Avance de carro seguidor de línea con arduino. Alex Espinoza Reyes 1, Fabián Maldonado Pinos2, Dario Mayancela Tigre 3, Diego Salinas Zamora4, Jonnathan Urgiles Velecela5
Resumen
Abstract
En este documento se presenta la metodología para el diseño y construcción de un vehículo móvil seguidor de una línea negra. El cual se utilizó un adecuado programa para el diseño de sus componentes necesarios para su implementación. El diseño propuesto presenta una estructura con el modo de conducción de tipo formula SAE, es decir, tiene tanto propulsión como dirección delanteras, Se utilizaron dos motores de corriente directa El robot es controlado mediante el Arduino que es una plataforma de creación de prototipos de código abierto basada en hardware y software fáciles de usar. El funcionamiento general del vehículo es adecuado, sin embargo, se puede optimizar su funcionamiento cambiando algunos aspectos de su programación o utilizando materiales más ligeros en su estructura para reducir efectos inerciales y poder alcanzar mayor velocidad
In this document present the methodology for the design and construction of a mobile vehicle follower of a black line. Which was used a suitable program for the design of its components necessary for its implementation. The proposed design presents a structure with the conduction mode of the SAE formula, ie it has both propulsion and forward direction, we used the direct current motors. The robot is controlled by the Arduino which is a prototype creation platform of Open code in easy-to-use hardware and software. The general functioning of the vehicle is adequate, however, it can optimize its operation by changing some of the elements of its programming in the use of lighter materials in its structure to reduce inertial effects and to be able to achieve greater speed
Palabras clave: Arduino, Diseño, Vehículo, seguidor de línea,
Keyword: Arduino, Design, Vehicle, Line Follower
. 1. Introducion. a. Marco teorico. La robótica es una de las aplicaciones más apasionantes de la electrónica. Un robot
seguidor de línea se clasifica en el campo de la robótica móvil un grupo de la rama de robótica, por tanto, es necesario que posea tres funciones fundamentales, la locomoción (nivel físico), la percepción (nivel sensorial) y la decisión (nivel de control).
1
Autor del trabajo, estudiante de electrónica digital y analógica de la Universidad Politécnica Salesiana-UPS- Cuenca-E-mail:
[email protected] 1 2
Autor del trabajo, estudiante de dinámica del automóvil de la Universidad Politécnica Salesiana-UPS- Cuenca-E-mail:
[email protected] 2 3
Autor del trabajo, estudiante de dinámica del automóvil de la Universidad Politécnica Salesiana-UPS- Cuenca-E-mail:
[email protected] 3 4
Autor del trabajo, estudiante de dinámica del automóvil de la Universidad Politécnica SalesianaUPS- Cuenca-E-mail: dsalinasz @est.ups.edu.ec 4 5
Autor del trabajo, estudiante de dinámica del automóvil de la Universidad Politécnica SalesianaUPS- Cuenca-E-mail:
[email protected] 5
Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable capaz de mover herramientas, piezas o dispositivos especiales, según trayectorias variables programadas para realizar tareas diversas” RIA (Asociacion de industrias roboticas). La robótica es la rama de la tecnología que se dedica al diseño, construcción, operación, disposición estructural, manufactura y aplicación de los robots. La robótica combina diversas disciplinas como son: la mecánica, la electrónica, la informática, la inteligencia artificial, la ingeniería de control y la física. Otras áreas importantes en robótica son el álgebra, los aun tómatas programables, la animatrónica y las máquinas de estados. La historia de la robótica va unida a la construcción de "artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que lo descargasen del trabajo. 1.ª Generación. Manipuladores. Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sencillo sistema de control, bien manual, de secuencia fija o de secuencia variable. Móviles Son Robots con gran capacidad de desplazamiento, basad os en carros o plataformas y dotados de un sistema locomotor de tipo rodante. Siguen su camino por telemando o guiándose por la información recibida de su entorno a través de sus sensores. Estos Robots aseguran el transporte de piezas de un punto a otro de una cadena de fabricación. Guiados mediante pistas materializadas a través de la radiación electromagnética de circuitos empotrados en el suelo, o a través de bandas detectadas fotoeléctricamente, pueden incluso llegar a sortear obstáculos. Las dos maneras más comunes de armar los rastreadores son: OPAMPS (Amplificadores Operacionales), o con simples transistores trabajados en su zona de saturación. Esto dependiendo de la complejidad con la que se quiera armar el circuito. Podemos utilizar un microcontrolador para realizar las funciones de control o guardar en él la forma del recorrido por una pista. También sirve como escaneador eléctrico. Utilizamos una placa de ARDUINO nano, es una placa creada para el aprendizaje y la introducción a la programación e implementación en el mundo
físico. Es una plataforma de desarrollo de computación física de código abierto, basada en una placa con un sencillo micro controlador y un entorno de desarrollo para crear software para la placa. Se puede usar el Arduino para crear objetos interactivos, leyendo datos de una gran variedad de interruptores, sensores y controlar la multitud de tipos de luces, motores y otros actuadores físicos. Los proyectos de Arduino pueden ser autónomos o comunicarse con un programa que se ejecute en tus ordenados, el lenguaje de programación de un Arduino es una implementación de Wiring. Una plataforma de computación física parecida, que a su vez se basa en Processing, un entorno de programación multimedia. Este lenguaje de programación es parecido al lenguaje C o C++. ¿Por qué USAR EL ARDUINO? Arduino, además de simplificar el proceso de trabajar con micro controladores. Ofrece algunas ventajas respecto a otros sistemas: 1.Multiplataforma: El software utilizado en el Arduino es multiplataforma, funciona en sistemas operativos como Windows,Macintosh y Linux 2.Entorno de programación: es simple y directa el entorno de programación de Arduino es fácil de usar para principiantes y lo suficientemente flexible para los usuarios avanzados 3.Hardware ampliable: los diseñadores de circuitos con experiencia pueden hacer su propia versión del módulo, ampliándolo u optimizando 2. Desarrollo Diseño de nuestro vehículo tipo formula SAE. CHASIS El chasis del carro seguidor de línea es la estructura destinada a brindarnos la movilidad, para su construcción se debe elegir un material resistente (Fibra de vidrio ) que soporte el peso de la batería, el sistema de control, los motores y los sensores. El diseño del chasis determina el ancho, largo y alto del carro.
Figure 1 modelo de carro formula SAE a diseñar.
Figure 2 carro formula SAE
Figure 4 Acotaciones de carro formula SAE
Figure 5 acotaciones de formula SAE. Figure 3 despiege carro formula SAE
Figure 6 acotaciones de alerones de formula SAE.
Figure 7 figura de carro formula SAE en inventor.
Figure 8 figura de carro formula SAE vista superior.
Figure 11 programación arduino 1.6.6 .
Figure 9 figura frontal de carro formula SAE
Figure 10 carro formula SAE vista lateral izquierda
Programación (Arduino 1.6.6)
Figure 12 programación arduino 1.6.6 .
ad
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Figure 13 programación arduino 1.6.6 .
Conexión del circuito
Figure 14 conexiones circuito del carro seguidor de líneas
1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7
Arduino Uno Rev 3 Arduino Motor shield(L298) Micro motor DC Soporte para micro motor Rueda Goma Sensor QTR--‐8A Bateria Litio 7.4V 700mA Connector pines hembra Connector pines macho Pulsante NA
1
unitari o 18
total
1
12
12
2
10
20
4
3
12
1 1
5 20
5 20
1
15
15
1
1
1
4
1
4
1
0.5
0.5
Borneras doble
8
0.4
3.2
Condensado r 100nF
2
0.15
0.30
Resistencias
1
0.05
0.10
Diodo Led
1
0.25
0.25
Interruptor
1
0.9
0.9
Cables
1
2
2
PCB
1
20
20
18
total
$134. 25 Tabla 2.Fuente AUTOR. Sensores
Sensores:
Figure 15 conexiones circuito del carro seguidor de líneas
Detectan si estamos sobre la línea o no. En este caso he utilizado dos sensores instalados (QRD), básicamente está formado por un diodo emisor infrarrojo y un fototransistor que opera en la misma longitud de onda, el acoplamiento óptico se realiza por reflexión cuando es acercado a una superficie preferentemente plana y sólida.
Materiales utilizados en el proyecto. cantid Valor Valor # descripción
El funcionamiento básicamente consta de tres órdenes y son las siguientes. El funcionamiento básicamente consta de tres órdenes y son las siguientes.
El sensor de la izquierda ha salido de la línea, giramos hacia la derecha Los dos sensores están fuera de la línea, sigue con lo que estabas realizando.
Para nuestra aplicación consideraremos que la salida de estos sensores será "0" cuando vean "blanco" y "1" cuando vean "negro".
SENSOR
C
COLOR BLANCO
0
Figure 16 ruedas del carro seguidor de líneas
Fuente de energía: COLOR NEGRO
1
Tabla 3.Fuente AUTOR. Sensores
MOTORES Los motores muestran la potencia y la velocidad con que se va a mover el carro, se suele utilizar motores con caja reductora que nos garanticen un buen torque, para el carro se necesitan dos motor reductores.
P
S
MOTOR
0
0
Parado
0
1
Parado
1
0
Giro derecha
1
1
Giro izquierda
Tabla 4.Fuente AUTOR. Sensores
Ruedas:
Las ruedas del carroson movidas por los motores. Normalmente se usan ruedas de materiales anti-deslizantes para asegurar buena tracción. Su tamaño es otro factor a tener en cuenta a la hora de armar el carro.
El robot obtiene la energía que necesita para su funcionamiento de baterías. El peso, capacidad de descarga y duración son factores a tener en cuenta a la hora de escoger un modelo o tamaño, utilizamos una pila de 9V.
Figure 17 Batería 9v
Tarjeta de control ARDUINO: Ella es la responsable de la lectura de los sensores, la toma de decisiones y el control de los motores. En la actualidad, se emplean pequeños y baratos microcontroladores para ello. El programa hecho para este robot es muy básico y puede ser modificado para mejorar el control del robot, se puede agregar auto ajuste de sensibilidad a la luz de los sensores, medidor de nivel de batería, algún sonido o cualquier o tras cosa útil en el desempeño del robot. a. Diagrama de bloques del robot seguidor de línea se divide en tres partes básicas que son:
Sensores: sensores infrarrojos para la detección de la línea negra. Programa de control: programación realizada en Arduino para adquirir datos de los sensores y control de motores.
Motores de desplazamiento y dirección: encargados de dirigir y desplazar el robot seguidor de línea.
Antonio Barrientos y otros. Fundamentos de Robótica. Editorial McGraw-Hill Páginas web: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7183/1/U PS-CT004048.pdf http://www.feriadelasciencias.unam.mx/anteriores/feria2 3/feria198_01_robline_robot_seguidor_de_linea.pdf http://aprender.tdrobotica.co/seguidor-delineaprofesional/
Figure 11Diagrama de bloques de robot seguidor de linea.
Bibliografía:
http://aerobotclubderobticadeaeronuticos.blogspot.com/2 013/10/diseno-de-un-robot-seguidor-de-lineas.html https://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/11833/1/arduin o.pdf http://seguidorlineaarduino.blogspot.com
