Robot sledující čáru pomocí Arduina

Robot sledující čáru je velmi jednoduchý robot, který sleduje čáru, buď černou čáru nebo bílou čáru. Tyto typy robotů se vyrábějí velmi snadno a jsou často první volbou pro začátečníky, kteří s robotikou začínají. V zásadě existují dva typy robotů sledujících čáru: jeden je sledovač černé čáry, který sleduje černou čáru, a druhý je sledovač bílé čáry, který sleduje bílou čáru. Sledovač čáry skutečně snímá čáru a sleduje ji. I když tato myšlenka zní jednoduše, s trochou dalšího vývoje se podobné roboty prakticky používají v mnoha aplikacích, jako jsou roboti pro správu továrních podlah nebo skladové roboty.

Koncepty sledovače čáry

Koncept práce sledovače čáry souvisí se světlem. Zde používáme chování světla na černobílém povrchu. Když světlo dopadne na bílý povrch, téměř se odráží a v případě černého povrchu se světlo úplně pohltí. Toto chování světla se používá při stavbě robota pro sledování linie.

V tomto robotu na sledování linek založeném na Arduinu jsme použili IR vysílače a IR přijímače nazývané také fotodiody. Používají se k odesílání a přijímání světla. IR vysílá infračervená světla. Když infračervené paprsky dopadnou na bílý povrch, odrazí se zpět a zachytí fotodiody, které generují určité změny napětí. Když infračervené světlo dopadá na černý povrch, světlo je absorbováno černým povrchem a žádné paprsky se neodráží zpět, takže fotodioda nepřijímá žádné světlo ani paprsky. Tady v tomto robotu Arduino line tracker, když senzor snímá bílý povrch, pak Arduino dostane 1 jako vstup a když snímá černou čáru Arduino dostane 0 jako vstup.

Vzhledem k tomu, že robot Line follower je zajímavý projekt pro začátečníky, postavili jsme ho také pomocí různých vývojových desek jiných než Arduino, můžete si je v případě zájmu také prohlédnout pomocí níže uvedeného odkazu

• Robot sledovače linek pomocí mikrokontroléru 8051
• Line Follower Robot pomocí Raspberry Pi
• Sledovač linek založený na příručce Texas MSP430 Launchpad
• Jednoduchý sledovač linek pomocí mikrokontroléru PIC
• Sledovač linky pomocí mikrokontroléru ATmega16 AVR

Vysvětlení obvodu

Celý robot sledovače linky Arduino lze rozdělit do 3 sekcí: sekce senzorů, sekce ovládání a sekce ovladače.

Sekce senzoru:

Tato část obsahuje IR diody, potenciometr, komparátor (Op-Amp) a LED diody. Potenciometr se používá k nastavení referenčního napětí na jedné svorce komparátoru a infračervené senzory se používají k snímání vedení a zajišťují změnu napětí na druhé svorce komparátoru. Pak komparátor porovná obě napětí a na výstupu generuje digitální signál. Zde v tomto obvodu sledovače linek jsme použili dva komparátory pro dva senzory. LM 358 se používá jako komparátor. LM358 má zabudované dva operační zesilovače s nízkým šumem.

Kontrolní sekce:

Arduino Pro Mini se používá k řízení celého procesu robota sledovače linek. Výstupy komparátorů jsou připojeny k digitálním pinům číslo 2 a 3 Arduina. Arduino čte tyto signály a odesílá příkazy do obvodu řidiče následovníkovi hnacího ústrojí.

Sekce řidiče:

Část ovladače se skládá z ovladače motoru a dvou stejnosměrných motorů. Ovladač motoru se používá k pohonu motorů, protože Arduino nedodává motoru dostatečné napětí a proud. Přidáme tedy obvod ovladače motoru, abychom získali dostatek napětí a proudu pro motor. Arduino odesílá příkazy tomuto ovladači motoru a poté řídí motory.

Práce robota sledovače linek pomocí Arduina

Stavba robota Line lineer pomocí Arduina je zajímavá. Robot sledující linii snímá černou čáru pomocí senzoru a poté odešle signál do Arduina. Poté Arduino řídí motor podle výstupu senzorů.

Zde v tomto projektu používáme dva moduly IR senzorů, a to levý senzor a pravý senzor. Když levý i pravý senzor zaznamená bílou barvu, robot se pohne dopředu.

Pokud se levý senzor objeví na černé čáře, robot otočí levou stranu.

Pokud pravý senzor snímá černou čáru, robot se otočí pravou stranou, dokud se oba senzory nedostanou na bílý povrch. Když přijde bílá plocha, robot se začne pohybovat znovu dopředu.

Pokud se oba senzory dostanou na černou čáru, robot se zastaví.

Kruhový diagram

Kompletní schéma zapojení pro Arduino vedení zdvihátka robot je znázorněno ve výše uvedeném obrázku. Jak vidíte, výstup komparátorů je přímo připojen k digitálnímu kolíku Arduino číslo 2 a 3. A vstupní kolík ovladače motoru 2, 7, 10 a 15 je připojen k digitálnímu kolíku Arduino číslo 4, 5, 6 a 7. A jeden motor je připojen na výstupní kolík ovladačů motoru 3 a 6 a druhý motor je připojen na kolíky 11 a 14.

Vysvětlení programu

V programu jsme nejdříve definovali vstupní a výstupní pin a poté ve smyčce zkontrolujeme vstupy a odešleme výstup podle vstupů na výstupní pin pro hnací motor. Ke kontrole vstupního kolíku jsme použili příkazy „if“. Úplný kód robota sledujícího linku najdete ve spodní části této stránky.

V tomto řádku po robotu jsou čtyři podmínky, které čteme pomocí Arduina. Použili jsme dva senzory, jmenovitě levý senzor a pravý senzor.

Vstup	Výstup	Hnutí Robota
Levý senzor	Pravý senzor	Levý motor	Pravý motor
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	0	0	0	0	Stop
0	1	1	0	0	0	Odbočit vpravo
1	0	0	0	1	0	Odbočit vlevo
1	1	1	0	1	0	Vpřed

My psát Arduino řádku sledovací kód podle podmínek uvedených v tabulce výše.

Požadované komponenty

Arduino

V našem projektu jsme použili mikrokontrolér k řízení celého procesu systému, kterým je ARDUINO. Arduino je hardware s otevřeným zdrojovým kódem a je velmi užitečný pro vývoj projektů. Na trhu je k dispozici mnoho typů arduina, jako je Arduino UNO, arduino mega, arduino pro mini, Lilypad atd. Zde jsme v tomto projektu použili arduino pro mini, protože arduino pro mini je malý a je tak kompatibilní s prkénkem. K vypálení arduino kódu robota sledujícího linku jsme použili FTDI hořák.

Ovladač motoru L293D

L293D je integrovaný obvod ovladače motoru, který má dva kanály pro řízení dvou motorů. L293D má dva vestavěné tranzistorové Darlingtonovy páry pro zesílení proudu a samostatný kolík napájecího zdroje pro externí napájení motorů.

IR modul:

IR modul je obvod snímače, který se skládá z dvojice IR LED / fotodiod, potenciometru, LM358, rezistorů a LED. Infračervený senzor přenáší infračervené světlo a fotodioda přijímá infračervené světlo.

Zdroj napájení

Přidal jsem regulátor napětí, abych získal 5 voltů pro Arduino, komparátor a ovladač motoru. A k napájení obvodu se používá 9voltová baterie.