Linienfolgerroboter mit Arduino

Linienfolger Roboter ist ein sehr einfacher Roboter, der einer Linie folgt, entweder einer schwarzen oder einer weißen Linie. Diese Art von Robotern ist sehr einfach zu bauen und oft die erste Wahl für Anfänger, die mit der Robotik beginnen. Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Linienfolgerrobotern: Einer ist ein schwarzer Linienfolger, der der schwarzen Linie folgt, und der zweite ist ein weißer Linienfolger, der der weißen Linie folgt. Der Linienfolger erkennt die Linie tatsächlich und folgt ihr. Obwohl die Idee einfach klingt, mit etwas mehr Entwicklung, werden ähnliche Roboter praktisch in vielen Anwendungen eingesetzt, wie z. B. in Robotern der Fabrikhalle oder in Lagerrobotern.

Konzepte des Linienfolgers

Das Konzept des Arbeitens des Linienfolgers bezieht sich auf Licht. Wir verwenden hier das Verhalten von Licht an den schwarzen und weißen Oberflächen. Wenn Licht auf eine weiße Oberfläche fällt, wird es fast vollständig reflektiert und bei einer schwarzen Oberfläche wird das Licht vollständig absorbiert. Dieses Lichtverhalten wird beim Bau eines Linienfolgerroboters verwendet.

In diesem auf Arduino basierenden Line Follower-Roboter haben wir IR-Sender und IR-Empfänger verwendet, die auch als Fotodioden bezeichnet werden. Sie dienen zum Senden und Empfangen von Licht. IR überträgt Infrarotlichter. Wenn Infrarotstrahlen auf die weiße Oberfläche fallen, werden sie zurück reflektiert und von Fotodioden eingefangen, die einige Spannungsänderungen erzeugen. Wenn IR-Licht auf eine schwarze Oberfläche fällt, wird Licht von der schwarzen Oberfläche absorbiert und es werden keine Strahlen zurückreflektiert, sodass die Fotodiode kein Licht oder keine Strahlen empfängt. Hier in diesem Arduino-Linienfolgerroboter erhält Arduino 1 als Eingabe, wenn der Sensor eine weiße Oberfläche erkennt, und wenn Arduino eine schwarze Linie erkennt, erhält Arduino 0 als Eingabe.

Da der Line Follower-Roboter ein interessantes Anfängerprojekt ist, haben wir ihn auch mit anderen Entwicklungsboards als Arduino erstellt. Sie können sie bei Interesse auch über den folgenden Link überprüfen

• Line Follower Robot mit 8051 Mikrocontroller
• Line Follower Robot mit Raspberry Pi
• Texas MSP430 Launchpad-basierter Line Follower
• Einfacher Line Follower mit PIC Microcontroller
• Line Follower mit ATmega16 AVR Microcontroller

Schaltungserklärung

Der gesamte Arduino-Linienfolgerroboter kann in drei Abschnitte unterteilt werden: Sensorabschnitt, Steuerabschnitt und Treiberabschnitt.

Sensorabschnitt:

Dieser Abschnitt enthält IR-Dioden, Potentiometer, Komparator (Operationsverstärker) und LEDs. Das Potentiometer wird zum Einstellen der Referenzspannung an der einen Klemme des Komparators verwendet, und IR-Sensoren werden verwendet, um die Leitung zu erfassen und eine Spannungsänderung an der zweiten Klemme des Komparators bereitzustellen. Dann vergleicht der Komparator beide Spannungen und erzeugt am Ausgang ein digitales Signal. Hier in dieser Zeilenfolgerschaltung haben wir zwei Komparatoren für zwei Sensoren verwendet. Der LM 358 wird als Komparator verwendet. Der LM358 verfügt über zwei rauscharme Operationsverstärker.

Kontrollbereich:

Mit Arduino Pro Mini wird der gesamte Prozess des Linienfolger-Roboters gesteuert. Die Ausgänge der Komparatoren sind mit den digitalen Pin-Nummern 2 und 3 von Arduino verbunden. Arduino liest diese Signale und sendet Befehle an die Treiberschaltung an den Antriebsstrangfolger.

Treiberbereich:

Der Treiberbereich besteht aus Motortreiber und zwei Gleichstrommotoren. Der Motortreiber wird zum Antreiben von Motoren verwendet, da Arduino den Motor nicht ausreichend mit Spannung und Strom versorgt. Deshalb fügen wir eine Motortreiberschaltung hinzu, um genügend Spannung und Strom für den Motor zu erhalten. Arduino sendet Befehle an diesen Motortreiber und treibt dann Motoren an.

Arbeiten des Line Follower Roboters mit Arduino

Es ist interessant, mit Arduino einen Line Follower-Roboter zu bauen. Der Linienfolger-Roboter erkennt mithilfe eines Sensors eine schwarze Linie und sendet das Signal an Arduino. Dann treibt Arduino den Motor entsprechend der Sensorleistung an.

Hier in diesem Projekt verwenden wir zwei IR-Sensormodule, nämlich den linken und den rechten Sensor. Wenn sowohl der linke als auch der rechte Sensor Weiß erkennen, bewegt sich der Roboter vorwärts.

Wenn der linke Sensor auf einer schwarzen Linie erscheint, dreht der Roboter die linke Seite.

Wenn der rechte Sensor eine schwarze Linie erkennt, dreht der Roboter die rechte Seite, bis beide Sensoren die weiße Oberfläche erreichen. Wenn die weiße Oberfläche kommt, bewegt sich der Roboter wieder vorwärts.

Wenn beide Sensoren auf der schwarzen Linie stehen, stoppt der Roboter.

Schaltplan

Das vollständige Schaltbild für den Arduino-Linienfolger-Roboter ist im obigen Bild dargestellt. Wie Sie sehen können, ist der Ausgang der Komparatoren direkt mit den digitalen Pins 2 und 3 von Arduino verbunden. Die Eingangsstifte 2, 7, 10 und 15 des Motortreibers sind mit den digitalen Pins 4, 5, 6 und 7 von Arduino verbunden. Ein Motor ist am Ausgangspin der Motortreiber 3 und 6 und ein anderer Motor an Pin 11 und 14 angeschlossen.

Programmerklärung

Im Programm haben wir zunächst den Eingangs- und Ausgangspin definiert und dann in einer Schleife die Eingänge überprüft und den Ausgang entsprechend den Eingängen an den Ausgangspin für den Antriebsmotor gesendet. Zur Überprüfung des Eingangspins haben wir if-Anweisungen verwendet. Den vollständigen Code für den Zeilenfolger- Roboter finden Sie unten auf dieser Seite.

Es gibt vier Bedingungen in dieser Zeile nach dem Roboter, die wir mit Arduino lesen. Wir haben zwei Sensoren verwendet, nämlich den linken und den rechten Sensor.

Eingang	Ausgabe	Bewegung Vom Roboter
Linker Sensor	Rechter Sensor	Linker Motor	Rechter Motor
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	0	0	0	0	Halt
0	1	1	0	0	0	Biegen Sie rechts ab
1	0	0	0	1	0	Biegen Sie links ab
1	1	1	0	1	0	Nach vorne

Wir schreiben den Arduino Line Follower Code gemäß den in der obigen Tabelle gezeigten Bedingungen.

Erforderliche Komponenten

Arduino

In unserem Projekt haben wir einen Mikrocontroller verwendet, um den gesamten Prozess des Systems ARDUINO zu steuern. Arduino ist eine Open-Source-Hardware und sehr nützlich für Projektentwicklungen. Es gibt viele Arten von Arduino wie Arduino UNO, Arduino Mega, Arduino Pro Mini, Lilypad usw. auf dem Markt. Hier haben wir Arduino Pro Mini in diesem Projekt verwendet, da Arduino Pro Mini klein und daher Breadboard-kompatibel ist. Um den Arduino-Code des Linienfolgerroboters zu brennen, haben wir einen FTDI-Brenner verwendet.

L293D Motortreiber

L293D ist ein Motortreiber-IC mit zwei Kanälen zum Antreiben von zwei Motoren. Der L293D verfügt über zwei eingebaute Transistor-Darlington-Paare zur Stromverstärkung und einen separaten Stromversorgungsstift für die externe Versorgung der Motoren.

IR-Modul:

Das IR-Modul ist eine Sensorschaltung, die aus einem IR-LED / Fotodioden-Paar, einem Potentiometer, einem LM358, Widerständen und einer LED besteht. Der IR-Sensor sendet Infrarotlicht und die Fotodiode empfängt das Infrarotlicht.

Energieversorgung

Ich habe einen Spannungsregler hinzugefügt, um 5 Volt für Arduino, Komparator und Motortreiber zu erhalten. Zur Stromversorgung der Schaltung wird eine 9-Volt-Batterie verwendet.