Fase VI - Robot seguidor de línea

 

ROBOT SEGUIDOR DE LÍNEA 

PROYECTO FINAL FASE VI

202042762- Cristian Camilo Manquillo Palacios- cristian.manquillo@correounivalle.edu.co

 

Universidad del Valle,  Facultad de ingeniería 

Introducción a la ingeniería electrónica

Asfur Barandica 

Materiales

• Triplex: (Precio: reciclaje)

Es un tipo de madera delgado, liviano y muy bueno para trabajarlo. Es por eso que va a servir de soporte. 

• Moto-reductores: (precio:18.000 pesos)

Tensión de funcionamiento: 3V ~ 12 VCC (voltaje de funcionamiento recomendada de alrededor de 6 a 8 V), Par máximo: 800gf cm min (3V)  Velocidad en vacío: 1:48 (hora 3V)  Corriente de carga: 70 mA (250 mA MAX) (3V) Tamaño: 7x2.2x1.8 cm (aprox)

• Ruedas: (Precio: reciclaje)  

Se usarán 2 tipos de rueda. Las que van a ir pegadas a los moto-reductores están hechas de una goma que evitará el deslizamiento y las ruedas de la parte delantera son mucho mas pequeñas y de un plástico más duro pues estas no necesitan tanto agarre.   

• Protoboard: 

Especificaciones : (Precio : $8.000)

• Modelo: SYB-46 270 puntos   
• Fabricado: Plástico ABS
• Color: blanco
• Resistencia de contacto: 100mOhms
• Resistencia aislante: 1000mOhms
• Voltaje dieléctrico (soporta): 500VAC (1 minuto)
• Arquitectura: No requiere soldar
• Auto adhesiva
• Modificación y revisión de circuitos sencillos
• Similar a las board que se encuentran soldadas (PCB)
• Acepta transistores, diodos, LED`s, resistencias, capacitores
• 4 pies de goma antideslizante
• Conexiones: 1000 veces
• Temperatura de operación: -20°C~+80°C
• Contactos: Chapados de ní­quel/bronce fosforado
• Calibre de alambre: 20~29 AWG
• Tamaño: 9.0cm x 5.2cm x 8.5mm
• Peso: 35 gramos

se utilizará este tipo de paca por su tamaño y forma, lo cual servirá para hacer todas las conexiones.

• Batería: 

Especificaciones : (Precio : reciclaje)

• Modelo: bst-9v
• Composición: Ni-MH
• Capacidad: 250 mAh
• Tipo: batería recargable de 9 v
• compatible con todos los dispositivos que usen batería cuadrada 9v.
• Cargas: hasta 1200 veces
• medidas: 2.5 cm x 1.5 cm x 4,5 cm

se eligió esta batería por su tamaño, naturaleza recargable y voltaje, el cual cumple con los requerimientos del proyecto.

• Microcontrolador:

  Especificaciones : (Precio : $17.668 más envió )

• Marca: TRES D PRINT TECH

• Tarjeta Compatible para Arduino Modelo UNO SMD Atmega328 CH340

• Basado en el microcontrolador ATMEGA328.

• Rango de alimentación recomendado: 7 a 12 volts.

• Rango de alimentación absoluto: 6 a 20 volts.

• 14 entradas/salidas digitales.

• 6 canales de PWM.

• 6 entradas analógicas.

• Corriente máxima de salida en pines de IO: 20 mA.

• Corriente de salida en el pin de 3.3 volts: 50 mA.

• 32 KB de memoria Flash para programas.

• 2 KB de memoria RAM.

• 1 KB de EEPROM.

• Frecuencia de reloj de 16 Mhz.

• Led multipropósito en pin 13.

es requerido para programar todo el robot y que este sea automático.

• Puente H L298n:($20.000) 

El driver L298n nos permitirá gobernar los motores de corriente continua con las ruedas acopladas y, por tanto, gobernar el movimiento de nuestro vehículo.

• Sensores infrarrojos TCRT5000:($5.000 unidad X 3)

 

El sensor de infrarrojos nos permitirá detectar la presencia de una línea negra y de esta manera enrutar nuestra trayectoria para poder seguirla

Desarrollo final de la estructura

Este el desarrollo final del proyecto estructuralmente. 

Ahora retomaremos los pasos para llegar a esta estructura. En primer lugar se inició con la estructura electromecánica, que compromete los motores, ruedas y plataforma como se puede apreciar en la imagen siguiente:

El siguiente apartado de esta estructura tuvo lugar incorporando tres componentes que son; batería, Arduino uno y proto-board, con sus respectivas indicaciones de lugar en la siguiente imagen:

Por ultimo, se añadió el puente H en la parte posterior de la plataforma y una estructura adicional para el posicionamiento de los sensores. Se puede entender de una forma más contextualizada con las siguientes imágenes:

Diagrama de bloques

Como se puede observar la batería reparte energía al Arduino y al puente H, que a su vez transmite el flujo de corriente a los motores según lo indique el algoritmo del Arduino, pues al recibir las señales adecuadas de los sensores ordenará girar, acelerar o retroceder.

Algoritmo 

El robot se programó para ser totalmente autónomo, esto quiere decir que en el momento en que se ponga sobre la pista va a moverse procesando la información obtenida por los sensores. 
Este programa permite que una vez encuentre una pista de circuito cerrado, el robot no saldrá de ella por ningún motivo.
Se explicará ahora como funciona:
Habrá entonces un sensor central y 2 laterales, esto para poder hacer más eficiente su desplazamiento. Los sensores envían señales de 1 cuando están sobre el negro y de 0 cuando están sobre el blanco. De forma natural, ósea en línea recta, los sensores mandarán señales de 010, lo que indica que el robot avanza. Cuando envía señales de 111 el robot retrocede, dado que pudo haber perdido la pista de la línea por su velocidad, entonces retornará a la pista. Para los siguientes movimientos que son de giro sólo se tomaran en cuenta los sensores laterales, pues tomar en cuenta el central daría un margen de error mucho más posible, por eso con señales de 0-1 para el giro a la derecha, y por el contrario 1-0 para el giro a la izquierda.

CÓDIGO ARDUINO

 

Ahora se presentará un diagrama de flujo para tener una mejor noción de su funcionamiento. 

Esquema de conexión 

Este es el robot en funcionamiento y las medidas de la pista en la cual se probó su funcionamiento:

 Conclusiones

Se tiene entonces un robot totalmente autónomo, capaz de seguir una serie de ordenes inscritas en el Arduino, para poder desplazarse sin ningún problema por cualquier línea trazada en una respectiva superficie plana y que esta línea absorba casi a totalidad la luz emitida por el sensor.