الجيروسكوب والتحكم في الطائرات المسيرة - كتاب الذكاء الإصطناعي - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

الجيروسكوب (Gyroscope) هو مستشعر يقيس السرعة الزاوية، أو معدل الدوران حول محور معين، ويُعد الجيروسكوب مفيدًا بشكل خاص في اكتشاف التغيرات الصغيرة في اتجاه الطائرة المسيرة وتصحيحها، وهو أمر مهم للحفاظ على الاستقرار والتحكم أثناء الطيران.

كاميرا الطائرة المسيرة (Drone's Camera) تُستخدم لالتقاط الصور أثناء الطيران، ويُمكن تثبيتها على الطائرة المسيرة، بحيث تتمكن من التقاط صور من جهات وزوايا مختلفة عن طريق ضبط زاوية انحدار الكاميرا (Camera Pitch) باستخدام الدالة ( )set.position. وفي هذا المشروع، ضبط الموضع على 0.7، أي حوالي 45 درجة بالنظر إلى الأسفل.

أجهزة المروحيات الأربعة (Four Propeller) في الطائرة المسيرة هي مشغلات تتحكم في سرعة دوران المروحية الرباعية (Quadcopter) واتجاهها، وهي طائرات مسيرة مجهزة بأربعة دوارات (Rotors)، اثنان منهما يدوران في اتجاه عقارب الساعة والاثنان الآخران يدوران عكس اتجاهها، حيث يولد دوران هذه الدوارات قوة رفع (Lift) ويسمح للطائرة المسيرة بالإقلاع والمناورة في الهواء. وكما هو الحال مع باقي الأجهزة، تسترد المحركات وتوضع في موضعها، وتستخدم الدالة ( )setVelocity كذلك لضبط السرعة الأولية للأجهزة المروحية.

التحرك نحو الهدف Moving to a Target

للانتقال من موقع إلى آخر، تستخدم الطائرة المسيرة الدالة ( )move_to_target التي تحتوي على منطق التحكم (Control Logic)، حيث تأخذ قائمة الإحداثيات كمعامل، في شكل أزواج [X, Y]؛ لاستخدامها كنقاط طريق. في البداية، تتحقق الدالة مما إذا تمت تهيئة (Initialized) الموضع المستهدف (Target Position) أم لا. وفي تلك الحالة تضبطه على نقطة الطريق الأولى، ثم تتحقق مما إذا كانت الطائرة المسيرة قد وصلت إلى الموضع المستهدف بالدقة المحددة في المتغير target_precision. وإذا كان الأمر كذلك، تنتقل الدالة إلى نقطة الطريق المستهدفة التالية.

ويجب حساب الزاوية بين الموضع الحالي للطائرة المسيرة وموضعها المستهدف؛ لمعرفة مدى قوة الدوران التي يجب أن تكون عليه في الخطوة التالية، حيث تمت معايرة هذه القيمة وضبطها على النطاق [π, -π].

وبعد ذلك، تقوم الدالة بحساب اضطرابات الانعراج والانحدار المطلوبة لتوجيه الطائرة المسيرة نحو نقطة الطريق المستهدفة وضبط زاوية انحدار الطائرة المسيرة على التوالي.

حسابات المحركات Motor Calculations

أخيرًا، يجب حساب السرعة التي تضبط بها المحركات (Motors)، وذلك بقراءة القيم المبدئية للمستشعرات، أي قراءة قيم الالتفاف والانحدار، والانعراج من وحدة القياس بالقصور الذاتي. ويتم الحصول على قيم مواضع X و Z من نظام تحديد المواقع العالمي، بينما يتم الحصول على قيم تسارع الالتفاف والانحدار من الجيروسكوب.

ويتم استخدام الثوابت (Constants) المختلفة التي تم تعريفها في المقطع البرمجي مسبقًا لإجراء الحسابات والتعديلات بالتزامن مع مدخلات المستشعرات، وفي النهاية يتم ضبط الدفع (Thrust) الصحيح.

يمكن للمروحية أن تتحرك في أي اتجاه وأن تحافظ على طيرانها مستقرًا من خلال التحكم في سرعة المروحيات الأربع واتجاهها، فعلى سبيل المثال، عند زيادة سرعة الدوارين الموجودين على جانب واحد وتقليل سرعة الدوارين الآخرين، فإن الطائرة المسيرة باستطاعتها الميلان والتحرك في اتجاه معين.

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

320

الجيروسكوب (Gyroscope) هو مستشعر يقيس السرعة الزاوية، أو معدل الدوران حول محور معين، ويُعد الجيروسكوب مفيدًا بشكل خاص في اكتشاف التغيرات الصغيرة في اتجاه الطائرة المسيرة وتصحيحها، وهو أمر مهم للحفاظ على الاستقرار والتحكم أثناء الطيران.كاميرا الطائرة المسيرة (Drone's Camera) تُستخدم لالتقاط الصور أثناء الطيران، ويُمكن تثبيتها على الطائرة المسيرة، بحيث تتمكن من التقاط صور من جهات وزوايا مختلفة عن طريق ضبط زاوية انحدار الكاميرا (Camera Pitch) باستخدام الدالة ( )set.position. وفي هذا المشروع، ضبط الموضع على 0.7، أي حوالي 45 درجة بالنظر إلى الأسفل.أجهزة المروحيات الأربعة (Four Propeller) في الطائرة المسيرة هي مشغلات تتحكم في سرعة دوران المروحية الرباعية (Quadcopter) واتجاهها، وهي طائرات مسيرة مجهزة بأربعة دوارات (Rotors)، اثنان منهما يدوران في اتجاه عقارب الساعة والاثنان الآخران يدوران عكس اتجاهها، حيث يولد دوران هذه الدوارات قوة رفع (Lift) ويسمح للطائرة المسيرة بالإقلاع والمناورة في الهواء. وكما هو الحال مع باقي الأجهزة، تسترد المحركات وتوضع في موضعها، وتستخدم الدالة ( )setVelocity كذلك لضبط السرعة الأولية للأجهزة المروحية.--- SECTION: التحرك نحو الهدف Moving to a Target --- التحرك نحو الهدف Moving to a Targetللانتقال من موقع إلى آخر، تستخدم الطائرة المسيرة الدالة ( )move_to_target التي تحتوي على منطق التحكم (Control Logic)، حيث تأخذ قائمة الإحداثيات كمعامل، في شكل أزواج [X, Y]؛ لاستخدامها كنقاط طريق. في البداية، تتحقق الدالة مما إذا تمت تهيئة (Initialized) الموضع المستهدف (Target Position) أم لا. وفي تلك الحالة تضبطه على نقطة الطريق الأولى، ثم تتحقق مما إذا كانت الطائرة المسيرة قد وصلت إلى الموضع المستهدف بالدقة المحددة في المتغير target_precision. وإذا كان الأمر كذلك، تنتقل الدالة إلى نقطة الطريق المستهدفة التالية.ويجب حساب الزاوية بين الموضع الحالي للطائرة المسيرة وموضعها المستهدف؛ لمعرفة مدى قوة الدوران التي يجب أن تكون عليه في الخطوة التالية، حيث تمت معايرة هذه القيمة وضبطها على النطاق [π, -π].وبعد ذلك، تقوم الدالة بحساب اضطرابات الانعراج والانحدار المطلوبة لتوجيه الطائرة المسيرة نحو نقطة الطريق المستهدفة وضبط زاوية انحدار الطائرة المسيرة على التوالي.--- SECTION: حسابات المحركات Motor Calculations --- حسابات المحركات Motor Calculationsأخيرًا، يجب حساب السرعة التي تضبط بها المحركات (Motors)، وذلك بقراءة القيم المبدئية للمستشعرات، أي قراءة قيم الالتفاف والانحدار، والانعراج من وحدة القياس بالقصور الذاتي. ويتم الحصول على قيم مواضع X و Z من نظام تحديد المواقع العالمي، بينما يتم الحصول على قيم تسارع الالتفاف والانحدار من الجيروسكوب.ويتم استخدام الثوابت (Constants) المختلفة التي تم تعريفها في المقطع البرمجي مسبقًا لإجراء الحسابات والتعديلات بالتزامن مع مدخلات المستشعرات، وفي النهاية يتم ضبط الدفع (Thrust) الصحيح.--- SECTION: معلومة --- يمكن للمروحية أن تتحرك في أي اتجاه وأن تحافظ على طيرانها مستقرًا من خلال التحكم في سرعة المروحيات الأربع واتجاهها، فعلى سبيل المثال، عند زيادة سرعة الدوارين الموجودين على جانب واحد وتقليل سرعة الدوارين الآخرين، فإن الطائرة المسيرة باستطاعتها الميلان والتحرك في اتجاه معين.2025 - 1447--- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: شكل 6.13: طائرة مسيرة بأربع مروحيات Description: A diagram showing a quadcopter drone from an aerial perspective. It has four propellers, one at each corner. A blue rectangular box highlights the propellers, with a label 'المروحيات (Propellers)' pointing to them. Context: This figure visually represents the 'Four Propeller' drone discussed in the text, specifically illustrating the propellers which are key components for flight control and lift.