Robot śledzący linię wykorzystujący arduino

Robot śledzący linię to bardzo prosty robot, który podąża za linią, czarną lub białą linią. Roboty tego typu są bardzo proste w budowie i często są pierwszym wyborem dla początkujących, którzy zaczynają przygodę z robotyką. Zasadniczo istnieją dwa typy robotów śledzących linię: jeden to podążający za czarną linią, a drugi to podążający za białą linią, który podąża za białą linią. Zwolennik linii faktycznie wyczuwa linię i podąża za nią. Chociaż pomysł wydaje się prosty, z nieco większym rozwojem, roboty podobne do tego są praktycznie używane w wielu aplikacjach, takich jak roboty do zarządzania halami produkcyjnymi lub roboty magazynowe.

Koncepcje popychacza liniowego

Koncepcja działania popychacza liniowego jest związana ze światłem. Wykorzystujemy tutaj zachowanie światła na czarno-białych powierzchniach. Kiedy światło pada na białą powierzchnię, jest prawie całkowicie odbijane, aw przypadku czarnej powierzchni jest całkowicie pochłaniane. To zachowanie światła jest wykorzystywane do budowy robota śledzącego linię.

W tym robocie śledzącym linię opartym na Arduino, zastosowaliśmy nadajniki i odbiorniki podczerwieni zwane także fotodiodami. Służą do wysyłania i odbierania światła. Podczerwień przesyła światło podczerwone. Kiedy promienie podczerwone padają na białą powierzchnię, są odbijane i wychwytywane przez fotodiody, które generują pewne zmiany napięcia. Kiedy światło podczerwone pada na czarną powierzchnię, jest ono pochłaniane przez czarną powierzchnię i żadne promienie nie są odbijane, dzięki czemu fotodioda nie otrzymuje żadnego światła ani promieni. Tutaj, w tym robocie podążającym za linią Arduino, gdy czujnik wyczuwa białą powierzchnię, Arduino otrzymuje 1 jako wejście, a gdy wyczuwa czarną linię, Arduino otrzymuje 0 jako wejście.

Ponieważ robot Line follower jest interesującym projektem dla początkujących, zbudowaliśmy go również przy użyciu różnych płyt programistycznych innych niż Arduino, możesz je również sprawdzić, korzystając z poniższego linku, jeśli jesteś zainteresowany

Robot Line Follower wykorzystujący mikrokontroler 8051
Robot Line Follower korzystający z Raspberry Pi
Oparty na platformie Texas MSP430 Launchpad Line Follower
Prosty popychacz liniowy wykorzystujący mikrokontroler PIC
Line Follower z mikrokontrolerem ATmega16 AVR

Objaśnienie obwodu

Cały robot śledzący linię Arduino można podzielić na 3 sekcje: sekcję czujnika, sekcję sterowania i sekcję sterownika.

Sekcja czujnika:

Ta sekcja zawiera diody IR, potencjometr, komparator (wzmacniacz operacyjny) i diody LED. Potencjometr służy do ustawiania napięcia odniesienia na jednym zacisku komparatora, a czujniki IR służą do wykrywania linii i zapewnienia zmiany napięcia na drugim zacisku komparatora. Następnie komparator porównuje oba napięcia i generuje sygnał cyfrowy na wyjściu. Tutaj, w tym obwodzie wtórnika linii, użyliśmy dwóch komparatorów dla dwóch czujników. LM 358 służy jako komparator. LM358 ma wbudowane dwa niskoszumowe wzmacniacze operacyjne.

Sekcja Kontroli:

Arduino Pro Mini służy do sterowania całym procesem robota śledzącego linię. Wyjścia komparatorów są podłączone do cyfrowych pinów 2 i 3 Arduino. Arduino odczytuje te sygnały i wysyła polecenia do obwodu sterownika do popychacza układu napędowego.

Sekcja kierowcy:

Sekcja sterownika składa się ze sterownika silnika i dwóch silników prądu stałego. Sterownik silnika służy do napędzania silników, ponieważ Arduino nie dostarcza wystarczającego napięcia i prądu do silnika. Więc dodajemy obwód sterownika silnika, aby uzyskać wystarczające napięcie i prąd dla silnika. Arduino wysyła polecenia do tego sterownika silnika, a następnie steruje silnikami.

Praca robota Line Follower z wykorzystaniem Arduino

Zbudowanie robota śledzącego Line za pomocą Arduino jest interesujące. Robot śledzący linię wykrywa czarną linię za pomocą czujnika, a następnie wysyła sygnał do Arduino. Następnie Arduino napędza silnik zgodnie z wyjściem czujników.

W tym projekcie używamy dwóch modułów czujnika podczerwieni, a mianowicie lewego czujnika i prawego czujnika. Gdy zarówno lewy, jak i prawy czujnik wykryją kolor biały, robot porusza się do przodu.

Jeśli lewy czujnik znajdzie się na czarnej linii, robot skręca w lewą stronę.

Jeśli prawy czujnik wykryje czarną linię, robot obróci się w prawo, aż oba czujniki znajdą się na białej powierzchni. Kiedy pojawi się biała powierzchnia, robot znowu rusza do przodu.

Jeśli oba czujniki znajdą się na czarnej linii, robot zatrzymuje się.

Schemat obwodu

Kompletny schemat obwodu dla Arduino linia popychacza robota przedstawiono na rysunku powyżej. Jak widać, wyjście komparatorów jest bezpośrednio połączone z cyfrowym pinem Arduino 2 i 3. A pin 2, 7, 10 i 15 sterownika silnika jest połączony z cyfrowym pinem Arduino odpowiednio 4, 5, 6 i 7. Jeden silnik jest podłączony do styku wyjściowego sterowników silników 3 i 6, a drugi silnik jest podłączony do styku 11 i 14.

Objaśnienie programu

W programie w pierwszej kolejności zdefiniowaliśmy pin wejściowy i wyjściowy, a następnie w pętli sprawdzamy wejścia i wysyłamy wyjście zgodnie z wejściami na pin wyjściowy silnika napędowego. Aby sprawdzić pin wejściowy, użyliśmy instrukcji „if”. Pełny kod robota śledzącego linię można znaleźć na dole tej strony.

Istnieją cztery warunki w tej linii za robotem, który czytamy za pomocą Arduino. Użyliśmy dwóch czujników, a mianowicie lewego i prawego.

Wejście	Wynik	Ruch Robota
Lewy czujnik	Prawy czujnik	Lewy silnik	Właściwy silnik
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	0	0	0	0	Zatrzymać
0	1	1	0	0	0	Skręć w prawo
1	0	0	0	1	0	Skręć w lewo
1	1	1	0	1	0	Naprzód

Piszemy kod obserwatora linii arduino zgodnie z warunkami przedstawionymi w powyższej tabeli.

Wymagane komponenty

Arduino

W naszym Projekcie zastosowaliśmy mikrokontroler do sterowania całym procesem systemu jakim jest ARDUINO. Arduino to sprzęt typu open source, bardzo przydatny przy opracowywaniu projektów. Na rynku dostępnych jest wiele rodzajów arduino, takich jak Arduino UNO, arduino mega, arduino pro mini, Lilypad itp. Tutaj użyliśmy arduino pro mini w tym projekcie, ponieważ arduino pro mini jest małe, a więc kompatybilne z płytą prototypową. Aby wypalić kod arduino robota śledzącego linię, użyliśmy palnika FTDI.

Sterownik silnika L293D

L293D to układ scalony sterownika silnika, który ma dwa kanały do sterowania dwoma silnikami. L293D ma dwie wbudowane pary tranzystorów Darlingtona do wzmacniania prądu i oddzielny pin zasilania do zewnętrznego zasilania silników.

Moduł IR:

Moduł IR to obwód czujnika składający się z pary diody IR / fotodiody, potencjometru, LM358, rezystorów i diody LED. Czujnik podczerwieni przesyła światło podczerwone, a fotodioda odbiera światło podczerwone.

Zasilacz

Dodałem regulator napięcia, aby uzyskać 5 woltów dla Arduino, komparatora i sterownika silnika. Do zasilania obwodu służy 9-woltowa bateria.