Alexandru LINCAN (78260) - Smart Line Follower
Autorul poate fi contactat la adresa: Login pentru adresa
Introducere
- Proiectul consta in realizarea unui Line Follower rapid care este capabil sa ocoleasca obstacolele de pe traseu.
- Un Line Follower este un robot care urmareste o linie neagra pe un fundal alb sau orice alta combinatie de culori care sa constrasteze. Ideea a venit de la numeroasele concursuri de roboti Line Follower care sunt foarte impresionante. Am vrut sa cresc complexitatea proiectului adaugand si functionalitatea de a ocoli obstacole.
- Acest tip de roboti au multe aplicatii practice cum ar fi roboti care sa transporte marfa in cadrul fabricilor sau depozitelor pe un traseu determinat de dinainte.
Descriere generală
Microcontroller-ul primeste date de la senzorii de linie pentru a corecta directia de mers astfel incat sa poata urmari traseul. Senzorul de distanta este folosit pentru a detecta din timp obstacolele si a initia procedura de ocolire. Pentru a controla cele doua motoare, este nevoie de un driver de motoare. In algoritmul de urmarire a liniei folosesc un PID controller despre care voi vorbi mai mult in sectiunea Software.
Hardware Design
- Componente de baza:
| Componenta | Cantitate |
|---|---|
| Placuta PM | 1 |
| ATMEGA324A-PU | 1 |
| USB-B | 1 |
| Quartz 16MHz | 1 |
| Dioda Zener | 2 |
| LED 3mm Rosu | 2 |
| K1X10 WSL040 | 1 |
| K2X10 | 1 |
| Tasta | 2 |
| Rezistenta 100R | 3 |
| Rezistenta 470R | 3 |
| Rezistenta 1K5 | 1 |
| Rezistenta 10K | 1 |
| Condensator 100nF | 3 |
| Condensator 15pF | 2 |
| Soclu Microcontroller | 1 |
| Jumper | 1 |
| 7805CT | 1 |
| CONECT JACK 2089 | 1 |
| Condensator 100nF | 1 |
| Condensator electrolitic 16V 10uF | 1 |
- Componente suplimentare:
| Componenta | Cantitate |
|---|---|
| Motor electric micro metal 30:1 HP | 2 |
| Reflectance Sensor Array QTR-8RC | 1 |
| Senzor de distanta Sharp GP2Y0A21YK | 1 |
| Acumulator LiPo | 1 |
| Driver de motoare L298N | 1 |
| Roti aderente | 1 |
| Placa din balsa | 1 |
- Schema electrica:
Software Design
- Mediu dezvoltare: Windows 10, Programmer's Notepad, WinAVR(compilare), HIDBootFlash pentru incarcarea codului pe placuta.
- Control motoare: Pentru controlul motoarelor am folosit pwm pe timer 1 si registrii OCR1A si OCR1B.
- Senzor linie: Pentru a citi senzorii digitali de linie am folosit timer 2 si m-am inspirat din libraria pololu pentru orangutan din bibliografie.
- Senzor distanta: La citirea senzorului de distanta am folosit ADC.
- PID: Pentru a realiza un algoritm de urmarire a liniei cat mai bun, am folosit modelul matematic PID care se bazeaza pe cele 3 componente:
- Proportional - masoara cat de departe se afla robotul de linie in functie de citirile de la senzorii de linie
- Integrator - masoara eroarea acumulata in timp, adica suma diferentei dintre centrul senzorului de linie si centrul liniei de la fiecare moment de timp
- Derivator - este rata de deplasare a robotului de la stânga la dreapta sau de la dreapta la stânga
- Aceste 3 componente adunate dau controlul robotului fiecare avand un impact asupra lui in functie de cele 3 constante: Kp, Ki si respectiv Kd ce trebuiesc setate la niste valori cat mai bune ce se pot obtine din multe teste
- Evitare obstacole: In momentul in care senzorul de distanta detecteaza unui obstacol, voi initia rutina de ocolire a acestuia ce presupune deplasarea robotului in afara pistei si inapoi pe aceasta, pe langa obstacol.
Rezultate Obţinute
Un robotel care urmareste linia si se opreste cand intalneste obstacole.
Concluzii
- Pentru a nu avea probleme cu inertia in momentul virajului la curbe, am incercat sa atasez componentele de un cadru cat mai mic si cat mai usor (din lemn de balsa). Acest lucru s-a dovedit dificil deoarece placuta de PM are dimensiuni relativ mari si este grea.
- Tunarea constantelor Kp, Ki si Kd de la PID a durat mult timp deoarece a fost realizata prin trial and error.
- Alegerea motoarelor s-a dovedit dificila deoarece acestea trebuie sa fie mici si usoare(pentru a se potrivi pe cadrul de lemn) dar in acelasi timp sa fie si puternice si rapide pentru ca robotul sa termine traseul cat mai rapid.
Download
Arhiva proiect: proiect_alexandru_lincan.zip
Bibliografie/Resurse
