Seguidor de linea con arduino
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Reporte seguidor de linea
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Robot Sigue-líneas Hipócrates 1
Reporte de diseño, elaboración y construcción
Universidad Hipócrates
Facultad de Ingeniería en Electrónica y Cibernética
Alumno: Braulio Emiliano Vazquez Valdez
Profesor: Carlos Arturo Alarcón
16/12/2013
RSGH-1
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Introducción
Con motivo del proyecto final de la materia electrónica 1 segundo parcial, se planteó un proyecto
mesclador de químicos, al encontrar una limitante en su funcionamiento se optó por buscar otro
proyecto, de esta manera se adoptó la idea de diseñar un robot sigue-líneas denominado ahora
como RSGH-1
La finalidad del proyecto además de aprobar la materia electrónica 1 impartida por el profesor
Carlos Arturo Alarcón, es iniciarse en la robótica y abrir un panorama para la facultad para abrir
futuras participaciones en competencias y eventos en el ámbito de la robótica, no es seguro con
este robot en sí, pero si se puede comenzar a desarrollar un proyecto más competente y
sofisticado, además se logró un interés en los alumnos de preparatoria Hipócrates en la carrera de
ingeniería en Electrónica y Cibernética
El resultado del proyecto fue convincente y en opinión del desarrollador gratificante no solo por su
buen funcionamiento, sino porque es su primer robot
Pero antes que nada ¿qué es un robot sigue-líneas?
Según Wikipedia
“Los robots seguidores de línea son robots muy sencillos, que cumplen una única misión: seguir una
línea marcada en el suelo normalmente de color negro sobre un tablero blanco (normalmente una línea
negra sobre un fondo blanco). ”
Con esto queda entendido que son, ahora que lo conforman?
Partes que lo conforman:
1.- Sensores
Son los encargados de referenciar la posición del robot con respecto a la línea negra o blanca
2.- Microcontrolador
Se encarga de recoger los datos otorgados por los sensores y usarlos para decidir como
administrar los pulso de control para los motores
3.- Motores con Motorreductor
Son los encargados de darle movimiento al robot siendo estos acoplados a unas llantas la tracción
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Primeros pasos
Al plantear la idea del robot sigue-líneas surgieron 2 preguntas
¿Qué tipo de robot queríamos?
¿Cómo conseguiríamos las piezas necesarias?
Se optó por un robot microcontrolado ya que se puede modificar su programación en cualquier
momento y porque son mucho más versátiles que un robot puramente electrónico, además de
que se pueden usar más sensores y configurar el comportamiento independiente de cada uno de
ellos en resumen la versatilidad es mucho mayor
Se investigaron las piezas necesarias para su elaboración
El 60% de las piezas usadas no se encontraron en guerrero, se tuvieron que pedir por tiendas en
línea resultando encontrar las piezas en una llamada MICROSIDE que se ubica en Tlaxcala
Una vez teniendo todas las piezas se procedió a construir el robot
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Detalles sobre la investigación
Siendo este el primer sigue-líneas desarrollado se fue investigando en un orden
¿Como obtendremos las señales?
Mediante a sensores
¿Qué sensores necesitamos?
Sensores Emisor-Receptor
¿Cuáles hay disponibles?
QRD1114 y CNY70
Optamos por los QRD1114 ya que tienen un mayor rango de acción y son más precisos
¿Qué tipo de señales emiten?
Emiten señales analógicas en función a la reflexión del material que este frente a su emisor-
receptor
¿Qué señales necesitamos?
Necesitamos señales digitales para nuestro robot
¿Cómo convertimos la señal analógica de los sensores en digital?
Buscando en la red se encontró el diagrama de la figura 1
Figura 1
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Probándolo en la práctica se comprobó su funcionamiento, devolviendo señales de entre 0 y 5
volts siendo estos valores, señales digitales.
Se procedió diseñar el circuito impreso y estos fueron los resultados
Figura 1.1 (Panel de sensores)
Figura 1.2 (Convertidor analógico-digital)
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Ahora ¿Qué hacemos con esas señales?
Toco investigar de qué manera podíamos procesar estas señales, sin duda podíamos procesarlas
mediante un sistema electrónico con un puente h pero se tiene el inconveniente que si se quieren
usar más de 2 sensores se necesitarían muchos componentes y además sería un funcionamiento
fijo sin posibilidad de ser modificado fácilmente
Entonces se optó por el uso de un Microcontrolador
Se puede fabricar uno pero por falta de tiempo las opciones eran comprar uno
Existen diferentes marcas, Arduino, Chipkit, Genius, entre otros, la mejor opción fue el Chipkit
Uno32
Figura 2
tanto por su velocidad de procesamiento como por su cantidad de puertos además de ser
compatible con toda la gama de productos Arduino y la programación es mediante ensamblador
siendo relativamente sencilla y fácil de aprender
Para realizar el programa se visitaron muchas paginas entre ellas las mas destacadas por la calidad
y veracidad de sus artículos fueron
http://www.arduino.cc/es/
http://www.forosdeelectronica.com/
http://www.taringa.net/
Después de revisar programas hechos por terceros y tutoriales en las paginas antes mencionadas
se realizó con éxito este programa para seguir línea blanca mediante al programa MP-IDE
//Pines de los sensores
const int sensor1 =8 ;
const int sensor2 =9 ;
const int sensor3 =11 ;
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const int sensor4 =12 ;
const int sensor5 =13 ;
//Pines Motores
const int motor1 = 7;
const int motor2 = 4;
const int rmotor1 = 5;
const int rmotor2 = 6;
void setup() {
//Incializacion de los pines de los motores como salidas
pinMode(motor1, OUTPUT);
pinMode(motor2, OUTPUT);
//Incializacion de los pines de las reversas de los motores
pinMode(rmotor1, OUTPUT);
pinMode(rmotor2, OUTPUT);
//Incializacion de los pines de los sensoeres como entradas
pinMode(sensor1, INPUT);
pinMode(sensor2, INPUT);
pinMode(sensor3, INPUT);
pinMode(sensor4, INPUT);
pinMode(sensor5, INPUT);
}
void loop(){
//Comprovacion del estado del sensor 3
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if (digitalRead(sensor3)) {
digitalWrite(motor1, LOW);
digitalWrite(motor2, LOW);
}
else {
digitalWrite(motor1, HIGH);
digitalWrite(motor2, HIGH);
}
//Comprovacion del estado del sensor 2
if (digitalRead(sensor2)) {
digitalWrite(motor2, LOW);
}
else {
digitalWrite(motor2, HIGH);
}
//Comprovacion del estado del sensor 4
if (digitalRead(sensor4)) {
digitalWrite(motor1, LOW);
}
else {
digitalWrite(motor1, HIGH);
}
//Comprovacion del estado del sensor 1
if (digitalRead(sensor1)) {
digitalWrite(rmotor1, LOW);
digitalWrite(motor2, LOW);
}
else {
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digitalWrite(rmotor1, HIGH);
digitalWrite(motor2, HIGH);
}
//Comprovacion del estado del sensor 5
if (digitalRead(sensor5)) {
digitalWrite(motor1, LOW);
digitalWrite(rmotor2, LOW);
}
else {
digitalWrite(motor1, HIGH);
digitalWrite(rmotor2, HIGH);
}
}
Donde los puertos 8, 9, 11, 12, 13 son las entradas donde se recogen las señales de los sensores y
los puertos 4, 5, 6, 7 son las salidas de control para los motores
Ya con esto resuelto
¿Cómo alimentaremos los Motores?
El Microcontrolador emite una señal de 3.3 volts 18ma, mientras que los motores necesitan un
voltaje de 8 volts 1000ma
Investigando se encontró que esto se podía realizar mediante un puente H
Según Wikipedia
“Un Puente H o Puente en H es un circuito electrónico que permite a un motor eléctrico DC girar en
ambos sentidos, avance y retroceso. Son ampliamente usados enrobótica y como convertidores de
potencia. Los puentes H están disponibles como circuitos integrados, pero también pueden construirse a
partir de componentes discretos.”
El circuito que se encontró activa el avance y retroceso mediante un pulso de control de entre 3.2 volts
hasta 5 volts, con una entrada/salida de potencia de 5volts 500ma hasta 8.3volts 4000ma, quedando
perfecto para nuestro robot, el diagrama en la figura 3
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Figura 3
Una vez probado su funcionamiento en la práctica se procedió a diseñar una el circuito impreso a
partir de este diagrama. Véase figura 3.1
Figura 3.1
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La vista previa tridimensional en la figura 3.2
Figura 3.2
Y el resultado final en la figura 3.3
Figura 3.3
Ya con todo esto solo faltaban los motores, se compró un kit de chasis y motorreductores 4x4 de
la marca DFRobot
Figura 4
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Ahora ¿Cómo alimentaremos el robot?
Se necesitaba una fuente de energía que proveyera 8 volts 4000ma, la solución fue crear un pack
de baterías a partir de batería viejas de laptop
Figura 5
Al final se procedió a cablear y armar todo los componentes elaborados mediante a extensores y
tornillos
Y este fue el resultado final
Figura 6
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Figura 6.1
Figura 6.2
Después de realizar pruebas los resultados fueron satisfactorios
