حل الوحدة الرابعة تقنيات التحكم الرقمي والروبوت كتاب الحاسب 1 للمرحلة الثانوية و حلول كتاب الحاسب 1 المرحلة الثانوية للعام الدراسي 1442 هـ.
تتضمن الوحدة الرابعة عدة مواضيع هي: الروبوت - تعريفه وتاريخ نشأته - الروبوتات في العالم الحقيقي - تصنيف الروبوتات - نظام التحكم - المكونات الرئيسة للروبوت - مشروع الوحدة - خارطة الوحدة - دليل الدراسة - تمرينات - اختبار.
الوحدة الرابعة تقنيات التحكم الرقمي والروبوت
نكمل معكم باستعراض حلول الوحدة الرابعة في حل كتاب الحاسب 1 مقررات ثانوي وهي رابع وحدات الكتاب لهذا الفصل الدراسي.
إثارة التفكير
السؤال : إذا كان استخدام الربوتات في المصنع يؤدي إلى الاستغناء عن العمالة البشرية فهل يمكن أن يتسبب ذلك في حدوث بطالة في المجتمع ؟
الجواب : مع دخول الروبوتات مجال التصنيع فإن العمالة البشرية إذا لم تعمل على تطوير نفسها وتنمية مهاراتها فإنها سوف تعاني من البطالة وسيحدث بطالة في المجتمع بالفعل.
إثارة التفكير
السؤال : أحمد لديه مصنع صغير لإنتاج الاحذية و النتجات الجلدية الأخرى هل تعتقد انه من المناسب استخدام الربوتات في هذا المصنع ؟ ولماذا ؟
الجواب : من غير المناسب استخدام الروبوتات في هذا المصنع لأنه صغير و تكلفة إدخال الروبوت في هذا المصنع كبيرة جدا ولن تغطيها الارباح الناتجة عن الإنتاج
نشاط
السؤال : ابحث في الإنترنت عن تطبيقات عسكرية و أمنية أخرى للروبوتات ؟
الجواب : وبوت ريكون سكاوت Recon Scout ذو الحجم الصغير لايتعدي طوله7.5 بوصة وعرضه 3 بوصات ووزنه 1.2 رطل يعتبره الجيش مفيد وفخر لأنه
يمكن حمله في الجيب ووضعة خفية في أرض العدو وسيقوم هو بنقل كل المعلومات بكفاءة حيث أنه يعمل بهدوء مما يصعب إكتشافه كما أنه
مزود بكاميرا غير مضيئة علي الاطلاق ويتنقل ببساطة وهدوء ويستطيع الالتقاط في منطقة مكشوفة حوالي 300 قدم او من خلف حوائط أو أبواب
بعمق 100 قدم وهو يعطي صورة واضحة جداً. كما أنه يتحمل الصدمات مثل ان يقذف من إرتفاع 30 قدم فوق أرض أسمنتية.
نشاط
السؤال : استخدم الإنترنت و ابحث عن تطبيقات أخرى للروبوتات في مجال الزراعة وفي مجال صناعة الأغذية ؟
الجواب : في ولاية كاليفورنيا الأميركية، حيث يعتبر الخس من المحاصيل الرئيسية هناك، إذ يمثل أكثر من 70 في المائة من جميع الخس المزروع
في أمريكا, تقوم حاليا مزرعة (( إيرثباوند )) ( Earthbound ) في ولاية كاليفورنيا, وهي من أكبر المزارع العضوية في أمريكا, باستخدام أنظمة
روبوتية, من شركة ( Adept Technology ) ومقرها في مدينة بليسانتون بولاية كاليفورنيا, حيث تقوم ,» الروبوتات بدقة ومهارة بتعبئة وتغليف حزم
الخس وإرسالها إلى الناقلات, ويمكن لكل روبوت من هذه الروبوتات أن يحل محل خمسة عمال
مشروع الوحدة
المشروع الأول : دراسة تطبيقات الروبوت في صناعة النفط
إن المملكة العربية السعودية هي أكبر منتج للنفط ومن هذا المنطلق يصبح من الضروري ان تأخذ المملكة زمام المبادرة في توظيف الروبوتات في
مساندة جميع الأعمال المتدرجة تحت صناعة النفط و تشمل التنقيب عن النفط و تشمل :التنقيب عن النفط حفر آبار النفط ، استخراج النفط ، تكرير
النفط ن شحن و تصدير النفط ، وغيرها من الانشطة والمطلوب في هذا المشروع إعداد دراسة بحثية وفق الآتي :
السؤال : استخدام الإنترنت في دراسة و توظيفات الروبوتات في مختلف جوانب صناعة النفط العالمية ؟
الجواب : تسرب النفط في عام 2010 من شركة بي بي، ولعبت الروبوتات دوراً مهماً وحاسماً في إصلاح مشكلة تسرب النفط، حيث استخدمت روبوتات
ما تحت الماء من أجل لاستكشاف موقع البئر والتفاعل مع مشكلات المعدات، فقد استخدم المهندسون الروبوتات التي تعمل بالتحكم عن بعد والتي
تغوص في أعماق بعيدة وتغطس لمدة أطول مما قد يتحمله الإنسان على الإطلاق.و الروبوتات التي تعمل بالتحكم عن بعد هي غواصات يتم
التحكم فيها عن بعد و تعمل عن طريق بشر يجلسون في مركة التحكم، والروبوتات عالية التكنولوجيا تلك متصلة بسفن من خلال كابلات، وتستخدم
في جمع لقطات فيديو ومعلومات من مجسات مصنوعة من الألياف البصرية والأمر الذي يساعد المهندسين على فهم أفضل للمشكلات والتدخل
في وقت الضرورة، وهذه الروبوتات التي تعمل بالتحكم عن بد ذات أذرع هيدروليكية وأدوات قابلة للتبديل مثل القواطع والمناشير التي تستخدم
لمهام التدخل، وحتى بعد تغطية البئر استخدمت الروبوتات لعمل دوريات في موقع البئر والتأكد من أن البترول لا يتسرب.
مشروع الوحدة
المشروع الأول : دراسة تطبيقات الروبوت في منتزهات و حدائق الترفيه
تنتشر منتزهات و حدائق الترفيه في كل مدينة من مدن المملكة و يفكر (( عبد الله )) في تنفيذ مشروع تجاري استثماري وهو استيراد مجموعة من الروبوات لتنفيذ أعمال مختلفة و تركيبها في منتزهات و حدائق الترفيه و تأجير استخدامها لمرتادي هذه المنترهات و الحدائق
والمطلوب في هذا المشروع إعداد دراسة بحثية لمساعدة عبد الله في تنفيذ مشروع وفق الآتي :
السؤال : استخدام الإنترنت في دراسة توظيفات الربوتات في المنتزهات و الحدائق الترفيهية ؟
الجواب:
الترفيه والرياضة أحد المجالات الهامة التي أعطت الروبوت الطابع الإنساني وجعلت المصممين يظهرونه وكأنه رجل أو امرأة على قدمين وله يدين
ورأس أو أخذ أحد أشكال الحيوانات المختلفة، فمن خلال هذا الشكل القريب من الإنسان يستطيع الروبوت التواصل مع الأطفال والترفيه عنهم بألعاب
أو وسائل ترفيهية آخرى مختلفة. كما أن الروبوت ساهم في الترفيه عن الكبار وأداء دور المساعد والمزود بالمعلومة في حدود نظام التقنية
المتوفرة فعلى سبيل المثال كرة القدم الروبوتية والتي يشارك فيها ما يزيد عن 400 فرقة كروية آلية تمثل 36 دولة منافسة. ولعل مما سوف
يسعد السيدات في مجال تطبيقات الترفيه ظهور الروبوت المنزلي والذي يساهم في التنظيف وتنظيم المواعيد وقراءة القصص والأخبار ومتابعة
الأطفال وغيرها.
ومن أمثلة أستخدام الروبوت في المجال الترفيهي : روبوت الخدمات والذي يساهم في توجيه العملاء والحراسة وتقديم الخدمات المعلوماتية الصوتية
والمكتوبة والمقروئة. وتعتبر الخدمات الترفيهية ولعب الأطفال أحد تطبيقات الروبوت في المجال الترفيهي والتي تحاكي حركات الحيوانات وقدرتها
على التخاطب مع الأطفال بحسب حصيلة الكلمات المتوفرة لديها
السؤال : عمل قائمة بالشركات المنتجة للروبوتات لمختلف التطبيقات التي تظهر من الدراسة في ( 1 ) ؟
الجواب : شركات ABB وفانوك وكوكا روبوتر وهيونداي للصناعات الثقيلة وميتسوبيشي إلكتريك، بالإضافة لشركة بوستن ديناميكس وهي الشركة
المصنعة للروبوتات الخاصة بالبنتاجون والتي قامت شركة جوجل بشرائها مؤخرا.
خارطة مفاهيم الوحدة
السؤال : أكمل خارطة المفاهيم ادناه باستخدام العبارات و المصطلحات التي تعلمتها في الوحدة :
تمرينات
السؤال : اشرح كيف يعمل جهاز التحكم في تغيير القنوات في جهاز الاستقبال التلفزيوني .وهل نظام التحكم بها من فئة الدائرة المفتوحة أم المغلقة ؟
الجواب : نظام التحكم في جهاز التحكم من فئة الدائرة المفتوحة حيث تحدث عملية التحكم نتيجة مدخلات النظام فقط ويتم التحكم في التلفاز
بواسطة ازرار جهاز التحكم حيث يتم من خلاله تشغيل وغلق الجهاز و تحديد القناة المطلوبة و غيرها من الخيارات والتي تظل ثابتة لا تتغير ما لم
يطلب المستخدم تغييرها
السؤال : اشرح كيف يعمل النظام الآلي للتحكم في مضخة المياه التي ترفع المياه من الخزان الأرضي إلى الخزان العلوي في المبنى . وهل نظام التحكم فيها من فئة الدائرة المفتوحة أم المغلقة ؟
الجواب : نظام التحكم في مضخة المياه من فئة الدائرة المغلقة, حيث أن عملية ضخ المياه تأخذ في الاعتبار واقع مدخلات النظام وهو في هذه
الحالة منسوب المياه الموجود ويتم التحكم في مخرجات النظم وهو هنا منسوب المياه المطلوب ضخه وذلك عبر دائرة التغذية الراجعة الموضحة في الشكل.
إن آلية عمل نظام ضخ الماء هي أن يقوم المستخدم بضبط قوة الضخ المطلوبة في البداية وتكون هذه المعلومة هي مدخل نظام التحكم ثم يقوم
بعدها جهاز الضخ بقياس قوة إندفاع المياه وتعديل قوة الضخ حسب الاندفاع.
السؤال : هات ثلاثة أمثلة من البيئة حولك لتطبيقات نظم تحكم ذات دائرة مفتوحة , وثلاثة أمثلة لتطبيقات نظم تحكم ذات دائرة مغلقة ؟
الجواب :
من أمثلة نظم التحكم ذات الدائرة المفتوحة: نظام التحكم في المروحة، ونظام التحكم في جهاز تحكم التلفاز، ونظام التحكم في لمبات الإضاءة.
ومن أمثلة أنظمة التحكم ذات الدائرة المغلقة: نظام التحكم في أجهزة المكيف، ونظام التحكم في الثلاجات، ونظام التحكم في سخانات المياه
السؤال :هل يندرج نظام الطيار الآلي في طائرات الركاب الحديثة تحت تعريف
الروبوتات؟ ولماذا؟
الجواب : نعم يعتبر نظام الطيار الالي في طائرات الركاب الحديثة من الروبوتات وهو يعمل بنظام تحكم الدائرة المغلقة حيث يقوم الطيار بتحديد
السرعة و الارتفاع و الاتجاه المطلوب و يحافظ الطيار الالي عليها ثابتة.
السؤال : يوجد في بعض السيارات الحديثة نظام متطور لإيقاف السيارة آليا في موقف السيارة دون تدخل السائق . هل يندرج هذه النظام تحت تعريف الروبوتات ؟ ولماذا ؟
الجواب : نعم يندرج تحت تعريف الروبوتات والتي تعمل بنظام الدائرة المغلقة حيث يقوم السائق بتحديد المكان المطلوب ايقاف السيارة به و بناء
علي المعطيات التي يجمعها الروبوت من المكان المحيط والتي يحصل عليها من السائق يقوم بايقاف السيارة في المكان المناسب
السؤال : اذكر نماذج أخرى لتطبيقات الروبوتات الصناعية . وكذلك لتطبيقات الروبوتات في مجال التسلية والترفيه .؟
الجواب :
من تطبيقات الروبوتات في المجال الصناعي : الروبوتات الموجودة في مصانع تجميع السيارات, ومصانع الأجهزة الإلكترونية.
ومن تطبيقات الروبوتات في مجال التسلية والترفيه: الروبوتات المصممة لألعاب الأطفال والروبوتات المصممة لامتطاء النياق وقيادتها في سباق الإبل في الإمارات العربية المتحدة
السؤال : بين الشكل التالي صورة للذراع الميكانيكية التي يحملها المكوك الفضائي , وتستخدم لتحميل وتفريغ المعدات من مخزن
المكوك . هل تندرج هذه الذراع تحت تعريف الروبوت؟ وماهي فئة هذا الروبوت ؟
الجواب : تعتبر هذه الذراع ضمن تعريف الروبوتات, وهو يندرج ضمن الروبوتات التي يتم التحكم بها رقمياً
السؤال : رأينا في شكل (3-7)صورة للروبوت الذي يخرج من المتاهة . وهذا الروبوت يتعلم من تجاربه السابقة بحيث يمكنه من الخروج
من المتاهة في وقت اقصر في المحاولات التالية . ماهي فئة هذا الروبوت؟
الجواب : الروبوت المتعلم
السؤال : في الروبوت المصمم للخروج من المتاهات في شكل (3-7),ماهي أنواع الحساسات التي يستخدمها هذا الروبوت ؟ ماهي
الوحدات المهمة الأخرى في بنية هذا الروبوت؟
الجواب :حساسات لمعرفة الاتجاهات و الوحدات المهمة الاخري في بنية هذا الروبوت هي المحركات( موتورات كهربائية ) و التروس و السيور ووحدات التحسس و الاستشعار ووحدات توليد الاصوات وغيرها.
السؤال : في شكل (4-6),رأينا تطبيقا للروبوت يعمل فيه كمتسابق يمتطي الناقة في سباق الإبل . ماهي أنواع الحساسات في هذا
الروبوت؟ماهي الوحدات المهمة الأخرى في بينة هذا الروبوت؟
الجواب : حساسات لقياس السرعة و المسافة ، و الوحدات المهمة الأخرى في بنية هذا الروبوت هي : المحركات ( موتورات كهربائية ) و التروس و
السيور ووحدات التحسس و الاستشعار ووحدات توليد الاصوات وغيرها.
اختبار
السؤال : اختر رمز الجملة الصحيحة فيما يلي :
أ- أفلام الخيال العلمي مصدر جيد للمعلومات العلمية و للقيم و الاخلاق
ب- تعطي أفلام الخيال العلمي صورة صحيحة و دقيقة عما ستكون عليه الروبوتات في المستقبل
ج- الروبوت هو مخلوق من الفضاء الخارجي أرسل لغزو الأرض
د- تتضمن افلام الخيال العلمي في الغالب مبالغات علمية وقيما أخلاقية مشكوكة ينبغي التنبيه لها ( صح )
السؤال : اختر رمز الجملة الصحيحة فيما يلي :
أ- الروبوت كائن حي له روح مثل الإنسان
ب- يمكن للروبوتات في مصنع السيارات أن تعيد برمجة نفسها بنفسها و تصنع سيارات أفضل
ج- الروبوتات جهاز ميكانيكي يتحكم فيه إلكترونيا يقوم بعمل يمكن أن يعمله الإنسان ( صح )
د- الروبوت جهاز يمكن برمجته بحيث يعبر عن المشاعر الإنسانية مثل الحب و الكراهية و الغضب
السؤال : جهاز أو نظام واحد فيما يلي يحتوي على نظام تحكم ذي دائرة مغلقة هو :
أ- ساعة التوقيت في فرن الطبخ بالمايكروويف
ب- نظام إضاءة لمبات الشوارع بعد غروب الشمس و إطفائها بعد طلع الشمس ( صح )
ج- جهاز فتح أبواب السيارة و تشغيلها عن بعد
د- مجفف الشعر
السؤال : جميع الجمل الواردة ادناه صحيحة ما عدا جملة واحدة هي :
أ- اختراع المايكرويرسسر كان عاملا قويا اسهم في التطوير الكبير في الروبوتات
ب- التطبيقات الصناعية في المجال الأوسع لاستخدامات الروبوتات
ج- أحد خصائص الروبوت أنه أذكى من الإنسان ( صح )
د- أحد سلبيات تقنية الروبوتات هو ندرة المتخصصين في هذه التقنية و ارتفاع مرتباتهم
السؤال : جهاز أو نظام واحد من الأجهزة أو النظم التالية يعتبر تطبيقا للروبوت و هو :
أ- جهاز التحكم عن بعد التلفزيون
ب- النظام الآلي لإيقاف السيارة في المواقف الطولية ( صح )
ج- جهاز إصدار بطاقة ركوب الطائرة ذاتيا في المطار
د- جهاز الصرف الآلي في البنك
السؤال : جهاز أو نظام واحد من الاجهزة أو النظم التالية يعتبر للروبوت وهو :
أ- قمر صناعي مخصص للاتصالات و للبث التلفزيزني مثل : عربسات أو نايلسات
ب- محطة الرادار التي تتبع حركة الطائرات
ج- سفينة الفضاء التي تحمل الرواد إلى الفضاء الخارجي
د- نظام الطيار الآلي في الطائرة الذي يحافز على طيران الطائرة بسرعة ثابتة و ارتفاع محدد ( صح )
السؤال : جهاز أو نظام واحد من الأجهزة أو النظم التالية لا يعتبر تطبيقا للروبوت و هو :
أ- الشاحنة المخصصة لنقل القمائم وضغطها ( صح )
ب- اليد الميكانيكية التي يتحكم بها مستخدم بشري و تستخدم في تناول المواد المشعة عن بعد من خلف حاجز يحمي المشغل من الأشعة الضارة
ج- الغواصة بدون قائد التي تستخدم في استكشاف أعمال البحار
د- الذراع التي يحملها المكوك الفضائي و تستخدم في تحميل و تفريغ المعدات من مخزن المكوك
السؤال : جميع الجمل الواردة أدناه صحيحة ما عدا جملة واحدة هي
أ- يكون الروبوت جيدا إذا كان شكله يشبه الإنسان البشري ( صح )
ب- يقاس مستوى تطور ذراع الروبوت بحسب عدد مستويات الحركة التي يتمتع بها الذراع
ج- يجب على قبضة اليد في الروبوت أن تضغط على الشاياء التي تتناولها بشدة تتناسب مع نوع الشي ووزنه
د- يعتبر نظام الموجات فوق الصوتية ( السونار ) من أهم التقنيات التي يستخدمها الروبوت في قياس المسافات
السؤال : جميع الجمل الواردة أدناه صحيحة ما عاد جملة واحدة هي :
أ- إن من أهم الروبوت أنه ينفذ الأعمال المتشابهة المتكررة بنفس مستوى الجودة
ب- إن استخدام الروبوت في المصنع سيزيد من تكلفة إنشاء المصنع
ج- يستطيع الروبوت أن يحفظ و يسترجع كميات هائلة من المعلومات بحسب ما يتم تخزينة في ذاكرة الحاسب الذي يتحكم في الروبوت
د- يستطيع الروبوت أن يميز بين الخطأ و الصواب و أن يعتذر و يتراجع عن الفعل إذا أخطأ ( صح )
