/تعرّف على بايماكس

تعرّف على بايماكس

منذ زمن بعيد وأنا أعتقد أن هناك علاقة ما تربط بين المهندسين وبين الهوس بأفلام الرسوم المتحركة ، وخصوصاً مهندسو الحاسب الآلي وأجهزة التحكم ، وهو ما شجعني على المضي قدماً في كتابة هذا المقال الذي ألهمني فكرته فيلم ديزني المشهور Big Hero 6 ، وهو بالمناسبة فيلم لا ينبغي عليكم تفويته !

يدور الفيلم باختصار حول الفتى هيرو و الرجل الآلي بايماكس الذي قام اخيه (تاداشي) بابتكاره ، وحقاً لم أستطع تجاهل ذلك المقطع الذي يتعرف فيه هيرو على بايماكس و يتسائل مم يتكون ..

هذه الشريحة هي ما تجعل بايماكس هو بايماكس” ، “فاينيل ؟” “كاميرات طيفية ؟” ، “ألياف الكاربون” مثير للاهتمام ها ؟ تعالوا لنتعرف على هذه الأشياء إذن.

big_hero_6_baymax

1- Baymax Chip :

شريحة مبرمجة بأكثر من 10,000 إجراء طبي ..” هكذا وصفها تاداشي.
مبرمجة نعم ! فالبرمجة الآن تعد الآداة الأقوى في العالم وهي أيضاً تعد تلك الروح التي تيقظ بها إنسانك الآلي وتجعل من قطعة الخردة هذه آلة تصنع العجائب وتقوم بعملها بدقة شديدة.

هي تلك الآداة السحرية التي جعلت من بايماكس شخصاً لطيفاً كما برمجه تاداشي ، وطوّر ليكون أيضاً أفضل لاعب فنون قتالية كما أضاف إليه هيرو فيما بعد في أحداث الفيلم.

تأتي دائما مرحلة البرمجة في صنع الإنسان الآلي في المرتبة الأخيرة بعد اختيارك للمحركات و والإلكترونيات والمعالج وغيره من مكونات هذا الإنسان الآلي ، حيث يمكنك حينها اختيار برمجة المعالج بإحدى اللغات التالية :

1- Assembly : تلك لغة الآلة ولكن البرمجة عن طريقها قد تكون صعبة ومملة قليلاً. لذلك قد تستخدمها عندما تحتاج إلى ما يسمى بـ absolute instruction-level control.

2- Basic : من أقدم اللغات في هذا المجال ، ولكن لازالت بعض الـ Microcontrollers تبرمج بها مثل BasicX , Micro Basic أو Parallax وغالباً تستخدم لأغراض تعليمية.

3- C/C++ : وهي من أشهر اللغات المستخدمة ، حيث تضمن لك الـ C ما يسمى بالـ High level functionality إلا أنها لا تزال تمكنك جيداً من الـ low-level control.

4- Java : وهي أحدث من الـ C ، حيث جُعلت بعض أنواع الـ microcontrollers مثل Parallax مخصصة لامكانية استخدام هذه اللغة معها.

5- .NET/C# : الخاصة بشركة مايكروسوفت ، وتستخدم لتطوير التطبيقات على الـ Visual Studio وتستخدم مع بعض الـ Microcontroller مثل GHI FEZ Rhino .NET Microcontroller.
6- Processing : وتعد من أسهل وأشهر اللغات لارتباطها بلوحة الأردوينو ، وبها شُجع الكثيرون من مختلف الفئات على مثل هذه التجارب وصنعها بأنفسهم.
7- Python : وهي لغة معروفة وسهلة جداً ، يمكن استخدامها لوضع البرامج مع بعضها البعض بسهولة وبدقة.

وغالباً ما تختار الـ Microcontroller الخاص بك أولا وذلك بناءاً على ما تطمح أن يكون إنسانك الآلي عليه و على تصميمك له ، قد تأخذ في الاعتبار مثلاً عدد الـ I/O أو وجود بعض الامكانيات المحددة . بعد ذلك يمكنك معرفة اللغة الأنسب له وتضع جميع أفكارك في سطور كودك البرمجي.

2- Vinyl Body :

إنه ذلك الغطاء البلاستيكي الأبيض الذي يعطي لبايماكس شكله ويجعله وكأنه قطعة كبيرة من حلوى المارشميلو 😀

والتسمية العلمية لهذه المادة هي Polyvinyl Chloride أو كلوريد متعدد الفاينيل ، وفي الحقيقة أن هذه هي المرة الأولى التي أكتشف وجود مادة بلاستيكية كهذه ، وبعد البحث قليلاً في أثرها تكتشف لماذا اختارها تاداشي لهيكل بايماكس الخارجي.

فمن أهم استخدامات هذه المادة هي العزل الحراري في الأبنية والجدران وانتاج أوراق الجدران والأرضيات. بل انه قد تم التوسع في استخدامه في تصنيع الأبواب والشبابيك العازلة للحرارة والصوت والمياه والأتربة.

مقاوم للماء لذلك تجده مستخدماً مثلاً في صنع أكياس الدم والحاويات الطبية ، وبالإضافه إلى أن تكلفته تقل عن المطاط والجلد جعله ذلك مثالياً أيضاً ليدخل في صناعة المعاطف والحقائب والأحذية.

خفيف الوزن ، ناعم ، مناسب للتعقيم ….. هكذا رأى تاداشي أنه مناسب ليغطي هيكل بايماكس ، فيحمي مكوناته الإلكترونيه من الماء والحرارة ويكون مناسباً للشكل اللطيف الذي يطمح أن يكون عليه.

لذلك احرص أنت أيضا على هذه النقطة في صنعك لإنسانك الآلي ، في الحقيقة يسمى هذا الجزء الذي تدرس فيه ما سيكون عليه انسانك الآلي بـ Robot Design Process.

3- Hyperspectral Camera :

وهذا هو الجزء المفضل لدي في هذا المقال ، هذه الكاميرات تجمع بين قوتي الكاميرات الرقمية والطيفية ، فبدلاً من أن تستقبل الكاميرا كل بكسل بـ 3 عناصر فقط (أحمر – أخضر – أزرق) فإنها تستقبل شدة الضوء لعشرات -وقد تصل لمئات- من نطاقات طيفية متجاورة للبكسل الواحد ، لك أن تتخيل إذن دقة وكثرة تلك المعلومات التي يمكنك استخراجها باستقبالك الصور بهذه الطريقة ، لذلك هي مناسبة جداً للتطبيقات التي تستخدم هذه الصور وتحللها وتعالجها لاتخاذ قرارات أو تصرفات معينة مثلاً.

HCamera

لا عجب إذن ان يقول بايماكس بملئ فمه الإلكتروني : “سأقوم بفحصك الآن” فهذا الفحص – وهو الطريقة الرئيسية التي تعتمد عليها هذه الكاميرات في التقاط الصور خطاً وراء خط – يمكن لبايماكس بعدها أن يحلل ما وجد ويعلم أن هيرو مصابا في ذراعه.

الأمر جد كبير وقد لا يسعنا المقال لنوضح الأمر برمته ، يمكنك الإستزادة من الويكيبديا مثلا أو من هذا المقال البسيط.

وهنا تجد بعض الأمثلة لمثل هذا النوع من الكاميرات.

: Carbon Fiber ( not Titanium Skeleton ) -4

وهي مواد تتألف من ألياف دقيقة جداً يتكون معظمها من ذرات الكربون ، حيث ترتبط ذرات الكربون فيها بشكل بلورات مجهرية موازية بشكل أو بآخر لمحور الألياف وهذا هو السر الذي يجعلها قوية جداً مقارنة بحجمها.

وقد تغزل هذه الألياف مع بعضها لتشكل نسيجاً قوياً يتحمل حتى درجات عالية من قوى الشد ، كما أن تمدده الحراري منخض وهكذا أيضاً وزنه ، حيث أن كثافته تقل عن الفولاذ وهو ما يجعله يحظى بالشعبية الأكبر في عديد من التطبيقات.

مثل ترشيح الغازات ذات درجات الحرارة العالية ، وتصنيع أقطاب ذات مساحة كبيرة ومقاومة كاملة للتآكل ، وأيضا كمكوّن يقاوم تراكم الكهرباء الساكنة.

هكذا إذن علم تاداشي انها المادة المناسب لهيكل بايماكس ، وفي الحقيقة أنها ليست الوحيدة لتصنيع الهياكل ، ففي رابط كهذا تجد الكثير من المواد التي يمكن استخدامها في تصنيع هيكل الإنسان الآلي ، منها التيتانيوم الذي توقعه هيرو وهو بالمناسبة ليس سيئاً أيضاً ولعلك تعلم أنه المادة الأكثر شهرة في تصنيع أجزاء الإنسان الصناعية لصلابته ومقاومته للتآكل وغيرها من المميزات.
يمكنك تحديد ما يحتاجه وما قد يتعرض له انسانك الآلي ومن ثم ابحث واختر المادة المناسبة له ومناسبة لميزانيتك.

5- Lithium ion Battery:

هذا النوع من البطاريات هو الأشهر في عائلة البطاريات القابلة لإعادة الشحن ، تعتمد فكرة إعادة شحنها على وجود مهبط من الليثيوم و مصعد من الكربون ، فأثناء عمل البطاريه تتحرك أيونات الليثيوم الموجبة من المصعد إلى المهبط ، وعند إعادة الشحن يمر التيار الكهربائي بشكل عكسي فتتحرك الأيونات ثانية إلى المصعد وتستقر في مساماته.

lithium-ion-battery

أهم ما يميز هذه البطاريات -كما علّق هيرو- سعتها العالية جداً وإعادة شحنها السريع ، لذلك هي مثالية للأجهزة والإلكترونيات المحمولة والمتنقلة – لعلك تجد واحدة منها في هاتفك المحمول – ، أضف إلى ذلك خفة وزنها ، وتفريغها البطئ للكهرباء ، وعدم تأثرها بعدد مرات إعادة شحنها بشكل كبير ، وتنوع أحجامها وأشكالها وأنواعها حسب نوع التفاعل الكيميائي المميز لها.

يعد فقط عيبها الوحيد في أنها تتطلب مجهوداً في العزل والحماية لضمان التشغيل الآمن ، فمثلا تتطلب دائرة خاصة للحفاظ على التيار والجهد الكهربائي في حدوده الآمنه ، كما أن الليثيوم شديد التفاعل مع الماء لذا يجب تغليف البطارية بعازل محكم وهنا نعود إلى فائدة الفاينيل ، فلولاه لتعطل بايماكس مع مشهد السقوط في البحر بعد مطاردة الرجل الغريب لسيارة هيرو وأصدقاء تاداشي 😀

مقال كهذا يمكن أن يساعدك في اختيارك البطارية المناسبة لإنسانك الآلي أيضاً إن اردت البحث والتعمق في هذا الأمر ، ولعلك لاحظت وجود بطارية الليثيوم أيون في أول قائمة هذه البطاريات.

حسناً بهذا ينتهي  مقالنا اليوم ، أرجو أن يكون قد حاز إعجابكم … تقبلوا تحياتي 🙂

Faculty of Engineering, Computer and Control Systems Department, Mansoura University - 2014