Cómo construir una línea simple siguiendo al robot con Arduino

Embarque en un proyecto de robótica puede ser emocionante y educativo, especialmente cuando está construyendo algo tangible como un robot de seguimiento de línea. La utilización de un Arduino, uno de los microcontroladores más populares, hace que el proceso sea accesible incluso para principiantes. En esta guía, lo guiaremos a través de los pasos para crear un robot simple que no busque en línea que pueda navegar por un camino de forma autónoma.

Materiales que necesitará

• Arduino Uno - El cerebro de tu robot.
• Módulo de controlador de motor (L298N) - Para controlar los motores.
• DC Motors con ruedas - para el movimiento.
• Chasis - el marco para contener todos los componentes.
• Módulo de sensor de línea (por ejemplo, QRE1113) - para detectar la línea.
• Batería - Fuente de energía para el robot.
• Cables de jersey - para conexiones.
• Tablero de circuitos - para prototipos de conexiones.
• Tornillos, tuercas y pernos - Para ensamblar el chasis.

Paso 1: ensamblar el chasis

El chasis sirve como base de su robot. Comience uniendo los motores de CC al chasis con tornillos y tuercas. Asegúrese de que los motores estén de forma segura para evitar cualquier movimiento durante la operación. Conecte las ruedas a los ejes del motor y coloque la batería y Arduino en el chasis. Asegúrese de que todos los componentes se ajusten bien y estén al alcance de la mano para el cableado.

Paso 2: Cableado los motores

Conecte los motores de CC al módulo del controlador del motor (L298N). El controlador del motor actúa como una interfaz entre el Arduino y los motores, lo que permite que el Arduino controle la velocidad y la dirección del motor sin sobrecargar.

// Connect motor A
const int motorA_EN = 9;
const int motorA_IN1 = 7;
const int motorA_IN2 = 8;

// Connect motor B
const int motorB_EN = 10;
const int motorB_IN3 = 5;
const int motorB_IN4 = 6;

void setup() {
  // Motor A
  pinMode(motorA_EN, OUTPUT);
  pinMode(motorA_IN1, OUTPUT);
  pinMode(motorA_IN2, OUTPUT);
  
  // Motor B
  pinMode(motorB_EN, OUTPUT);
  pinMode(motorB_IN3, OUTPUT);
  pinMode(motorB_IN4, OUTPUT);
}

Paso 3: Conectar el sensor de línea

El sensor de línea detecta el contraste entre la línea y la superficie. Por lo general, estos sensores tienen LED infrarrojos y fotodiodos para detectar superficies reflectantes. Conecte el VCC y GND del sensor a los 5V y GND del Arduino, respectivamente. Los pines de salida del sensor se conectarán a los pines digitales o analógicos del Arduino basado en el tipo de sensor.

// Line sensor pins
const int sensorLeft = A0;
const int sensorRight = A1;

void setup() {
  pinMode(sensorLeft, INPUT);
  pinMode(sensorRight, INPUT);
}

Paso 4: Escribir el código Arduino

El código Arduino leerá los valores del sensor y controlará los motores en consecuencia para seguir la línea. A continuación se muestra un ejemplo simple de cómo podría verse el código:

// Define motor pins
const int motorA_EN = 9;
const int motorA_IN1 = 7;
const int motorA_IN2 = 8;
const int motorB_EN = 10;
const int motorB_IN3 = 5;
const int motorB_IN4 = 6;

// Define sensor pins
const int sensorLeft = A0;
const int sensorRight = A1;

// Threshold for line detection
const int threshold = 500;

void setup() {
  // Initialize motor pins
  pinMode(motorA_EN, OUTPUT);
  pinMode(motorA_IN1, OUTPUT);
  pinMode(motorA_IN2, OUTPUT);
  
  pinMode(motorB_EN, OUTPUT);
  pinMode(motorB_IN3, OUTPUT);
  pinMode(motorB_IN4, OUTPUT);
  
  // Initialize sensor pins
  pinMode(sensorLeft, INPUT);
  pinMode(sensorRight, INPUT);
  
  // Start serial communication for debugging
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int leftSensor = analogRead(sensorLeft);
  int rightSensor = analogRead(sensorRight);
  
  Serial.print("Left: ");
  Serial.print(leftSensor);
  Serial.print(" | Right: ");
  Serial.println(rightSensor);
  
  if (leftSensor > threshold && rightSensor > threshold) {
    // Move forward
    moveForward();
  }
  else if (leftSensor < threshold && rightSensor > threshold) {
    // Turn right
    turnRight();
  }
  else if (leftSensor > threshold && rightSensor < threshold) {
    // Turn left
    turnLeft();
  }
  else {
    // Stop
    stopMovement();
  }
}

void moveForward() {
  digitalWrite(motorA_IN1, HIGH);
  digitalWrite(motorA_IN2, LOW);
  digitalWrite(motorB_IN3, HIGH);
  digitalWrite(motorB_IN4, LOW);
  
  analogWrite(motorA_EN, 200);
  analogWrite(motorB_EN, 200);
}

void turnRight() {
  digitalWrite(motorA_IN1, HIGH);
  digitalWrite(motorA_IN2, LOW);
  digitalWrite(motorB_IN3, LOW);
  digitalWrite(motorB_IN4, LOW);
  
  analogWrite(motorA_EN, 200);
  analogWrite(motorB_EN, 0);
}

void turnLeft() {
  digitalWrite(motorA_IN1, LOW);
  digitalWrite(motorA_IN2, LOW);
  digitalWrite(motorB_IN3, HIGH);
  digitalWrite(motorB_IN4, LOW);
  
  analogWrite(motorA_EN, 0);
  analogWrite(motorB_EN, 200);
}

void stopMovement() {
  digitalWrite(motorA_IN1, LOW);
  digitalWrite(motorA_IN2, LOW);
  digitalWrite(motorB_IN3, LOW);
  digitalWrite(motorB_IN4, LOW);
  
  analogWrite(motorA_EN, 0);
  analogWrite(motorB_EN, 0);
}

Paso 5: encendiendo el robot

Una vez que se realicen todas las conexiones, conecte su batería al Arduino y al controlador del motor. Asegúrese de que la polaridad sea correcta para evitar daños a los componentes. Es una buena práctica probar las conexiones con un multímetro antes de encender.

Prueba y calibración

Después de encender, coloque su robot en una superficie con una línea transparente (por ejemplo, cinta negra en papel blanco). Observe cómo se comporta y haga los ajustes necesarios. Es posible que deba ajustar el umbral del sensor o ajustar la velocidad cambiando los valores PWM en el código para lograr un rendimiento óptimo.

Consejos para el éxito

• Asegurar conexiones estables: Los cables sueltos pueden causar un comportamiento intermitente. Use una placa de pan para la creación de prototipos y considere soldar conexiones para una configuración permanente.
• Use sensores de calidad: Los sensores de línea confiables pueden mejorar significativamente el rendimiento de su robot.
• Calibre sus sensores: Diferentes superficies y condiciones de iluminación pueden afectar las lecturas del sensor. Calibre sus umbrales en consecuencia.
• Optimizar el código: El código eficiente asegura tiempos de respuesta rápidos. Asegúrese de que no haya retrasos innecesarios en su bucle.

Mejoras y aprendizaje adicional

Una vez que haya creado con éxito un robot básico que no busque en línea, considere agregar más características para mejorar sus capacidades:

• Detección de intersección: Permita que su robot tome decisiones en los cruces.
• Control de velocidad: Implementar ajustes de velocidad dinámica basados ​​en la entrada del sensor.
• Control inalámbrico: Agregue módulos Bluetooth o Wi-Fi para controlar su robot de forma remota.
• Evitación de obstáculos: Incorpore sensores ultrasónicos para navegar alrededor de los obstáculos.

Construir un robot que busque una línea con Arduino es una forma fantástica de sumergirse en el mundo de la robótica y los sistemas integrados. Le enseña conceptos fundamentales como la integración del sensor, el control motor y la toma de decisiones en tiempo real. Con paciencia y experimentación, puede expandir este proyecto básico a un robot más complejo y capaz. ¡Feliz edificio!