Line Follower and Obstacle Avoiding Car

Prezentarea pe scurt a proiectului meu:

• Proiectul consta intr-un robot de tip line-follower care poate sa ocoleasca anumite obstacole aparute in calea sa. Acesta urmareste un traseu bine definit, iar in cazul in care se intalneste cu un obstacol, il va ocoli, intorcandu-se inapoi pe circuit.
• Scopul proiectului este de a fi folosit ca prototip pentru masini si roboti utili apoi in industrii precum agricultura sau constructii.
• Ideea de la care am pornit are la baza un robot de explorare. Mai in detaliu, un robot care poate urmari o linie trasata pe teren si in acelasi timp sa evite obstacolele, cum ar fi roci sau arbori. Acest tip de robot ar putea fi utilizat in cercetarea terenurilor greu accesibile sau pentru a colecta date despre mediul inconjurator

Componente Hardware utilizate:

• Placa de dezvoltare compatibila cu Arduino UNO R3
• Doua roti
• O a treia roata care nu este actionata de motor si se poate deplasa pe directia orizontala
• Doua motoare TT ce pot fi dotate cu sistem de encoder
• Patru baterii AA (1.5V) + dispozitiv de prindere
• O baterie de 9V + dispozitiv de prindere
• Senzor ultrasonic de distanta HC-SR04 + suport de prindere
• Servomotor SG90
• Doi senzori IR FC-123
• Senzor IR Reflectiv Pololu QTRX-HD-06A
• Driver Motor L298N
• Mini Breadboard
• Modul cu Buzzer activ
• Fire mama-tata, tata-tata, mama-mama
• Switch
• Banda electrica izolatoare
• Banda alba dublu adeziva
• Conectori si suruburi
• Sasiu
• Header de pini (40buc)
• Baterie externa

Conectare Senzor Ultrasonic HC-SR04

• Pinul de GND este conectat la GND-ul de pe Arduino
• Pinul de VCC este conectat la 5V de pe Arduino
• Pinii de Trigger si Echo sunt conectati direct la Arduino pe pinul 6, respectiv pinul 7

Conectarea Servomotorului SG90

• Pinii de GND si VCC sunt conectati la fel ca senzorul ultrasonic
• Pinul de Signal este conectat direct la Arduino pe pinul 9

Conectarea Senzorilor IR FC-123

• Pinii de GND si VCC sunt conectati la fel ca mai sus
• Pinii de OUT sunt conectati direct la Arduino pe pinul 2, respectiv pinul 3

Conectarea Matricii de Senzori IR QTRX-HD-06A

• Pinii de GND si VCC sunt conectati la fel ca mai sus
• Cei 6 pini analogici de date sunt conectati direct la Arduino pe pinii analogici [A0-A5]

Conectarea Senzorului de Buzzer

• Pinii de GND si VCC sunt conectati la fel
• Pinul de OUT se conecteaza direct la Arduino pe pinul 8

Conectarea Driver-ului Motor L298N

• Primeste 6V de la baterie pe pinul de 12+, si GND tot de la aceasta
• Primeste 5V de la Arduino pe pinul de 5+
• Pinii de Input sunt conectati direct la Arduino pe pinii: 4, 5, 12 si respectiv 13
• Pinii de Output sunt legati la cele doua motoarea TT.
• Pinii de Enable sunt conectati direct la Arduino pe pinii de PWM: 10, respectiv 11

Alimentare

• Arduino-ul impreuna cu toti ceilalti senzori sunt alimentati de o baterie externa, folosind conexiunea prin cablu USB
• Driver-ul Motor L298N este alimentat de ansamblu de baterii AA

Pentru a realiza partea de software, am folosit mediul de dezvoltare Arduino.

Codul il pot imparti in mai multe etape dupa cum urmeaza:

Etapa de initializare

1. Este inclusa biblioteca suplimentara «servo.h».
2. Sunt definiti majoritatea pinilor folositi in conformitate cu schema hardware.
3. Sunt declarate si initializate restul de variabile globale necesare in rezolvarea probei software.

Etapa de Setup

1. Este setata starea pinilor, si anume cea de OUTPUT, INPUT sau INPUT_PULLUP.
2. Este initializat si configurat un pin specific pentru a controla servomotorul.
3. Este atasata o rutina de intrerupere pentru ambii senzori de IR de pe margini.

Etapa de implementare a miscarii

1. Functiile: go_stop, go_forward, go_left, go_right, sunt foarte asemanatoare si indeplinesc acelasi scop: de a seta diferite viteze pe motoare si valori pe pinii corespunzatori.
2. Functia followLine se ocupa cu calcularea unor sume partiale pentru a decide directia in care sa se indrepte robotelul.
3. Sumele provin din valorile analogice ale pinilor de IR aflati pe matrice QTRX-HD-06A.
4. Functiile: turnObstacleRight si turnObstacleLeft se ocupa cu partea de ocolire a unui obstacol, folosindu-se la baza de functiile definite mai sus.

Etapa de identificare a unui obstacol

1. Sunt definite variabile locale care sa calculeze distanta si durata.
2. Urmeaza o secventa de cod care e menita sa genereze semnalul de trigger catre senzorul de ultrasunete.
3. Apoi este folosita functia de pulseIn pentru a extrage durata de timp necesara primirii unui puls sau impuls.
4. Intr-un final se poate aplica o formula matematica pentru a extrage distanta.(avand in vedere, o mica eroare)

Etapa de evitare a unui obstacol

1. Este actionat servomotorul sub trei unghiuri diferite menite sa acopere directiile: “stanga”, “dreapta”, si “fata”.
2. Datorita cablului USB care poate sa agate, am decis in teste sa realizez ocolirea numai pe partea dreapta.

Etapa de loop

1. Calculeaza distanta pana la obiect folosindu-se de functiile descrise mai sus.
2. Daca distanta obtinuta este mai mica decat o valoare de THRESHOLD, atunci avem un obstacol in fata si va trebui sa il evitam.
3. In caz contrar, robotul trebuie doar sa urmareasca linia.

Acest proiect a reprezentat prima mea incursiune in lumea hardware si pot spune ca a fost o experienta cu suisuri si coborasuri. Am intampinat destul de multe probleme legate de alimentare. Dupa ce am reusit sa le rezolv pe acestea, au aparut altele noi, legate de senzorii IR, care s-au dovedit a fi montati intr-un spatiu mult mai restrans decat asteptarile mele. M-am stresat destul de tare cu acest proiect, insa sunt oarecum multumit de rezultatul final.

• Cod Sursa: maciuca_alexandru_petru_334ca_proiectpm.zip

• 21.04: Alegere tema
• 23.04: Crearea paginii de wiki
• 30.04: Prima comanda de piese de pe OptimusDigital
• 14.05: O prima incercare de asamblare a hardware-ului
• 15.05: O a doua comanda de piese de pe OptimusDigital
• 21.05: Implementarea unei parti a componentei software pentru testare
• 28.05: Construire pista si rezolvare de bug-uri
• 29.05: Finalizare pagina de wiki

• Conectarea motor driver-ului: https://lastminuteengineers.com/l298n-dc-stepper-driver-arduino-tutorial/
• Conectarea senzorului ultrasonic HC-SR04 si a servomotorului SG90 impreuna: https://arduinogetstarted.com/tutorials/arduino-ultrasonic-sensor-servo-motor
• Conectarea matricii de senzori IR: https://www.youtube.com/watch?v=KeXoS4568w0
• Informatii generale despre LineFollower: https://edu.ieee.org/lk-uomras/blog/analog-line-following-robot/

Export to PDF