Maze-Runner: Robot Autonom Wall-Follower

Acest proiect consta in realizarea unui robot mobil autonom capabil sa navigheze printr-un labirint, mentinand o traiectorie stabila prin urmarirea peretilor (Wall-Following).

• Ce face: Utilizeaza trei senzori ultrasonici (HC-SR04) pentru a masura distanta fata de obstacole. Pe baza datelor, un algoritm PID ajusteaza viteza motoarelor via PWM pentru a mentine robotul la o distanta fixa de perete.
• Scopul lui: Realizarea unui sistem de navigare autonoma bazat pe reactii rapide la mediu prin bucle de feedback negativ, fara o harta predefinita.
• Ideea de la care am pornit: Explorarea roboticii mobile si implementarea unui algoritm de control clasic (PID) pentru a elimina mersul in “zig-zag”.
• De ce este util: Pentru echipa, este un exercitiu esential de procesare a semnalelor prin intreruperi si implementare a controlului automat bare-metal. Pentru ceilalti, exemplifica generarea unui comportament autonom complex printr-o logica de control simpla.

Fluxul de date planificat si interactiunea modulelor:

1. Preluare Date Senzori: La intervale regulate (ex. 50ms), MCU declanseaza senzorii ultrasonici si calculeaza distantele (Fata, Stanga, Dreapta) folosind Timere/Intreruperi.
2. Calcul Eroare: Se calculeaza diferenta dintre distanta laterala curenta si referinta dorita.
3. Procesare PID: Modulul central aplica algoritmul de control pe baza erorii pentru a calcula corectia necesara.
4. Generare Semnal: MCU genereaza semnalele PWM ajustate si pinii de directie.
5. Actionare: Driverul L298N primeste comenzile si modifica asimetric turatia celor doua motoare DC pentru a corecta traiectoria.

Logica de navigare foloseste o ierarhie stricta: EVITARE COLIZIUNE FRONTALA > URMARIRE PERETE LATERAL. Daca senzorul frontal scade sub un prag critic, robotul suprascrie bucla PID si executa o rotatie de urgenta.

Design-ul fizic este conceput pentru a asigura stabilitatea robotului in timpul navigarii prin labirint, utilizand un sasiu alungit 2WD care permite montarea strategica a senzorilor. Elementul central il reprezinta sistemul de detectie format din trei senzori ultrasonici, dispusi pentru a acoperi zonele frontala, stanga si dreapta, oferind robotului o “viziune” completa asupra mediului inconjurator.

Lista de piese:

• 1 x Microcontroler Arduino UNO R3 (pe placa de dezvoltare)
• 1 x Kit Sasiu Masina 2WD (include 2 motoare DC, roti, roata caster si suport baterii)
• 1 x Modul Driver Motoare Dual L298N
• 3 x Senzori Ultrasonici HC-SR04 (pentru detectia peretilor pe 3 directii)
• 1 x Pachet 4 baterii AA (alimentare forta motoare)
• 1 x Breadboard 170 puncte
• Fire de conexiune Dupont (Tata-Tata pentru breadboard, Mama-Tata pentru senzori si driver)
• Un switch

Dezvoltarea software-ului se realizeaza la nivel bare-metal pentru microcontrolerul ATmega328P (Arduino UNO R3), avand la baza o bucla de control continua si esantionare directa (polling). Proiectul integreaza concepte fundamentale de GPIO (Laboratorul 0) si Timere/PWM hardware (Laboratorul 3).

* Mediu de dezvoltare: Codul este scris in C, utilizand Visual Studio Code cu extensia PlatformIO pentru compilare si upload. * Librarii si surse 3rd-party: Se folosesc exclusiv bibliotecile standard AVR (`<avr/io.h>` si `<util/delay.h>`). Nu se utilizeaza framework-ul standard Arduino, controlul perifericelor realizandu-se prin manipularea directa a registrilor. * Algoritmi si structuri de date:

• Algoritm PD (Proportional-Derivativ): O bucla de feedback negativ implementata prin variabile globale, care calculeaza eroarea de pozitionare fata de peretele din dreapta si aplica o corectie directa asupra vitezei motoarelor.
• Logica de navigare ierarhica: Controlul urmeaza o structura decizionala stricta in bucla principala (`if`), unde evitarea coliziunii frontale are prioritate absoluta si poate suprascrie temporar algoritmul de urmarire a peretelui.

* Surse si functii implementate:

• `init_hardware()`: Configureaza pinii GPIO ca intrari/iesiri pentru senzori si puntea H. Initializeaza Timer1 (PWM pe 8 biti pentru controlul ENA) si Timer2 (Fast PWM pentru controlul ENB) cu un prescaler de 8.
• `read_distance(…)`: Declanseaza senzorul ultrasonic HC-SR04 si calculeaza durata impulsului de Echo prin tehnica de polling (esantionare continua a pinului intr-o bucla blocanta cu timeout), returnand distanta convertita in centimetri.
• `set_motors(speedL, speedR)`: Gestioneaza pinii de directie (IN1-IN4) din portul D si incarca factorul de umplere calculat in registrele de comparare `OCR1B` (motor stanga) si `OCR2A` (motor dreapta).

https://github.com/mihneapopesq/Wall-Follower/

• Tutorial asamblare sasiu