International Science and Technology Journal

Home < Articles < Article Details

دمج تقنيات الاستشعار بالموجات فوق الصوتية وخوارزميات اتخاذ القرار في تصميم روبوت متجنب للعوائق

الملخص
تقدّم هذه الدراسة تصميم وتنفيذ روبوت ذكي متنقل منخفض التكلفة قادر على تجنّب العوائق الأساسية باستخدام وحدة تحكم Arduino Uno ومستشعرات الموجات فوق الصوتية HC-SR04. تم تطوير خوارزمية تجنّب خفيفة الوزن تمكّن الروبوت من اتخاذ قرارات تنقل فورية استنادًا إلى قياسات المسافة. تم اختبار الروبوت في بيئات داخلية مُحكمة (مساحة 3 م × 3 م) مع 10 تكوينات مختلفة للعوائق. أظهرت النتائج التجريبية نسبة نجاح 92% في تجنّب العوائق الثابتة متوسطة الحجم (أجسام بعرض يزيد عن 10 سم)، ونسبة نجاح 81% في التنقل حول الأسطح المائلة. كان متوسط زمن الاستجابة 245 مللي ثانية، واحتفظ النظام بأداء مستقر عند جهود كهربائية أعلى من 6.5 فولت. أما عند انخفاض الجهد عن هذا المستوى، فقد انخفضت دقة الكشف بنسبة 18%. أظهر التقييم المقارن مع منصة مشابهة تستخدم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء (IR) أن النظام القائم على الموجات فوق الصوتية حسّن مدى الكشف بنسبة 25% وقلل معدلات الإنذارات الكاذبة بنسبة 14%. ومع ذلك، واجه النظام صعوبة في التعامل مع العوائق الرقيقة أو المنخفضة المستوى حيث كانت نسبة النجاح 63%. بالرغم من هذه القيود، يُعتبر النموذج الأولي منصة قابلة للتوسع وفعالة من حيث التكلفة للاستخدام التعليمي. كما يمكن استخدامه كأساس لتكامل تقنيات متقدمة مستقبلية مثل التعلم الآلي وغيرها. تختتم الدراسة بتوصيات لتعزيز متانة النظام من خلال دمج مستشعرات متعددة، وإدارة طاقة ديناميكية، وتطوير استراتيجيات تحكم تكيفية للبيئات غير المنظمة..................... الكلمات المفتاحية:............ تجنّب العوائق، أردوينو أونو، مستشعر الموجات فوق الصوتية، روبوت متنقل، التنقل في الوقت الحقيقي، التقييم المقارن، الأنظمة المدمجة.
Abstract
This study presents the design and implementation of a low-cost intelligent mobile robot capable of basic obstacle avoidance using an Arduino Uno microcontroller and HC-SR04 ultrasonic sensors. A lightweight avoidance algorithm was developed to enable real-time navigation decisions based on distance measurements. The robot was tested in controlled indoor environments (3 m × 3 m area) with 10 different obstacle configurations. Experimental results showed a 92% success rate in avoiding medium-sized static obstacles (objects >10 cm in width) and an 81% success rate in navigating around angled surfaces. The average response time was 245 ms, and the system maintained stable performance at voltages above 6.5 V. Below this threshold, detection accuracy dropped by 18%. A comparative evaluation against a similar platform using IR sensors revealed that the ultrasonic-based system improved detection range by 25% and reduced false-positive rates by 14%. However, the proposed system struggled with thin or low-profile obstacles, where performance was 63% successful. Despite these limitations, the prototype offers a scalable and cost-efficient platform for educational use. It also serves as a testbed for future integration of advanced technologies such as machine learning, and others. The study concludes with recommendations to enhance robustness through multi-sensor fusion, dynamic power management, and the development of adaptive control strategies for unstructured environments................. Keywords: ................Obstacle Avoidance, Arduino Uno, Ultrasonic Sensor, Mobile Robot, Real-Time Navigation, Comparative Evaluation, Embedded Systems