- Conceptes de seguidor de línia
- Explicació del circuit
- Funcionament del robot Line Follower mitjançant Arduino
- Esquema de connexions
- Explicació del programa
- Components necessaris
El seguidor de línia Robot és un robot molt simple que segueix una línia, ja sigui una línia negra o una línia blanca. Aquest tipus de robots són molt senzills de construir i sovint són la primera opció per a principiants que estan començant amb la robòtica. Bàsicament, hi ha dos tipus de robots seguidors de línia: un és un seguidor de línia negre que segueix la línia negra i el segon és un seguidor de línia blanca que segueix la línia blanca. El seguidor de línia detecta la línia i la segueix. Tot i que la idea sona senzilla, amb una mica més de desenvolupament, els robots similars a aquest s’utilitzen pràcticament en moltes aplicacions, com ara robots de gestió de sòls de fàbrica o robots de magatzem.
Conceptes de seguidor de línia
El concepte de treball del seguidor de línia està relacionat amb la llum. Aquí fem servir el comportament de la llum a les superfícies en blanc i negre. Quan la llum cau sobre una superfície blanca, es reflecteix gairebé completament i, en el cas d’una superfície negra, la llum s’absorbeix completament. Aquest comportament de la llum s’utilitza en la construcció d’un robot seguidor de línia.
En aquest robot seguidor de línia basat en Arduino, hem utilitzat transmissors i receptors IR també anomenats fotodíodes. S'utilitzen per enviar i rebre llum. L’IR transmet llums infraroges. Quan els rajos infrarojos cauen sobre la superfície blanca, es reflecteixen cap enrere i són captats pels fotodíodes que generen alguns canvis de voltatge. Quan la llum IR cau sobre una superfície negra, la llum és absorbida per la superfície negra i no es reflecteixen cap raig, de manera que el díode fotogràfic no rep ni llum ni raigs. Aquí, en aquest robot seguidor de línia Arduino, quan el sensor detecta la superfície blanca, Arduino obté 1 com a entrada i quan detecta la línia negra Arduino obté 0 com a entrada.
Com que el robot seguidor de la línia és un interessant projecte per a principiants, també l’hem creat amb diferents taules de desenvolupament diferents d’Arduino. També podeu consultar-les mitjançant l’enllaç següent si hi esteu interessat.
- Robot de seguiment de línia mitjançant microcontrolador 8051
- Robot de seguiment de línia amb Raspberry Pi
- Seguidor de línia basat en Launchpad de Texas MSP430
- Seguidor de línia simple mitjançant microcontrolador PIC
- Seguidor de línia mitjançant microcontrolador ATmega16 AVR
Explicació del circuit
Tot el robot seguidor de la línia Arduino es pot dividir en 3 seccions: secció de sensor, una de control i una de controlador.
Secció del sensor:
Aquesta secció conté díodes IR, potenciòmetre, comparador (Op-Amp) i LED. El potenciòmetre s’utilitza per configurar el voltatge de referència en un terminal del comparador i s’utilitzen sensors IR per detectar la línia i proporcionar un canvi de tensió al segon terminal del comparador. A continuació, el comparador compara ambdues tensions i genera un senyal digital a la sortida. Aquí, en aquest circuit seguidor de línia, hem utilitzat dos comparadors per a dos sensors. LM 358 s’utilitza com a comparador. LM358 ha incorporat dos amplificadors operatius de baix nivell de soroll.
Secció de control:
Arduino Pro Mini s’utilitza per controlar tot el procés del robot seguidor de línia. Les sortides dels comparadors estan connectades als pins digitals números 2 i 3 d’Arduino. Arduino llegeix aquests senyals i envia ordres al circuit del controlador al seguidor de la línia de transmissió.
Secció del conductor:
La secció del controlador consta de controlador de motor i dos motors de corrent continu. El controlador del motor s’utilitza per conduir motors perquè Arduino no subministra prou tensió i corrent al motor. Per tant, afegim un circuit de controlador de motor per obtenir prou tensió i corrent per al motor. Arduino envia ordres a aquest controlador de motor i després acciona motors.
Funcionament del robot Line Follower mitjançant Arduino
És interessant construir un robot seguidor de línia mitjançant Arduino. El robot seguidor de línia detecta una línia negra mitjançant un sensor i, a continuació, envia el senyal a Arduino. A continuació, Arduino condueix el motor segons la sortida dels sensors.
En aquest projecte, utilitzem dos mòduls de sensor IR, és a dir, el sensor esquerre i el sensor dret. Quan el sensor esquerre i dret detecta el blanc, el robot avança.
Si el sensor esquerre surt en una línia negra, el robot gira el costat esquerre.
Si el sensor correcte detecta la línia negra, el robot gira cap a la dreta fins que els dos sensors arribin a la superfície blanca. Quan arriba la superfície blanca, el robot torna a avançar.
Si els dos sensors entren a la línia negra, el robot s’atura.
Esquema de connexions
El diagrama de circuits complet del robot seguidor de línia arduino es mostra a la imatge superior. Com podeu veure, la sortida dels comparadors està connectada directament al pin digital Arduino número 2 i 3. I el pin d’entrada 2, 7, 10 i 15 del controlador del motor està connectat al pin digital Arduino número 4, 5, 6 i 7 respectivament. I un motor està connectat al pin de sortida dels controladors de motors 3 i 6 i un altre motor està connectat al pin 11 i 14.
Explicació del programa
Al programa, en primer lloc, vam definir el pin d’entrada i sortida i, després, en bucle, comprovem les entrades i envia la sortida segons les entrades al pin de sortida per al motor motriu. Per comprovar el pin d'entrada, hem utilitzat sentències "if". Es pot trobar el codi complet del robot seguidor de línia a la part inferior d’aquesta pàgina.
Hi ha quatre condicions en aquesta línia que segueixen el robot que llegim mitjançant Arduino. Hem utilitzat dos sensors: el sensor esquerre i el dret.
|
Entrada |
Sortida |
Moviment De Robot |
||||
|
Sensor esquerre |
Sensor dret |
Motor esquerre |
Motor dret |
|||
|
LS |
RS |
LM1 |
LM2 |
RM1 |
RM2 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Atura |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Giri a la dreta |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Giri a l'esquerra |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
Endavant |
Escrivim el codi de seguidor de la línia arduino segons les condicions que es mostren a la taula anterior.
Components necessaris
Arduino
En el nostre Projecte, hem utilitzat un microcontrolador per controlar tot el procés del sistema que és ARDUINO. Arduino és un maquinari de codi obert i molt útil per a desenvolupaments de projectes. Hi ha molts tipus d’arduino com Arduino UNO, arduino mega, arduino pro mini, Lilypad, etc. disponibles al mercat. Aquí hem utilitzat arduino pro mini en aquest projecte, ja que arduino pro mini és petit i, per tant, és compatible amb taulers de suport. Per gravar el codi arduino del robot seguidor de línia hem utilitzat un gravador FTDI.
Controlador de motor L293D
L293D és un controlador IC de motor que té dos canals per accionar dos motors. L293D té dos parells incorporats de transistors Darlington per a l'amplificació de corrent i un pin d'alimentació separat per proporcionar subministrament extern als motors.
Mòdul IR:
El mòdul IR és un circuit de sensor que consta de parells LED / fotodiode IR, potenciòmetre, LM358, resistències i LED. El sensor IR transmet llum infraroja i el fotodiode rep la llum infraroja.
Font d'alimentació
He afegit un regulador de tensió per obtenir 5 volts per Arduino, comparador i controlador de motor. I una bateria de 9 volts s’utilitza per alimentar el circuit.