pic 마이크로 컨트롤러를 사용하는 라인 팔로워 로봇

A Line Follower Robot은 대부분의 학생 / 애호가들이 제작할 수있는 간단하면서도 매력적인 로봇입니다. 이 튜토리얼에서는 라인 팔로워 로봇의 작동 원리 와 PIC 마이크로 컨트롤러 PIC16F877A를 사용하여 로봇 을 구축하는 방법 을 배웁니다. PIC16F877A는 Microchip의 40 핀 다목적 MCU이며 전체 PIC 튜토리얼 시리즈에서이 IC를 사용했습니다. 처음 사용하는 경우 여기에서이 PIC 자습서를 살펴보고이 IC의 기본 사항과 프로그램을 마이크로 컨트롤러에 업로드하는 방법을 배울 수 있습니다. 튜토리얼에서이 정보를 이미 다루었으므로 아래 설명에서는 생략하겠습니다.

로봇 공학에 관심이 있으시면 " Line Follower Robot " 이라는 이름을 잘 알고 계실 것입니다. 이 로봇은 한 쌍의 센서와 모터를 사용하여 선을 따라갈 수 있습니다. 이 로봇은 무한한 개발을위한 공간을 제공하며 Kiva (Amazon 창고 로봇)와 같은 로봇이 이에 대한 예입니다. 다른 라인 팔로워 로봇도 확인할 수 있습니다.

• 8051 마이크로 컨트롤러를 사용하는 라인 팔로워 로봇
• Arduino를 사용한 라인 팔로워 로봇
• Raspberry Pi를 사용하는 라인 팔로워 로봇

필요한 재료:

1. PIC16F877A
2. IR 센서 (2Nos)
3. DC 기어 모터 (2Nos)
4. L293D 모터 드라이버
5. 의자 (골판지를 사용하여 직접 만들 수도 있습니다)
6. 파워 뱅크 (사용 가능한 모든 전원)

Line Follower의 개념

라인 추종자 로봇은 IR 센서의 도움으로 라인을 추적 할 수 있습니다. 이 센서에는 IR 송신기와 IR 수신기가 있습니다. IR 송신기 (IR LED)는 빛을 전송하고 수신기 (포토 다이오드)는 전송 된 빛이 다시 돌아올 때까지 기다립니다. IR 라이트는 표면에 반사되는 경우에만 다시 돌아옵니다. 반면, 모든 표면은 IR 빛을 반사하지 않으며, 아래 그림과 같이 색상 표면의 흰색 만 완전히 반사 할 수 있으며 검은 색 표면은 완전히 관찰합니다. 여기에서 IR 센서 모듈에 대해 자세히 알아보십시오.

이제 우리는 두 개의 IR 센서 를 사용 하여 로봇이 라인과 트랙에 있는지 확인하고 두 개의 모터를 사용하여 로봇이 트랙에서 벗어날 경우 로봇을 수정합니다. 이러한 모터는 고전류를 필요로하며 양방향이어야합니다. 따라서 L293D와 같은 모터 드라이버 모듈을 사용합니다. 또한 IR 센서의 값을 기반으로 모터에 명령을 내리 려면 PIC 와 같은 마이크로 컨트롤러가 필요합니다. 동일한 블록 다이어그램이 아래에 나와 있습니다.

이 두 IR 센서는 라인의 양쪽에 하나씩 배치됩니다. 센서가 검은 색 선을 감지하지 못하는 경우 PIC 마이크로 컨트롤러는 모터에 아래 그림과 같이 앞으로 이동하도록 지시합니다.

왼쪽 센서가 검은 색 선에 나타나면 마이크로 컨트롤러는 오른쪽 바퀴 만 돌려서 왼쪽으로 회전하도록 로봇에 지시합니다.

오른쪽 센서가 검은 색 선에 있으면 마이크로 컨트롤러는 왼쪽 바퀴 만 돌려서 오른쪽으로 회전하도록 로봇에 지시합니다.

두 센서가 모두 검은 색 선에 있으면 로봇이 멈 춥니 다.

이렇게하면 로봇이 트랙을 벗어나지 않고도 라인을 따라갈 수 있습니다. 이제 회로와 코드가 어떻게 생겼는지 살펴 보겠습니다.

회로도 및 설명:

이 PIC 기반 라인 팔로워 로봇 의 전체 회로 다이어그램 은 다음과 같습니다.

회로는 위와 같이 모터 드라이버 모듈과 함께 두 개의 IR 센서와 한 쌍의 DC 기어 모터를 사용합니다. 이 프로젝트에 사용 된 모터 드라이버 모듈은 L293D입니다. PIC 마이크로 컨트롤러의 출력 핀이 모터가 구동하기에 충분한 전류를 공급할 수 없기 때문에 모터 드라이버가 필요합니다. 이 모듈은 회로에 표시된대로 전원 (5V)에서 직접 전원을 공급받습니다. 모듈에는 모터의 방향을 제어하기 위해 PIC에 연결된 4 개의 핀 (각 모터에 대해 2 개)이 있습니다. 또한 PIC 마이크로 컨트롤러에 대한 입력 역할을하는 두 개의 IR 센서가 있습니다. 이 센서는 흰색 표면 위에 있으면 높고 (1) 검은 색 표면 위에 있으면 낮게 (0) 갈 것입니다. 전체 핀 연결은 아래 표에 나와 있습니다.

S. 아니	다음에서 연결됨	연결됨
1	IR 센서 왼쪽 핀	RD2 (핀 21)
2	IR 센서 오른쪽 핀	RD3 (핀 22)
4	모터 1 채널 A 핀	RC4 (23 번 핀)
5	모터 1 채널 B 핀	RC5 (핀 25)
6	모터 2 채널 A 핀	RC6 (핀 26)
7	모터 2 채널 B 핀	RC7 (핀 27)

실제 하드웨어에서는 USB 포트를 통해 직접 + 5V의 출력을 제공하는 파워 뱅크 를 사용했습니다. 따라서 7805 전압 조정기를 우회하고 동일한 것을 사용하여 PIC, 센서 및 모터에 전원을 공급했습니다. 회로에 표시된대로 레귤레이터와 함께 12V 배터리를 사용하는 것과 동일하게 할 수 있습니다.

PIC 마이크로 컨트롤러 프로그래밍:

하드웨어가 준비되면 프로그래밍을 시작할 시간입니다. 이 PIC 라인 팔로워 로봇 프로젝트 의 전체 프로그램 은이 페이지 끝에 제공됩니다. 그러나 중요한 청크는 아래에 설명되어 있습니다.

다음 행으로 I / O 핀을 초기화하십시오. 2 개의 IR 센서 핀은 입력으로 작동하고 4 개의 모터 핀은 출력 핀으로 작동합니다.

TRISD2 = 1; TRISD3 = 1; // 욕조 IR 센서 핀은 입력으로 선언됩니다. TRISC4 = 0; TRISC5 = 0; // 출력으로 선언 된 모터 1 핀 TRISC6 = 0; TRISC7 = 0; // 출력으로 선언 된 모터 2 핀

이제 IR 센서의 상태를 읽고 그에 따라 모터를 제어해야합니다. 예를 들어 두 센서가 모두 높으면 (검은 색 선 아래에 있지 않음) 아래 프로그램과 같이 두 모터를 앞으로 이동 합니다.

if (RD2 == 1 && RD3 == 1) // 두 센서 모두 balck 라인 위에 있지 않음 {RC4 = 0; RC5 = 1; // 모터 1 앞으로 RC6 = 1; RC7 = 0; // 모터 2 앞으로}

왼쪽 센서가 검은 색 선 위로 오면 모터 1을 가만히 잡고 모터 2를 정방향으로 돌려 우회전 합니다. 이러한 유형의 선삭을 차동 선삭 이라고 합니다.

else if (RD2 == 0 && RD3 == 1) // 왼쪽 센서가 검은 색 선 위에 있습니다. {RC4 = 1; RC5 = 1; // 모터 1 정지 RC6 = 1; RC7 = 0; // 모터 2 앞으로}

마찬가지로 오른쪽 센서가 검은 색 선 위로 오면 아래 그림과 같이 두 번째 모터를 가만히 잡고 첫 번째 모터 만 정방향으로 회전시켜 왼쪽으로 회전 하도록 봇을 만듭니다.

else if (RD2 == 1 && RD3 == 0) // 오른쪽 센서가 검은 색 선 위에 있습니다. {RC4 = 0; RC5 = 1; // 모터 1 앞으로 RC6 = 1; RC7 = 1; // 모터 2 정지}

마지막으로 두 센서가 모두 검은 색 선 아래에 있으면 봇을 중지 할 시간 입니다. 이것은 두 모터의 모든 핀을 높이면 가능합니다. 동일한 작업을 수행하는 코드는 다음과 같습니다.

else // 검은 선 위에 두 센서 모두 {RC4 = 1; RC5 = 1; // 모터 1 정지 RC6 = 1; RC7 = 1; // 모터 2 정지}

즉, 프로그램이 준비되었으며 PicKit과 같은 프로그래머를 사용하여 PIC에 업로드 할 수 있습니다.

실행중인 PIC 라인 팔로워:

하드웨어와 코드가 준비되면 조치를 취할 시간입니다. 앞서 말했듯이 저는 파워 뱅크를 사용하여 봇에 전원을 공급 했으므로 하드웨어 설정과 코드가 이미 업로드 된 봇에 파워 뱅크를 연결하기 만하면됩니다.

PIC 성능 보드는 PIC 마이크로 컨트롤러를 사용하는 방법을 배운 PIC 튜토리얼 시리즈 용으로 제작되었습니다. Pickit 3을 사용하여 프로그램을 굽는 방법을 모르는 경우 MPLABX 및 XC8을 사용하는 PIC 마이크로 컨트롤러 자습서로 돌아가고 싶을 수 있습니다. 모든 기본 정보를 건너 뛸 것입니다.

이제 검은 선 위에 봇을 실행하기 만하면 선을 따라가는 것을 볼 수 있습니다.

이 경우 처음에 몇 가지 어려움에 직면 할 수 있습니다. 바퀴가 반대 방향으로 회전하면 바퀴가 반대 방향으로 회전하는 모터의 극성을 바꾸면됩니다. 봇이 라인에서 벗어나면 IR 센서를 교체하면 모두 정상이어야합니다.

봇의 완전한 작동은 아래 주어진 비디오 에서 찾을 수 있습니다. 당신이 프로젝트를 좋아하고 비슷한 것을 만드는 것을 즐겼기를 바랍니다. 이 작업을 수행하는 데 문제가있는 경우 아래 댓글 섹션에 게시하여 문제를 해결하거나 당사 포럼을 사용하여 기술 내용을 논의 할 수 있습니다.