Autori:

• Andra Iacov - 335CB
• Marius-Andrei Danila - 334CB

Proiectul nostru reprezinta un robot line-follower construit din scheletul unei masinute cu telecomanda.

• robotul urmareste o linie neagra pe fond alb.
• miscarea motorului este realizata folosind doua punti H care controleaza doua motoare - unul pentru tractiune si celalalt pentru directie
• detectarea liniei negre se face utilizand un senzor alcatuit dintr-un emitator in infrarosu si un fototranzistor sensibil la infrarosu
• astfel de roboti pot fi deosebit de utili in industrie datorita in principal autonomiei lor si a modului in care activitatea lor poate fi ghidata folosind trasee simple

Schema bloc a robotului se regaseste in imaginea de mai jos:

• ATMEGA16 - microcontroller-ul folosit. Primeste informatii de la senzori si trimite comenzi catre cele doua motoare prin intermediul puntii H
• Senzori - 4 perechi de transmitatori si receptori in infrarosu
• L293DNE - punte H dubla pentru controlul motoarelor
• Motor tractiune - componenta inductiva pentru deplasare inainte-inapoi
• Motor directie - componenta inductiva pentru viraje stanga-dreapta

La fiecare pas, led-urile emit radiatie in infrarosu. Fototranzistorii care joaca rolul de senzori trimit un semnal care variaza invers cu cantitatea de radiatie reflectata de suprafata. Cand ne aflam deasupra liniei negre, se va trimite o valoare mai mare si respectiv, pentru cazul suprafetei lucioase, se trimite o valoare mai aproape de 0. Aceste valori sunt trecute prin convertorul analog digital al microcontrollerului si pe baza acestora se trimit semnale catre motoare astfel incat robotul sa ramana deasupra liniei.

• Placuta de baza construita pentru Atmega16
• L293DNE - punte H dubla

• Masinuta cu telecomanda

• LED-uri infrarosu

• Fototranzistori sensibili la infrarosu

• Rezistente
• Baterie 9V

• L293DNE este controlat prin intermediul pinilor 2-5 din portul D
• Motorul de tractiune este controlat de pinii 4-5 alesi astfel intrucat pot da iesiri pentru PWM.
• VCC2 pentru L293DNE este legata la o baterie de 9V
• VCC1 este legat la VCC-ul microcontrollerului
• 1-2EN si 3-4EN sunt legati mereu la “1” logic
• Masa pentru driverul L293DNE este aceiasi cu cea folosita de microcontroller

• LED-urile IR sunt polarizate folosind doua rezistente conectate in paralel care dau aproximativ 300 ohmi
• In cazul fototranzistorilor se folosesc rezistente de 10K
• Fototranzistorii dau la iesire un semnal analogic, deci output-ul senzorilor este legat la pinii 0-3 de la portul A, astfel incat semnalele sa poata fi convertite in digital.

Programul pentru atmega16 a fost realizat folosind compilatorul avr-gcc pentru Linux. Nu s-au folosit librarii si surse altele decat libraria standard C pentru AVR

Cele mai importante elemente din program:

Miscarea inainte-inapoi a robotului este realizata prin Fast - PWM folosind counter-ul 1 al microcontroller-ului. Factorul de umplere pentru avansare este controlat de OCR1B si pentru deplasare inapoi OCR1A.

void go_forward(uint8_t speed)
{
    CLR(PORTD, LEFT);
    CLR(PORTD, RIGHT);
    BACKWARD_DRIVE = 0;
    _delay_ms(10);
    FORWARD_DRIVE = speed;
}
 
void go_left(uint8_t speed)
{
    BACKWARD_DRIVE = 0;
    CLR(PORTD, RIGHT);
    SET(PORTD, LEFT);
    FORWARD_DRIVE = speed;
}
 
void go_right(uint8_t speed)
{
    BACKWARD_DRIVE = 0;
    FORWARD_DRIVE = speed;
    CLR(PORTD, LEFT);
    SET(PORTD, RIGHT);
}
 
void go_backward(uint8_t speed)
{
    FORWARD_DRIVE = 0;
    _delay_ms(10);
    CLR(PORTD, LEFT);
    CLR(PORTD, RIGHT);
    BACKWARD_DRIVE = speed;
}
 
void full_stop()
{
    FORWARD_DRIVE = 0;
    BACKWARD_DRIVE = 0;
    CLR(PORTD, LEFT);
    CLR(PORTD, RIGHT);
}

Senzorii sunt cititi prin multiplexarea pe 4 canale (pinii 0-3 ai portului A) ale convertorului analog-digital incorporat in Atmega16, folosind precizei pe 1024 de biti.

Achizitia de date este realizata in acest mod:

int ADC_get(uint8_t channel)
{	
	//setati canalul de pe care vreti sa faceti citirea
	ADMUX &= 0xE0;
	ADMUX |= channel;
	ADCSRA |= _BV(ADEN)| _BV(ADSC);
	//asteptati sa se termine o conversie
	while(!(ADCSRA & (1<<ADIF)));
	//returnati rezultatul conversiei
	return ADC;
}
 
void get_sensors()
{
    int i;
    for (i = 0; i < SENSOR_NO; i++)
    {
        A[i] = ADC_get(i);
        on_stripe[i] = A[i] > THRESHOLD[i];
    }
}

Sectiunea din program care realizeaza efectiv controlul masinii este descrisa in continuare:

    forever
    {
        get_sensors();
        delta = on_stripe[0] + on_stripe[1] - on_stripe[2] - on_stripe[3];
        if (is_on_white())
        {
            full_stop();
            led_on();
            _delay_ms(1000);
            return 0;
        }
        if (delta < 0)
        {
            led_off();
            go_right(SLOWER);
        }
        else if (delta > 0)
        {
            led_off();
            go_left(SLOWER);
        }
        else
        {
            led_off();
            go_forward(FASTER);
        }
    }

Montajul final pentru robot este descris in figurile de mai jos:

• Robotul detecteaza bine linia
• Trebuia avuta in vedere ajustarea parametrilor pentru receptorii in infrarosu si pentru controlul vitezei motorului de tractiune.
• De asemenea e necesara ajustarea distantei senzorilor fata de sol.

Desi nu am folosit motoare specialiazate se pot obtine rezultate satisfacatoare atat timp cat controlul este realizat prin PWM. La alegerea masinutei un lucru avut in vedere a fost disponibilitatea acesteia de a lua curbe cu excentricitate mica. Din pacate, din lipsa timpului, nu am apucat sa testam suficient si deci, calibrarea parametrilor nu este cea optima.

sursa.zip

Datasheet Atmega16

Datasheet L293DNE

http://www.ikalogic.com/tut_line_sens_algo.php

http://elecrom.wordpress.com/2008/02/19/how-to-make-simple-infrared-sensor-modules/

http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation