“ভাইয়া লাইন ফলোয়ার রোবটে কোন মটর ইউজ করবো?”, “কত আরপিএম ইউজ করবো” এই দুটি প্রশ্ন আমি নিজে সবথেকে বেশি ফেস করে এসেছি। এবং মজার ব্যাপার হলো আমি এই লাইন ফলোয়িং এর জন্য সবথেকে বেশি টাকা ঢেলেছি এই মটর নিয়ে এক্সপেরিমেন্ট করতে করতেই (প্রায় ৩০ হাজার টাকা গিয়েছে শুধু বিভিন্ন প্রকার ও টাইপের মটর কিনতেই! 😅) ।

তাই আমি এখানে চেষ্টা করবো বেসিক কিছু ক্যালকুলেশন, ক্যারেক্টারিস্টিক্স এবং আমার অভিজ্ঞতা নিয়ে শেয়ার করতে।

আমার প্রথম লাইন ফলোয়ার এর কীর্তি

আমার এই লাইন ফলোয়িং এর যাত্রা শুরু হয়েছিলো হলুদ প্লাস্টিক গিয়ার মটর দিয়ে যেগুলো বাজারে সবথেকে সস্তায় পাওয়া যেতো। এটার স্পিড খুবই কম এবং টর্ক তেমন একটা নাই, এবং একটু প্রেশার পড়লেই গিয়ার ভেঙ্গে সমান হয়ে যায়। এটা দিয়ে আমার লাইফের প্রথম বানানো লাইন ফলোয়ার খুব সুন্দরভাবেই চলেছিলো, কিন্তু ভাইয়ারা বলে দিয়েছিলো যে এগুলো দিয়ে কন্টেস্ট হবেনা! নিচে আমার প্রথম লাইন ফলোয়িং রোবট এর নমুনা দেখাইঃ

এবং এরপর হুট করে ১২০ এর জায়গায় যখন ৩০০ আরপিএম ২৫ মিমি মেটাল গিয়ার মটর কিনে আনি, তখন এটা লাইনে সোজা রাখতেই ত্রাহী মাম দশা হয়ে গিয়েছিলো! সে অনেক লম্বা কাহিনী!

যাই হোক, এই দেশে লাইন ফলোয়িং পারপাসে যত রকমের মটর পাওয়া যায় তার প্রায় সবই অন্তত কয়েক রকম rpm ভ্যারিয়েন্ট আমি ব্যবহার করেছি। এগুলো নিয়ে কথা বলার আগে চলো আগে কিছু ক্রুশিয়াল ম্যাথ নিয়ে আলোচনা করি।

মটর নির্বাচন এর আগে ফিজিক্স নিয়ে ঘাটি

তোমরা যখন রোবট বানাবে, তখন স্ট্রাকচারাল প্ল্যানিং করলে কয়েকটি বিষয় অবশ্যই মাথায় রাখা লাগে। যেমন মটর এর টর্ক, চাকা কতো ভালো ফ্রিকশন দিচ্ছে ট্র্যাকের সাথে, রোবটের মোট ওজন কতো, সেন্টার অফ গ্র্যাভিটি কোথায় ইত্যাদী।

প্রথমে বলি ওয়েট ব্যালেন্স নিয়ে। সাধারণত রোবটের ম্যাক্সিমাম ওজন চাকার একটু সামনে রাখা উচিত কারণ বেশি সামনে রাখলে রোবট শার্প টার্ন নিতে কষ্ট হয় আবার বেশি পিছে দিলে ফুল স্পিডে সামনের অংশ উপরে উঠে যাবে যার ফলে লাইন ডিটেকশনে ধরা খেয়ে যাবে।

• এবার বলি রোবটের মোট ওজন নিয়ে। রোবট এর ওজন যতো কম রাখা যায় ততোই ভালো, কারণ এতে ভরবেগ নিয়ন্ত্রন করা সহজ হয় এবং টার্নিং ইমপ্রুভ হবে। আবার বেশি পাতলা (১০০-২০০ গ্রাম) করলে দেখেছি যে চাকায় ফ্রিকশন পায়না বেশি স্পিডে! তাই মোটামুটি ২৫০-৬০০ গ্রাম পর্যন্ত ওজন হলো আমার কাছে আইডিয়াল। ভিন্ন মটরে ব্যাপার টা ভিন্ন হয়।

• এবার মটর এর আরপিএম এবং টর্ক নিয়ে কথা বলি। টর্ক জিনিস টা কি? মটর এর শ্যাফট কেন্দ্রে যতো শক্তি দিয়ে ঘুরাতে পারে সেটাই নির্দেশ করে। ধরো একটা মটর এর টর্ক ১ কেজি-সেমি লেখা। এর মানে কি? এর মানে হলো তুমি যদি শ্যাফটের সাথে একটা ১সেমি ব্যাসার্ধের চাকা লাগাও এবং সেটায় যদি সুতা প্যাচিয়ে ১ কেজি বস্তু ঝুলিয়ে দাও, তবে মটর সেটি তুলতে পারবে। এর বেশি ওজন সামলাতে বললে পারবেনা। যদি চাকার ব্যাসার্ধ বাড়িয়ে দাও? তাইলে পরিধি বরাবর বল সমানুপাতিক হারে কমে যাবে এবং মটর আরও কম ওজন তুলতে পারবে। ধরো তুমি ৩সেমি ব্যাসার্ধের চাকা যদি ব্যবহার করো, একই মটরে খুব বেশি হলে ৩৩০ গ্রাম গ্রাম তুলতে পারবে। এটাই হলো হিসেব। একই টাইপের মটর যত বেশি আরপিএম খুজতে যাবে, টর্ক ততোই কমে যাবে। নিচে একটা ছবি দেখিঃ

এবার বলি এই টর্ক কেন ম্যাটার করে, কেনই বা এটা আগে হিসেব করবে?

আমি একটা বাস্তব হিসেব দেখাইঃ

একটা ডেমো হিসেবঃ

আমার প্রথম দিকের রোবট গুলো ছিলো ২৫মিমি ডিসি গিয়ার মটর বেজড। যদি ৩০০ আরপিএম কিনতাম তবে তাতে ৩কেজি-সেমি টর্ক পেতাম। এতে যে চাকা মাউন্ট হতো তার ব্যাসার্ধ ছিলো ৩ সেমি এর একটু বেশি। এর মানে আমি এর পরিধি বরাবর সর্বোচ্চ ১ কেজি + ১ কেজি = ২ কেজি বল পেতাম। এখন আসি সর্বোচ্চ বেগ নিয়ে। ৩০০ আরপিএমে ৩ সেমি ব্যাসার্ধের চাকা ঘুরলে রোবটের গতিবেগ হবার কথা (পরিধি * ৩০০) / (৬০ সেকেন্ড) ) সেন্টিমিটার পার সেকেন্ড। অর্থাৎ আমার রোবটের সর্বোচ্চ গতিবেগ ছিলো ৯৪ সেন্টিমিটার পার সেকেন্ড বা প্রায় ১ মিটার পার সেকেন্ড।

এবার F=ma সূত্র খাটাই যেখানে F হলো রোবটের পরিধি বরাবর বল যেটা আমার বেলায় ছিলো (২ কেজি * ৯.৮) নিউটন = ১৯.৬ নিউটন। রোবটের ওজন ছিলো ১ কেজি। অর্থাৎ আমি যদি রোবটকে থামানোর জন্য দুই চাকা ফুল স্পিডে পেছনে ঘুরিয়েও দেই, তবুও আমি এখানে ১৯.৬ মিটার পার সেকেন্ড স্কয়ার মন্দন পাবো। এবার সুন্দরমতো v²\=u²-2as সূত্রে a এর মান বসায় দেই যেখানে v অর্থাৎ শেষ বেগ শুন্য এবং আদিবেগ ছিলো ১ মিটার পার সেকেন্ড। তখন s=u²/(2a) হয় যার মান ০.০৫১ মিটার বা ৫ সে.মি। এর মানে ফুল স্পিডে থাকা অবস্থায় ৯০ ডিগ্রি টার্ন পেয়ে রোবট ফুলব্রেকে যদি থামাতে যাই, তবুও সে অন্তত ৫ সে.মি সামনে এগিয়ে যাবে…যেখানে এখনো আমরা চাকা পিছলে যাবার ব্যাপার টা হিসেবেই আনিনি!

এখান থেকে কি বুঝলাম? যদি রোবট এর আরপিএম অতিরিক্ত বেশি হয়, তবে টর্ক কমে যাবে…এবং রোবট ফুল স্পিড থেকে থামাতে গেলে আরও বেশি লাইন থেকে বেরিয়ে যাবে। যদি আমার আগের হিসেবে দেখতাম যে ২০ সেমি এসেছে এর মানে তো আমার রোবট তো থামানোর আগেই লাইন থেকে বেরিয়ে যাবে অনেক দূর!

এক্ষেত্রে কি করা যায়? এক, একই মডেলের কম আরপিএম এর মটর কেনা যেটায় টর্ক পাবে একটু বেশি। অথবা দুই, রোবটের ওজন কমানো যাতে ভরবেগ কমে যায়। অথবা তিন, চাকার ব্যাসার্ধ কমানো। সবরকম উপায়েই আমি রোবট টেস্ট করেছি যেগুলোর ভিডিও এখনে শেয়ার করে দিলাম!

এবার আসি আমার এক্সপেরিয়েন্স থেকে মটর রিভিউ এবং এর আইডিয়াল ভ্যালু নিয়ে।

২৫ মিমি. ডিসি গিয়ার মটর

বাজারে এগুলা যা পাওয়া যায় সবই পলুলো কোম্পানির ডিজাইনের নকল ভ্যারিয়েন্ট যেগুলা চায়না থেকে আসে। তবে কাজ চালানোর মতো। শ্যাফট বাদে দৈর্ঘ্য ৫ সেমি এবং চওড়া ২৫মিমি বা ২.৫ সেমি। এটায় মাউন্ট করার জন্য বাজারে আলাদা চাকা কিনতে পাওয়া যায় যেগুলোর ব্যাসার্ধ সাধারণত ৩ সেমি বা তার বেশি হয়। এই কারণে মটর অবশ্যই বডির উপরের অংশে বসাতে হয়। এবং পাশাপাশি অন্তত প্রায় ১৭ সেমি জায়গা খেয়ে ফেলবে চাকা সহ। অনেক কন্টেস্টেই রোবটের চওড়া লিমিট ১৮ সেমি দিয়ে দেয়া থাকে, তখন ডিজাইনের বেলায় সাবধান থাকা ভালো! এক জোড়া মটর এর ওজন অন্তত ৩০০ গ্রাম হয় এবং ব্যাটারি সহ বাদবাকি জিনিসের ওজন হিসেব করলে অন্তত ৭০০ গ্রাম চলে আসে। এই হিসেবে ৩০০ আরপিএম পর্যন্ত ব্যবহার করা সেফ যেটায় ৩কেজি-সেমি টর্ক পাওয়া যায়। প্রথম দিককার মটর গুলো এতোই বাজে কোয়ালিটি ছিলো যে সেগুলো ২০০ আরপিএম এর বেশি কিনলে ব্রিজেই উঠতে পারতোনা লো টর্কের জন্য! এখনকার গুলো একটু ভালো। আর অরিজিনাল পলুলো কিনলে প্রতিজোড়া কমবেশি ৫হাজার টাকা পড়বে এবং এতে টর্ক পাবে ১৮কেজি-সেমি!

এই মটর দিয়ে লাইন ফলোয়ার বানানোর প্রধান কারণ হচ্ছে বেশি লোড ক্যারি করার ক্ষমতা যেগুলো দিয়ে আমরা অবজেক্ট পিকিং এবং প্লেসিং এর মতো প্রবলেম সল্ভ করতে পারি। এবং রোবটের কম্পোনেন্ট এর প্লেসমেন্ট এবং ওজন নিয়ে তেমন একটা টেনশন করতে হয়না!। ১.৫ কেজিও আরামসে হ্যান্ডল করতে পারবে। তাই এতে ৪ সেল ব্যাটারি ব্যবহার করেছিলাম আমি যেটা দিয়ে আমার পুরো একদিনের কন্টেস্ট আরামসে সামলানো যেতো! চার্জই দেয়া লাগতোনা তেমন। নিচে কিছু ভিডিও দিচ্ছি যেগুলো দেখে তোমরা এই মটর সম্পর্কে ধারণা পেতে পারোঃ

N20 মাইক্রো-মেটাল ডিসি গিয়ার মটর

এইগুলার আদুরে নাম হলো পিচ্চি খোলা গিয়ার মটর!। আকারে খুবই ছোট বলে এগুলো দিয়ে পিচ্চি বট বানানো যায়! কিন্তু এর সাইজ দেখে টর্ক নিয়ে দ্বিধায় পড়োনা কিন্তু! এর ম্যাগনেট গুলো অনেক শক্তিশালি বলে মোটামুটি ভালোই টর্ক দিতে পারে। রোবটের ওজন যদি ৩০০-৪০০ গ্রামের আশেপাশে রাখতে পারো, তবে ৬০০ আরপিএম পর্যন্ত ব্যবহার করা সেফ। এখানে কেবল একটাই সমস্যা, মটর এর গিয়ার এর অংশ খোলা, যেটায় ময়লা ঢুকলে মটর এর বারোটা বেজে যায়! তাই তোমাকে নিজেই বাজার থেকে পাতলা এবং চিকন টিনের বা এলুমিনিয়াম এর স্ট্রিপ কিনে সেগুলা সাইজমতো কেটে গিয়ার এর চারদিকে মুড়িয়ে দিতে হবে। তাহলে আর কোন সমস্যা নেই। কেউ পিচ্চি বট বানাতে চাইলে এটা অনেক সস্তা ও ভালো একটা অপশন এবং এটা দিয়েই পিচ্চি পিচ্চি মেজ সল্ভিং রোবটগুলো বানায়। কিন্তু মনে রেখো, ট্র্যাডিশনাল কম্পোনেন্ট দিয়ে ওজন কমানো কিন্তু সহজ কথা না! মিনি মটর ড্রাইভার (L293D অথবা TB662FNG) ব্যবহার করাই ভালো যেহেতু এগুলো বেশি কারেন্ট টানেনা। এবং ব্যাটারিও ২ সেল এনাফ, বেশি দিলে ওজন বেড়ে যাবে। আমি ৩ সেল পর্যন্ত ব্যবহার করেছি। বাক মডিউল দিয়ে ৫ ভোল্টে নামিয়ে আরডুইনোতে এবং বুস্ট মডিউল দিয়ে মটর ড্রাইভার এ ১২ ভোল্ট সাপ্লাই করা লাগবে! নিচে একটি ভিডিও দেখাচ্ছি যেখানে আমি এই পিচ্চি মটর এর ৪৫০ আরপিএম ভ্যারিয়েন্ট এ ৪ সেল ব্যাটারী ব্যবহার করে রোবট বানিয়েছিলামঃ

16 GA ডিসি গিয়ার মটর

এটাও পিচ্চি মটর কিন্তু গিয়ার ঢাকা এবং গোল শেপের। মটর এর মেইন বডিও N20 মটোর এর থেকে একটু বড়ো যেটায় অনেক ভালো টর্ক পাওয়া যায়। আমর বর্তমান লেটেস্ট লাইন ফলোয়ার রোবটে এটাই লাগানো। আকারে ছোট কিন্তু ভালো টর্কের এবং গিয়ার প্রটেক্টেড থাকার জন্যে এটাই মোটামুটি বেশি জনপ্রিয়। ওজনের বেলায় N20 মটরে যেরকম স্পেসিফিকেশন বলেছি এখানেও প্রায় একই থাকবে, এবং অনেক ভালো ডিজাইন করলে ৮০০ আরপিএম পর্যন্ত হ্যান্ডল করা সম্ভব। এই মটর ব্যবহার এর সবথেকে বড়ো মজা হলো এর স্পিড যদি ৫০% ও কমিয়ে দেই, মানে ভোল্টেজ যদি অর্ধেক দেই, এরপরেও এই মটর ৩৫০ গ্রামের রোবটকে অনায়াসে চালিয়ে নিয়ে যেতে পারে। কিন্তু বাজারে এটা কিনতে গেলে সাবধান! দুইরকম ভ্যারিয়েন্ট পাওয়া যায়, সিল্ভার কালার গিয়ার আর পিতল এর গিয়ার। পিতল রঙের গিয়ার গুলো অনেক বাজে হয়, মটর উলটা ঘুরিয়ে ব্রেক দিতে গেলেই গিয়ার ভেঙ্গে গুড়ো গুড়ো হয়ে যায়! তাই আমরা সিল্ভার কালার ছাড়া কিনিই না। আমার বর্তমান রোবট এই মটরে বানানো এবং আপাতত এটাই আমার ফেভারিট। বর্তমানে এটার একটাই সমস্যা, বাংলাদেশে এখন এটা এভেইলেবল না! নিচে কিছু ভিডিও নমুনা দেখাচ্ছিঃ

Summery উরফে উপসংহারঃ

তাইলে এবার ছোট কথায় সামারি টেনে দিই। মিডিয়াম সাইজের সার্ভো দিয়ে গ্র্যাবার লাগিয়ে যদি রোবট ডিজাইন করো, তবে তোমাকে অবশ্যই ২৫মিমি এর মিডিয়াম সাইজের মেটাল গিয়ার মটরগুলো কিনতে হবে এবং এগুলো ৩০০ আরপিএম পর্যন্ত সেফ। N20 মাইক্রোমেটাল মটোর কোনপ্রকার প্যারা ছাড়া ইউজ করতে চাইলে ৪৫০-৫০০ আরপিএম ভালো, সর্বোচ্চ ৬০০ আরপিএম পর্যন্ত হ্যান্ডল করা সম্ভব…সেক্ষেত্রে ওজন অবশ্যই ৪০০ গ্রামের মধ্যে রাখা লাগবে। ঢাকা গোল ১৫ মিমি সাইজের গিয়ারের মটর কিনতে গেলে ৬০০ আরপিএম সবথেকে সেফ, কিন্তু ৮০০ আরপিএম পর্যন্ত হ্যান্ডল করা সম্ভব। চাইলে ৮০০ আরপিএম কিনে কম স্পিডেও চালাতে পারবে যদি রোবটের ওজন ৪০০ গ্রামের মধ্যে থাকে।

যেহেতু টর্ক বুঝে মটর কিনবে, তাইলে কেমন টর্ক হওয়া মোটামুটি ভালো? সেক্ষেত্রে আমি একটা ইকুয়েশন ফলো করিঃ

২এক মটরের টর্ক/(রোবটের ওজন চাকার ব্যাসার্ধ) = ১.৫ বা তার বেশি থাকা ভালো।

মনে রাখবে, অতিরিক্ত বেশি আরপিএম কিনে এরপর সেটা কম স্পিডে চালানোর চিন্তা করা বোকামি। কারণ এমনেই তো টর্ক কম, এর উপর স্পিড কমানোর জন্য সাপ্লাই ভোল্টেজ যদি কম দাও, তাইলে টর্কও সমান তালে কমে যাবে। রোবট নড়তেই চাইবেনা সহজে! তাই বুঝে শুনে কিনিও মটর, কিনিয়া কান্দিও না!

উপরের সম্পূর্ণ তথ্য আমার একান্তই ব্যাক্তিগত এনালাইসিস। টেকনোলজি হচ্ছে ইনোভেনশন এবং ডিসকোভারীর খেলা। কেউ হয়তো অনেক ভালো ডিজাইন কিংবা ভালো কম্পোনেন্ট ব্যবহার করে আরও বেশি আরপিএম হ্যান্ডল করার ক্যাপাবিলিটি রাখতে পারে, তখন তার অভিমত হয়তো আমার সাথে মিলবেনা। দীর্ঘদিন ধরে কন্টেস্ট করে এসেছি বলে চোখের সামনেই টেকনোলজিকাল এডভান্সমেন্ট দেখে এসেছি একই সাথে স্ট্রাকচারাল, সার্কিট, কম্পোনেন্ট এবং প্রোগ্রমিং সেন্সে সবকিছুতেই। তাল মিলিয়ে আমাকেও ক্রমাগত এক্সপেরিমেন্ট এবং আপগ্রেড এর কাজ চালিয়ে যেতে হয়েছে যার কারণে আমার এতো টাকার গচ্চা!

আশা করি আমার এই লস অনেকের জন্যেই কিছু মূল্যবান ইনফরমেশন প্রোভাইড করতে পেরেছে!

রোবটিক্সে যাত্রা শুভ হোক সবার!