라인 추종자 로봇은 검은 선 또는 흰색 선을 따라가는 매우 간단한 로봇입니다. 이러한 유형의 로봇은 제작이 매우 간단하며 로봇 공학을 시작하는 초보자에게 첫 번째 선택 인 경우가 많습니다. 기본적으로 라인 팔로워 로봇에는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 검은 색 라인을 따르는 검은 색 라인 팔로워이고 두 번째는 흰색 라인을 따르는 흰색 라인 팔로워입니다. 선 추종자는 실제로 선을 감지하고 따라갑니다. 아이디어는 간단 해 보이지만 조금 더 개발하면 이와 유사한 로봇이 공장 현장 관리 로봇이나 창고 로봇과 같은 많은 응용 분야에서 실제로 사용됩니다.
Line Follower의 개념
라인 팔로워의 작동 개념은 빛과 관련이 있습니다. 여기서는 흑백 표면에서 빛의 동작을 사용합니다. 빛이 흰색 표면에 떨어지면 거의 완전히 반사되고 검은 색 표면의 경우 빛이 완전히 흡수됩니다. 이 빛의 동작은 라인 팔로워 로봇 을 만드는 데 사용됩니다.
이 Arduino 기반 라인 팔로워 로봇에서는 IR 송신기와 IR 수신기를 포토 다이오드라고도 사용했습니다. 빛을 보내고받는 데 사용됩니다. IR은 적외선을 전송합니다. 적외선이 흰색 표면에 떨어지면 반사되어 약간의 전압 변화를 일으키는 포토 다이오드에 포착됩니다. IR 빛이 검은 색 표면에 떨어지면 빛이 검은 색 표면에 흡수되고 광선이 다시 반사되지 않으므로 포토 다이오드는 빛이나 광선을받지 않습니다. 여기이 Arduino 라인 팔로워 로봇에서 센서가 흰색 표면을 감지하면 Arduino는 입력으로 1을 얻고 검은 선을 감지하면 Arduino는 입력으로 0을 얻습니다.
Line follower 로봇은 흥미로운 초심자 프로젝트이기 때문에 Arduino 이외의 다른 개발 보드를 사용하여 구축했습니다. 관심이 있으시면 아래 링크를 사용하여 확인할 수도 있습니다.
- 8051 마이크로 컨트롤러를 사용하는 라인 팔로워 로봇
- Raspberry Pi를 사용하는 라인 팔로워 로봇
- Texas MSP430 Launchpad 기반 라인 팔로워
- PIC 마이크로 컨트롤러를 사용한 간단한 라인 팔로워
- ATmega16 AVR 마이크로 컨트롤러를 사용하는 라인 팔로워
회로 설명
전체 Arduino 라인 팔로워 로봇 은 센서 섹션, 제어 섹션, 드라이버 섹션의 3 개 섹션으로 나눌 수 있습니다.
센서 섹션:
이 섹션에는 IR 다이오드, 전위차계, 비교기 (Op-Amp) 및 LED가 포함되어 있습니다. 전위차계는 비교기의 한 단자에서 기준 전압을 설정하는 데 사용되며 IR 센서는 라인을 감지하고 비교기의 두 번째 단자에서 전압 변화를 제공하는 데 사용됩니다. 그런 다음 비교기는 두 전압을 비교하고 출력에서 디지털 신호를 생성합니다. 여기이 라인 팔로워 회로에서는 두 개의 센서에 대해 두 개의 비교기를 사용했습니다. LM 358은 비교기로 사용됩니다. LM358에는 2 개의 저잡음 연산 증폭기가 내장되어 있습니다.
제어 섹션:
Arduino Pro Mini는 라인 팔로워 로봇의 전체 프로세스를 제어하는 데 사용됩니다. 비교기의 출력은 Arduino의 디지털 핀 번호 2와 3에 연결됩니다. Arduino는 이러한 신호를 읽고 드라이버 회로에 명령을 보내 드라이브 라인 팔로워로 보냅니다.
드라이버 섹션:
드라이버 섹션은 모터 드라이버와 2 개의 DC 모터로 구성됩니다. 모터 드라이버는 Arduino가 모터에 충분한 전압과 전류를 공급하지 않기 때문에 모터 구동에 사용됩니다. 따라서 모터에 충분한 전압과 전류를 얻기 위해 모터 드라이버 회로를 추가합니다. Arduino는이 모터 드라이버에 명령을 보낸 다음 모터를 구동합니다.
Arduino를 이용한 Line Follower Robot의 작업
Arduino를 사용하여 Line follower 로봇을 만드는 것은 흥미 롭습니다. 라인 팔로워 로봇은 센서를 이용하여 검은 선을 감지하여 아두 이노에 신호를 보냅니다. 그런 다음 Arduino는 센서의 출력에 따라 모터를 구동합니다.
이 프로젝트에서는 두 개의 IR 센서 모듈 즉, 왼쪽 센서와 오른쪽 센서를 사용합니다. 왼쪽과 오른쪽 센서가 모두 흰색을 감지하면 로봇이 앞으로 이동합니다.
왼쪽 센서가 검은 색 선에 있으면 로봇이 왼쪽으로 돌립니다.
오른쪽 센서가 검은 선을 감지하면 두 센서가 흰색 표면에 올 때까지 로봇이 오른쪽으로 돌립니다. 흰색 표면이 나오면 로봇은 다시 앞으로 나아 가기 시작합니다.
두 센서가 모두 검은 색 선에 있으면 로봇이 멈 춥니 다.
회로도
arduino 라인 팔로워 로봇 의 전체 회로도 가 위 이미지에 나와 있습니다. 보시다시피 비교기의 출력은 Arduino 디지털 핀 번호 2와 3에 직접 연결되어 있으며 모터 드라이버의 입력 핀 2, 7, 10, 15는 Arduino의 디지털 핀 번호 4, 5, 6, 7에 각각 연결됩니다. 그리고 하나의 모터는 모터 드라이버 3과 6의 출력 핀에 연결되고 다른 모터는 핀 11과 14에 연결됩니다.
프로그램 설명
프로그램에서 먼저 입력과 출력 핀을 정의한 다음 루프에서 입력을 확인하고 입력에 따라 출력을 구동 모터의 출력 핀으로 보냅니다. 입력 핀을 확인하기 위해 "if"문을 사용했습니다. 전체 라인 추종자 로봇 코드 는이 페이지 하단에서 찾을 수 있습니다.
Arduino를 사용하여 읽은 로봇 다음으로이 줄에는 네 가지 조건이 있습니다. 우리는 두 개의 센서, 즉 왼쪽 센서와 오른쪽 센서를 사용했습니다.
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입력 |
산출 |
운동 로봇의 |
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왼쪽 센서 |
오른쪽 센서 |
왼쪽 모터 |
오른쪽 모터 |
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LS |
RS |
LM1 |
LM2 |
RM1 |
RM2 |
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0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
중지 |
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0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
우회전 |
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1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
왼쪽으로 돌아 |
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1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
앞으로 |
위의 표에 표시된 조건에 따라 arduino 라인 팔로워 코드를 작성합니다.
필수 구성 요소
Arduino
우리 프로젝트에서는 ARDUINO 인 시스템의 전체 프로세스를 제어하기 위해 마이크로 컨트롤러를 사용했습니다. Arduino는 오픈 소스 하드웨어이며 프로젝트 개발에 매우 유용합니다. Arduino UNO, arduino mega, arduino pro mini, Lilypad 등과 같은 많은 유형의 arduino가 시장에 나와 있습니다. 여기에서는 arduino pro mini가 작고 브레드 보드와 호환되므로이 프로젝트에서 arduino pro mini를 사용했습니다. 라인 팔로워 로봇 arduino 코드를 레코딩하기 위해 FTDI 버너를 사용했습니다.
L293D 모터 드라이버
L293D는 2 개의 모터를 구동하기위한 2 개의 채널이있는 모터 드라이버 IC입니다. L293D에는 전류 증폭을위한 2 개의 내장 트랜지스터 Darlington 쌍과 모터에 외부 공급을 제공하기위한 별도의 전원 공급 장치 핀이 있습니다.
IR 모듈:
IR 모듈은 IR LED / 포토 다이오드 쌍, 전위차계, LM358, 저항기 및 LED로 구성된 센서 회로입니다. IR 센서는 적외선을 전송하고 포토 다이오드는 적외선을 수신합니다.
전원 공급
Arduino, 비교기 및 모터 드라이버에 대해 5V를 얻기 위해 전압 조정기를 추가했습니다. 그리고 9 볼트 배터리가 회로에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.