الهندسة والآليات > المركبات والآليات
استخدام الدماغ للتحكم بسيارات السباق
لطالما كان التحكم بالأشياء عن طريق العقل أمنية وحلم للكثيرين، هذا الشيء لن يبقى مجرد وهم غير قابل للتحقيق، حيث استطاع ريكاردو جيرالدي Riccardo Giraldi تطوير جهاز يُمكِّن الشخص من التحكم بسيارات السباق من خلال شيء واحد وهو.... الدماغ.
فلنتعرف على Scalextric الأداة القادرة على قراءة الإشارات الدماغية من خلال هذا المقال:
تم اختراع وتطوير أداة Scalextric القادرة على قراءة الأمواج الدماغية من قبل فريق يرأسه مدير التطوير والإبداع في شركة B-Reel ريكاردو جيرالدي Riccardo Giraldi ، وبمساعدة من الأعضاء في نوادي الالكترونيات والبرمجيات.
يُمكِّن المُتحكم العقلي Scalextric اللاعبين من التحكم بسيارات السباق عبر دماغهم، وذلك من خلال استخدام أجهزة قادرة على قراءة التخطيط الدماغي، حيث يتم التحكم بالسيارات من خلال تركيز اللاعبين فقط وكلما زاد التركيز زادت سرعة السيارة.
تم تطوير الاختراع باستخدام المواد التالية:
• لوحة أردوينو تحكمية (سنقدم لمحة عنها في نهاية المقال).
• دارة مطبوعة (PCB) (سنقدم لمحة عنها في نهاية المقال).
• بعض العناصر الالكترونية.
حيث يتم تحويل الإشارات الرقمية التي يرسلها جهاز الرأس إلى إشارات تماثلية يتم إرسالها فيما بعد إلى دارة الكترونية مصممة بشكل مناسب لتحل محل المتحكمات اليدوية للسيارات.
صورة تظهر توصيل الدارة المطبوعة مع لوحة الأردوينو
آلية عمل الجهاز:
رغم كون الفكرة خيالية، إلا أن أدوات تطبيقها وتحويلها إلى واقع موجودة لكن تحتاج إلى فكر مبدع، وهذا ما حصل، فقبل البدء بالعمل كان على ريكاردو أن يختار جهازاً للرأس لقراءة الإشارات الدماغية، حيث توجد في الأسواق مجموعة كبيرة من الأجهزة ولكن في النهاية تم اختيار جهاز Neurosky لأنه ذو تصميم غير مزعج وسعر معقول.
صورة تظهر جهاز الرأس Neurosky
صورة تظهر النموذج الأولي
خطوات إنجاز المشروع:
1- إيجاد العناصر والمكتبة الالكترونية المناسبة.
2- الحصول على جهاز يستطيع قراءة الإشارات الدماغية، لوحة أردوينو، Scalextric، بعض العناصر والأدوات الكهربائية.
3- تصميم دارة الكترونية صغيرة لوصل لوحة الأردوينو مع Scalextric.
4- كتابة خوارزمية أردوينو للتحكم بـ Scalextric.
5- كتابة تطبيق معالجة صغير للتحكم بالسيارة من خلال فأرة الكمبيوتر.
6- توصيل جهاز قراءة الإشارات الدماغية مع Scalextric.
أُنجزت النسخة الأولى من Scalextric واستخدمت في اللعب وهي تعتمد مبدءاً بسيطاً تم تطويره والارتقاء به لتحقيق الهدف من المشروع، فتم تصميم حلبة من مسارين يحوي كل منهما سيارة حيث يمكن التحكم بالسيارات من خلال قبضة يدوية وزيادة سرعتهما بزيادة التيار الكهربائي المغذي لهما، تم لاحقاً استخدام لوحة الأردوينو التحكمية Arduino Diecimila، وبدأت عملية اكتشاف الطريق الأسهل لتوصيل لوحة التحكم مع Scalextric وكتابة تطبيق صغير للتحكم بسرعة السيارة.
تم تصميم دارة الكترونية صغيرة لاستبدال قبضة التحكم Scalextric بجهاز أردوينو مُبرمج، وتعتمد هذه الدارة على عنصر الكتروني هو ترانزيستور من نوع MOSFET والذي يقوم بتضخيم أو تبديل الإشارات الإلكترونية، حيث ترسل لوحة الأردوينو التحكمية إشارة خرج الجهاز وهو على شكل إشارة ذات تعديل عرض النبضة Pulse Width Modulation PWM إلى بوابة ترانزستور MOSFET الذي يعمل كمقاومة متغيرة بدلاً من قبضة التحكم العادية.
تم اختبار فعالية المُتحكم الميكروي microcontroller للوحة الأردوينو ببرمجته بشكل أولي بحيث يعطي تغذية للخرج أو يلغي التغذية وذلك لجعل السيارة تعمل وتتوقف بعد عدة ثوانٍ، وعند التأكد من فعالية هذه الخطوة تم تجهيز الكمبيوتر ليكون قادراً على التفاعل مع لوحة الأردوينو.
تضمنت التجارب الأولية التحكم بسرعة السيارة من خلال تحريك مؤشر الفأرة الخاص بكل لاعب، لتأتي الخطوة الأخيرة والتي تم فيها وصل خرج جهاز الأمواج الدماغية ليكون دخلاً لنظام التحكم الالكتروني المطور.
تستخدم الأمواج الدماغية ما يسمى بجهاز التفكير ThinkGear الذي يسمح لتطبيقات أخرى (3rd party applications) بقراءة بيانات جهاز الرأس.
تم عام 2012 إضافة مسارين إضافيين للحلبة ليصبح بالإمكان وضع 4 سيارات معاً في حلبة السباق.
لقي هذا الاختراع اهتماماً كبيراً عند ظهوره وفاز بعدة جوائز منها شهادة FWA وFITC، وتم عرضه في عدة مدن منها لندن، برشلونة، أوستن ونيويورك.
ما رأيكم بهذا الابتكار الجديد؟ وماهي التحسينات الممكن إضافتها عليه لزيادة متعة التحدي في السباقات.
------------------------------------
معلومات على هامش المقال:
الأردوينو Arduino: منصة مفتوحة المصدر تستخدم في المشاريع الالكترونية، وتتضمن لوحة لدارة مبرمجة (تشير في العادة إلى المتحكم الميكروي) بالإضافة إلى قطعة برمجية أو IDE (بيئة تطوير متكاملة)، يتم تركيبها ضمن الحاسوب لكتابة وتحميل رموز الحاسوب إلى اللوحة. صُممت لوحة الأردوينو من أجل الهواة وأي شخص يهتم بابتكار البيئات والمواد التفاعلية. تتفاعل هذه اللوحة مع الأزرار والثنائيات الباعثة للضوء (الليدات LEDs) ومكبرات الصوت وغيرها من الأشياء.
الدارة المطبوعة PCB: عبارة عن لوحة مصنوعة من الألياف الزجاجية، مركبات الإيبوكسي أو غيرها من المواد الخشبية، تحتوي على أسلاك ناقلة يتم حفرها أو طباعتها على اللوحة. تقوم وظيفتها على توصيل العناصر الموجودة عليها مع بعضها البعض كالمقاومات، الترانزستورات والدارات المتكاملة.
المراجع:
هنا /