمكينها من اكتشاف العوائق قبل الاصطدام بها، ومثال على الروبوتات المجهزة بهذا النوع من أجهزة الاستشعار: المكنسة الروبوتية، التي تستخدِم مستشعرات الاصطدام لاستشعار العوائق الموجودة في محيطها.
لمزيد من المعلومات عن مستشعر الاصطدام، قم بالاطّلاع على الرابط التالي:
المكنسة الروبوتية المنزلية
يمكِن لهذه الأجهزة الروبوتية التنقُّل ذاتيًا لاستكشاف المكان، وتجنُّب الاصطدامات، وتنظيف الغبار والأوساخ، وأيضًا يمكِنها العودة إلى محطة الشحن لإعادة شحن نفسها.
تسمح مستشعرات الاصطدام التي تم تجهيز هذه الروبوتات بها بتعديل مسارها لتجنُّب الاصطدام بالعوائق، وتكون موجودة في الغالب في الجزء الأمامي من المكنسة الروبوتية المنزلية. وعندما يكتشف المستشعر جسم ما، ينعطف الروبوت ويبتعد عنه.
ونظرًا لأن منازلنا مليئة بالعقبات، فقد تم تجهيز المكانس الروبوتية المنزلية بالعديد من أجهزة الاستشعار الأخرى من أجل اكتشاف بيئة المنزل والتحرُّك فيها.
معلومة
سُجلت أول علامة تجارية لنموذج مكنسة كهربائية روبوتية صالحة التشغيل في عام 2005.
مستشعرات الاصطدام
إن روبوت الواقع الافتراضي مزوَّد بزوج من مستشعرات الاصطدام (Bumper sensors) الأمامية، وهما: مستشعر الاصطدام الأيمن (BumperRight) ومستشعر الاصطدام الأيسر (BumperLeft) وهي أجهزة مزوَّدة بمفتاح تبديل وبذلك، يمكِن تشغيله أو إيقاف تشغيله.
لبنة مستشعر الاصطدام (Bumper Sensing)
يمكِنك العثور على لبنة مستشعر الاصطدام في فئة المستشعرات. لبنة ( ) مضغوط؟ (pressed? ( ))، وهي لبنة مُراسِل تُرجع صوابًا عندما يكون مستشعر الاصطدام مضغوطًا، وذلك للمسه جدارًا أو كائنًا، وخطأ عندما لا يكون مضغوطًا. يمكِنك تحديد مستشعر الاصطدام الأيمن أو الاصطدام الأيسر من القائمة المنسدلة للَّبنة.
معلومة
يمكِن تعيين أوامر لبنة مستشعرات الاصطدام إلى المتغيرات، أو استخدامها في العبارات المنطقية، أو استخدامها في أوامر أخرى تأخذ القيم المنطقية كمعامل.
مثال 1: انعطاف روبوت الواقع الافتراضي عند الضغط على مستشعر الاصطدام
في هذا المثال، ستبرمج روبوت الواقع الافتراضي ليتحرك إلى الأمام بالسرعة الافتراضية في ملعب شبكة خريطة، وعندما يلمس الروبوت الحائط يجب أن ينعطف إلى اليمين 90 درجة، وللتحقُّق مما إذا كان الروبوت يلمس الحائط ستستخدِم مستشعر الاصطدام الأيسر.
العمليات في فيكس كود في آر
لقد استخدمت بالفعل عدة لبنات من فئة العمليات، مثل تلك اللبنات التي تُستخدَم في العمليات الحسابية (الجمع، الطرح، الضرب، والقسمة) أو اللبنة التي تُستخدَم لإعطاء نتيجة القسمة، واستَخدَمت أيضًا لبنات العمليات لمقارنة القيم.
في هذا الموضوع ستَستخدِم لبنات فئة العمليات التي تُستخدِم لتنفيذ العمليات المنطقية.
عمليات المقارنة (Comparison Operators)
يتم استخدام عمليات المقارنة لمقارنة قيمتين لتُرجع القيمة صواب أو القيمة خطأ، وغالبًا ما تُستخدَم في الشروط للتحكُّم في تدفُّق المقطع البرمجي، ويمكِنك العثور على عمليات المقارنة في فئة العمليات.
فيما يأتي بعض الأمثلة على عمليات المقارنة:
العمليات المنطقية (Logical Operators)
تعرَّفت على العمليات المنطقية سابقًا في سكراتش، حيث تُستخدَم للجمع بين شرطين أو أكثر، وهي:
بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “مستشعرات الاصطدام” من بدايته وحتى هذه النقطة، من خلال الرابط التالي:
مثال 2: استخدام العملية المنطقية و (and)
برمج روبوت الواقع الافتراضي ليتحرك إلى الأمام بالسرعة الافتراضية في ملعب القرص المتاهة ويتوقَّف عندما يستشعر كل من مستشعر العين الأمامية ومستشعر العين السفلية اللون الأخضر.
العبارة الشرطية التي تمت إضافتها في لبنة الانتظار حتى ( ) تكون صوابًا، عندما يستشعر كلا مستشعري العين اللون الأخضر ثم يتوقَّف الروبوت عن التحرُّك.
إذا غيَّرت لون مستشعر العين الأمامية إلى اللون الأحمر، فستكون الحالة خطأ وسيصطدم الروبوت بالقرص الأخضر العمودي.
مثال 3: استخدام العملية المنطقية أو (or)
عدِّل المقطع البرمجي السابق باستخدام العملية المنطقية ( ) أو ( )، وحدِّد ملعب القرص المحرك (Disk Mover). لكي تكون الحالة صوابًا، هناك حاجة إلى مستشعر واحد فقط من مستشعرات العين ليستشعر اللون الأزرق.
عندما يصل الروبوت إلى أول قرص معدني أزرق، تستشعر العين السفلية اللون الأزرق ويصبح التعبير المنطقي 2 صوابًا.
يظل التعبير المنطقي 1 في حالة خطأ أثناء تنفيذ المقطع البرمجي بأكمله باستخدام العملية المنطقية ( ) أو ( ) للانضمام إلى تعبيرين.
يكفي أن يكون أحد التعبيرين صوابًا لكي تكون العبارة الشرطية صوابًا. وهكذا، تصبح العبارة الشرطية صوابًا ويتوقَّف الروبوت عن التحرُّك للأمام.
مثال 4: استخدام العملية المنطقية لا (not)
برمج روبوت الواقع الافتراضي لتنظيف الشُعب المرجانية، بحيث يلتقط القمامة الموجودة حول الشُعب المرجانية حتى تَنفُذ بطاريته، وفي نفس الوقت يجب أن يتجنَّب دخول المنطقة الزرقاء حول الشُعب المرجانية، ثم نفِّذ المقطع البرمجي في ملعب تنظيف الشُعب المرجانية (Coral Reef Cleanup).
معلومة
يمكِن استخدام الروبوتات ذاتية القيادة للوصول إلى الأماكن التي يتعذَّر الوصول إليها وتنظيفها، مثل سطح المحيط وقاعه.
أولًا: أنشئ عنصر البرمجة الجديد وسَمِّه Detect and drive to trash لبرمجة حركة روبوت الواقع الافتراضي، بحيث ينعطف الروبوت إلى اليمين حتى يستشعر مستشعر المسافة ما حوله، وإذا استشعر المستشعر القمامة، يتوقَّف الروبوت عن الانعطاف ويتحرَّك إلى الأمام لالتقاط القمامة.
ثم أنشئ العبارة الشرطية التي تضمن استمرار تحرُّك الروبوت داخل المنطقة الزرقاء باستخدام لبنة أمر تكرار في حين ( ) (while ( )) من فئة التحكُّم.
ثانيًا: أنشئ المقطع البرمجي الرئيس.
ادمج الآن عنصر البرمجة الجديد Detect and drive to trash مع لبنة في حين، لجعل الروبوت ينظف الشُعب المرجانية.
التعبيرات المنطقية المركبة
يمكِنك إنشاء تعبيرات منطقية أكثر تعقيدًا من خلال ضم أكثر من تعبيرين منطقيين، على سبيل المثال:
تنتج نتيجة هذه العملية المنطقية عن طريق تطبيق العملية المنطقية ( ) و ( ) على نتيجة العملية المنطقية (التعبير2) أو (التعبير1).
لتشاهد المثالين الآتيين:
أو في المثال الآتي:
تنتج النتيجة عن طريق تطبيق نتيجة (التعبير3) و(التعبير2) على العملية المنطقية أو باستخدام (التعبير1)، إلخ.
بإمكانك مراجعة محتوى موضوع “مستشعرات الاصطدام” بدايةً من عنوان “مثال 2: استخدام العملية المنطقية و (and)” وحتى نهاية الموضوع، من خلال الرابط التالي:
اختبر تحصيلك لمحتوى الموضوع من خلال الرابط التالي:
الواجب الإلكتروني
إلى هنا يكون قد انتهى موضوع “مستشعرات الاصطدام“، لا تنسوا مراجعة نواتج التعلُّم أعلى المقال، وانتظرونا في الموضوع القادم!