روبوت تابع الخط باستخدام اردوينو

Line Follower Robot هو روبوت بسيط للغاية يتبع خطًا ، إما خط أسود أو خط أبيض. هذا النوع من الروبوتات سهل البناء للغاية وغالبًا ما يكون الخيار الأول للمبتدئين الذين بدأوا في استخدام الروبوتات. بشكل أساسي ، هناك نوعان من روبوتات متابعة الخطوط: أحدهما يتبع الخط الأسود الذي يتبع الخط الأسود والثاني هو متابع الخط الأبيض الذي يتبع الخط الأبيض. يستشعر متابع الخط الخط ويتبعه. على الرغم من أن الفكرة تبدو بسيطة ، مع مزيد من التطوير ، يتم استخدام الروبوتات المشابهة لهذا عمليًا في العديد من التطبيقات مثل روبوتات إدارة أرض المصنع أو روبوتات المستودعات.

مفاهيم تابع الخط

يرتبط مفهوم عمل تابع الخط بالضوء. نستخدم هنا سلوك الضوء على الأسطح السوداء والبيضاء. عندما يسقط الضوء على سطح أبيض فإنه ينعكس بالكامل تقريبًا وفي حالة السطح الأسود يمتص الضوء تمامًا. يستخدم هذا السلوك للضوء في بناء روبوت تتبع الخط.

في هذا الروبوت المتابع للخطوط القائم على Arduino ، استخدمنا أجهزة إرسال الأشعة تحت الحمراء ومستقبلات الأشعة تحت الحمراء التي تسمى أيضًا الثنائيات الضوئية. يتم استخدامها لإرسال واستقبال الضوء. ينقل IR أضواء الأشعة تحت الحمراء. عندما تسقط الأشعة تحت الحمراء على السطح الأبيض ، فإنها تنعكس وتلتقط بواسطة الثنائيات الضوئية التي تولد بعض التغييرات في الجهد. عندما يسقط ضوء الأشعة تحت الحمراء على سطح أسود ، يمتص السطح الأسود الضوء ولا تنعكس أي أشعة ، وبالتالي لا يتلقى الصمام الثنائي الضوئي أي ضوء أو أشعة. هنا في هذا الروبوت المتابع لخط Arduino عندما يستشعر المستشعر سطحًا أبيض ، يحصل Arduino على 1 كمدخل وعندما يستشعر الخط الأسود Arduino يحصل على 0 كمدخل.

نظرًا لأن برنامج Line Follower يعد مشروعًا مثيرًا للاهتمام للمبتدئين ، فقد قمنا ببنائه أيضًا باستخدام لوحات تطوير مختلفة بخلاف Arduino ، يمكنك أيضًا التحقق منها باستخدام الرابط أدناه إذا كنت مهتمًا

• روبوت تابع الخط باستخدام متحكم 8051
• روبوت تابع الخط باستخدام Raspberry Pi
• تابع خط تكساس MSP430 Launchpad القائم
• متابع خط بسيط باستخدام متحكم PIC
• متابع الخط باستخدام متحكم ATmega16 AVR

شرح الدائرة

يمكن تقسيم روبوت متابعة خط Arduino بالكامل إلى 3 أقسام: قسم المستشعر وقسم التحكم وقسم السائق.

قسم الاستشعار:

يحتوي هذا القسم على ثنائيات الأشعة تحت الحمراء ومقياس الجهد والمقارن (Op-Amp) و LED. يتم استخدام مقياس الجهد لضبط الجهد المرجعي عند طرف المقارنة الواحد وتستخدم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء لاستشعار الخط وتوفير تغيير في الجهد عند الطرف الثاني للمقارن. ثم يقارن المقارنة بين الفولتية ويولد إشارة رقمية عند الخرج. هنا في دائرة تتبع الخط هذه ، استخدمنا مقارنين لاثنين من أجهزة الاستشعار. يستخدم LM 358 كمقارن. LM358 يحمل في ثناياه عوامل مضخمات تشغيل منخفضة الضوضاء.

قسم الرقابة:

يستخدم Arduino Pro Mini للتحكم في العملية الكاملة لروبوت أتباع الخط. يتم توصيل مخرجات المقارنة بأرقام التعريف الرقمية 2 و 3 من Arduino. يقرأ Arduino هذه الإشارات ويرسل الأوامر إلى دائرة السائق لتابع خط القيادة.

قسم السائق:

يتكون قسم السائق من سائق المحرك واثنين من محركات التيار المستمر. يتم استخدام سائق المحرك لمحركات القيادة لأن Arduino لا يوفر جهدًا وتيارًا كافيًا للمحرك. لذلك قمنا بإضافة دائرة تشغيل محرك للحصول على الجهد والتيار الكافيين للمحرك. يرسل Arduino أوامر إلى سائق المحرك هذا ثم يقود المحركات.

عمل روبوت أتباع الخط باستخدام Arduino

يعد بناء روبوت تابع للخطوط باستخدام Arduino أمرًا مثيرًا للاهتمام. يستشعر روبوت أتباع الخط خطًا أسود باستخدام مستشعر ثم يرسل الإشارة إلى Arduino. ثم يقوم Arduino بتشغيل المحرك وفقًا لإخراج المستشعرات.

هنا في هذا المشروع ، نستخدم وحدتي مستشعر الأشعة تحت الحمراء وهما المستشعر الأيسر والمستشعر الأيمن. عندما يستشعر كل من المستشعر الأيمن والأيسر اللون الأبيض ، يتحرك الروبوت إلى الأمام.

إذا جاء المستشعر الأيسر على خط أسود ، فسيقوم الروبوت بإدارة الجانب الأيسر.

إذا كان المستشعر الصحيح يستشعر الخط الأسود ، فإن الروبوت يستدير إلى الجانب الأيمن حتى يأتي كلا المستشعرين على السطح الأبيض. عندما يأتي السطح الأبيض يبدأ الروبوت في التحرك للأمام مرة أخرى.

إذا جاء كلا المستشعرين على الخط الأسود ، يتوقف الروبوت.

مخطط الرسم البياني

يظهر الرسم البياني الكامل للدائرة لروبوت أتباع خط اردوينو في الصورة أعلاه. كما ترى ، يتم توصيل خرج المقارنات مباشرة برقم التعريف الرقمي الخاص بـ Arduino رقم 2 و 3. كما أن دبوس إدخال محرك المحرك 2 و 7 و 10 و 15 متصل برقم التعريف الرقمي الخاص بـ Arduino رقم 4 و 5 و 6 و 7 على التوالي. ويتم توصيل محرك واحد عند طرف الإخراج لسائقي المحركات 3 و 6 ومحرك آخر متصل عند الدبوس 11 و 14.

شرح البرنامج

في البرنامج ، أولاً وقبل كل شيء ، قمنا بتعريف دبوس الإدخال والإخراج ، ثم في الحلقة ، نتحقق من المدخلات ونرسل المخرجات وفقًا للمدخلات إلى طرف الإخراج لمحرك القيادة. للتحقق من دبوس الإدخال ، استخدمنا عبارات "if". يمكن العثور على كود الروبوت الخاص بمتابع الخط الكامل في أسفل هذه الصفحة.

هناك أربعة شروط في هذا السطر بعد الروبوت نقرأها باستخدام Arduino. لقد استخدمنا مستشعرين هما المستشعر الأيسر والمستشعر الأيمن.

إدخال	انتاج |	حركة من الروبوت
المستشعر الأيسر	المستشعر الصحيح	اليسار موتور	المحرك الصحيح
LS	RS	إل إم 1	LM2	رينجيت ماليزي 1	رينجيت ماليزي 2
0	0	0	0	0	0	قف
0	1	1	0	0	0	انعطف يمينا
1	0	0	0	1	0	انعطف لليسار
1	1	1	0	1	0	إلى الأمام

نكتب كود متابع خط اردوينو وفقًا للشروط الموضحة في الجدول أعلاه.

المكونات المطلوبة

اردوينو

في مشروعنا ، استخدمنا متحكمًا دقيقًا للتحكم في عملية النظام بالكامل وهي ARDUINO. Arduino هو جهاز مفتوح المصدر ومفيد جدًا لتطوير المشاريع. هناك العديد من أنواع اردوينو مثل Arduino UNO و arduino mega و arduino pro mini و Lilypad وما إلى ذلك المتوفرة في السوق. هنا استخدمنا arduino pro mini في هذا المشروع حيث أن arduino pro mini صغير ومتوافق للغاية. لنسخ كود اردوينو لروبوت تابع الخط ، استخدمنا ناسخ FTDI

سائق محرك L293D

L293D هو محرك IC للسائق وله قناتان لقيادة محركين. يحتوي L293D على زوج من الترانزستور دارلينجتون يحمل في ثناياه عوامل لتضخيم التيار ودبوس مصدر طاقة منفصل لتوفير الإمداد الخارجي للمحركات.

وحدة IR:

وحدة الأشعة تحت الحمراء هي دائرة مستشعر تتكون من IR LED / زوج الثنائي الضوئي ، مقياس الجهد ، LM358 ، المقاومات و LED. ينقل مستشعر الأشعة تحت الحمراء ضوء الأشعة تحت الحمراء ويستقبل الثنائي الضوئي ضوء الأشعة تحت الحمراء.

مزود الطاقة

لقد أضفت منظم جهد للحصول على 5 فولت لـ Arduino والمقارن وسائق المحرك. وتستخدم بطارية 9 فولت لتشغيل الدائرة.