وصف البحث
يتزايد استخدام الروبوتات في مختبرات التعليم العالي، إلا أن معظم الروبوتات التجارية باهظة الثمن ومصممة للاستخدام الصناعي. تقدم هذه الورقة تصميمًا ونمذجة وتقييمًا تجريبيًا لروبوت SCARA منخفض التكلفة ذي أربع درجات حرية، وذلك لأغراض تعليمية وبحثية. يدعم الروبوت مهام الالتقاط والوضع والنقش بالليزر. طُوّرت حركية مباشرة وعكسية باستخدام معاملات دينافيت-هارتنبرغ، وجرى التحقق من صحة البنية الميكانيكية من خلال التحليلات الديناميكية. طُبّق إطار عمل جديد للتعلم الآلي يدمج نماذج آلة المتجهات الداعمة (SVM) والغابة العشوائية (RF) لتحسين دقة الحركة، والتنبؤ بنجاح المهمة، وتعويض أخطاء تحديد المواقع في الوقت الفعلي. أظهرت الاختبارات التجريبية التي أُجريت على مدار 360 دورة بسرعات وأحمال وأنواع أجسام مختلفة أن نموذج SVM يتنبأ بنجاح عملية الإمساك بدقة 94.4%، بينما يُقدّر نموذج RF خطأ تحديد الموضع XY بمتوسط خطأ تربيعي جذري (RMSE) قدره 1.84 مم، وخطأ زمن الدورة بمتوسط خطأ تربيعي جذري (RMSE) قدره 0.41 ثانية. علاوة على ذلك، تم اقتراح نهج جديد في هذا العمل يجمع بين هذا النموذج وآلة نقش بالليزر. تُشير تجارب التكرارية إلى تكرارية قياسية ISO تبلغ 0.97 مم، وتُظهر تجارب النقش بالليزر متوسط أخطاء موضعية قدرها 0.45 مم، مع انحراف أقصى قدره 0.90 مم. بالمقارنة مع وحدة تحكم PID أساسية، تُقلل الاستراتيجية المُحسّنة بالتعلم الآلي خطأ تحديد الموضع التربيعي الجذري (RMS) من 3.30 مم إلى 1.83 مم، وتُحسّن التكرارية بنسبة 36.5%، مع تقليل طفيف في زمن الدورة. تُظهر هذه النتائج أن روبوت SCARA المقترح يحقق دقة عالية، وثباتًا، ومرونة في التشغيل، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الأكاديمية والتطبيقات العملية الخفيفة.
