Seguidor Linea

Diseño y Montaje de Robot seguidor de línea (FGK-3in) Realizado por K. Hidalgo, G. López, F. Labarca

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Diseño y Montaje de Robot seguidor de línea “FGK-3in” (Agosto 2006)

K. Hidalgo, G. López, F. Labarca. Estudiantes de Diseño Digital. Escuela de Ingeniería

Eléctrica, Universidad de Carabobo.

Resumen: Una prueba del aprendizaje obtenido en estos meses está reflejado en el diseño e implementación de un robot, controlado por un PIC 16F876 (MBasic), el cual posee como entradas, sensores infrarrojos que indican la posición del robot con respecto a una línea; y como salidas dos servomotores que lo direccionan. Palabras claves: seguidor de línea, sensor infrarrojo, servomotor, sistema de desarrollo i-Board, PIC16F876.

1.- INTRODUCCIÓN

El desarrollo tecnológico permite que la vida cotidiana sea mucho más fácil; de aquí la mayor motivación a nuestra creación, el “FGK-3in”, el cual está basado en mantener una dirección específica, pudiéndose emplear en diversas situaciones, como envío de informes y material de oficina de un departamento a otro; a la hora de repartir café o postres en un restaurante, avión, sala de juntas u otros lugares; teniendo como ventaja, la rapidez de la operación, reducción de horas-hombre de trabajo y evitar la distracción que pudieran ocasionar los repartidores a los trabajadores.

2.- FUNDAMENTOS TEÓRICOS _Servomotores

Los servos son un tipo especial de motor que se caracterizan por su capacidad para posicionarse de forma inmediata en cualquier posición dentro de

su rango de operación. Para ello, el servo espera un tren de pulsos que se corresponden con el movimiento a realizar. Están generalmente formados por un amplificador, un motor, la reducción de engranaje y la realimentación, todo en una misma caja de pequeñas dimensiones. El resultado es un servo de posición con un margen de operación de 360º de rotación.

Disponen de tres conexiones eléctricas: Vcc (roja), GND (negra) y entrada de control (blanca). Estos colores de identificación y el orden de las conexiones dependen del fabricante del servo. Es importante identificar las conexiones ya que un voltaje de polaridad contraria podría dañar el servo.


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_Sensores infrarrojos

El TCRT5000 tiene una construcción compacta donde la base de la luz emisora y el receptor se encuentran dispuestos en la misma dirección para detectar la presencia de un objeto mediante la reflexión, su longitud de onda de operación es de 950mm.

_Sistema de desarrollo i-Board En el sistema está incluido el PIC 16F876 el cual es uno de los PICs más robustos y destacados de su gama, además, permite ser programado en lenguaje de alto nivel (en nuestro caso Basic-Micro), o pudiendo llegar a lenguajes tan detallados como lenguaje ensamblador. Entre sus características más importantes se encuentran:

Capacidad de hardware

384 bytes de memoria RAM 256 bytes de memoria EEPROM 8k words de memoria FLASH re-

programable. Convertidor analógico-digital de 4

canales y 10 bits de resolución. Un (1) USART (Comunicación

Serial) Dos (2) módulos CCP Tres (3) Timers o temporizadores Hasta ocho (08) posibles fuentes

de interrupción Capacidades del Software

Programado en lenguaje Basic de alto nivel

Lenguaje de programación y compilador gratuito

Comunicación serial RS232 por software en cualquier pin

PWM por software en cualquier pin

Medición de pulsos y frecuencias Aritmética en punto flotante Manejo de motores servos y de

paso mediante comandos especializados.


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3.- RESUMEN METODOLÓGICO _ Recopilación de Documentación. La información fue obtenida en parte gracias a nuestro profesor que impartió sus conocimientos con el propósito de enseñarnos el uso del microcontrolador. El resto del material investigado en los diferentes sitios Web nombrados en las referencias. _Toma de contacto con las herramientas. Entres las herramientas están:

Los ejemplos planteados del i-Board, puntualmente las rutinas de entradas y salidas.

Todas aquellas disponibles para el

diseño y montaje del circuito impreso de los sensores, como cautín, estaño, componentes electrónicos y herramientas de corte.

_ Desarrollo de Aplicación prototipo

Todo el diseño se comenzó a bosquejar por bloques; en un principio se manejó los servomotores separados de todo el sistema, observando así su respuesta a diferentes pulsos y cambiando las cantidades de repeticiones de dichos pulsos. Luego, al programa raíz lo más idóneo fue subdividirlo en secciones, diseñadas dependiendo de las posibles combinaciones realizables de encendido de los tres led’s (mostrando un cero-apagado, cuando cualquier sensor está sobre la línea negra, o un uno –encendido, cuando se desvía), al ser tres led’s se crearon las ocho combinaciones siguientes:

Sensores Izquierdo Central Derecho Descripción

0 0 0 En medio de un cruce de

líneas


líneas


líneas

0 1 1 A la derecha de la línea


líneas 1 0 1 Sobre la línea

1 1 0 A la izquierda de la línea

1 1 1 Totalmente fuera de la

línea

• Cuando el robot se encontraba sobre la línea, se mantenía el curso hacia el frente (ambas servos a la misma velocidad pero en sentidos opuestos)

• Cuando el robot se encontraba a la derecha de la línea, se direccionaba hacia la izquierda (el servo derecho a mayor velocidad que el izquierdo y en sentidos opuestos)

• Cuando el robot se encontraba a la izquierda de la línea, se direccionaba hacia la derecha (el servo izquierdo a mayor velocidad que el derecho y en sentidos opuestos)

• Para el resto de las combinaciones se continuaba con la orden de control anterior.


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_Programa 'program: realizado por FERMIN LABARCA, GERALDINE LÓPEZ Y KATHERINE HIDALGO ‘DECLARACIÓN DE VARIABLES left_sensor var word center_sensor var word right_sensor var word error_level var word veces var word error_level = 3 Low P0 'Right Servo Low P4 'Left Servo ‘PROGRAMA PRINCIPAL Start: ADIN P5, 2, AD_RON, left_sensor ADIN P7, 2, AD_RON, center_sensor ADIN P6, 2, AD_RON, right_sensor If (left_sensor = 0 and center_sensor = 1 and right_sensor = 1) then error_level = 1 pulsout P0, 735 'Right wheel stop pulsout P4, 1600 'Left wheel forward endif If (left_sensor = 1 and center_sensor = 1 and right_sensor = 0) then error_level = 2 pulsout P0,1490 'Right wheel stop pulsout P4,2335 'Left wheel forward endif If (left_sensor = 1 and center_sensor = 0 and right_sensor = 1) then

error_level = 3 pulsout P0,1335 'Right wheel stop pulsout P4,1735 'Left wheel forward endif if (left_sensor = 1 and center_sensor = 1 and right_sensor = 1) or (left_sensor = 0 and center_sensor = 0 and right_sensor = 0) or (left_sensor = 0 and center_sensor = 0 and right_sensor = 1) or (left_sensor = 0 and center_sensor = 1 and right_sensor = 0) or (left_sensor = 1 and center_sensor = 0 and right_sensor = 0) then If error_level = 1 then error_level = 1 pulsout P0,735 'Right wheel stop pulsout P4,1600 'Left wheel forward endif If error_level = 2 then error_level = 2 pulsout P0,1490 'Right wheel stop pulsout P4,2335 'Left wheel forward endif If error_level = 3 then error_level = 3 pulsout P0,1335 'Right wheel stop pulsout P4,1735 'Left wheel forward endif endif goto Start ‘FIN DEL PROGRAMA


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_Desarrollo de placa de circuito impreso

4.- RESULTADOS • Los sensores infrarrojos indicaron

correctamente cuando estaban en

presencia de una superficie clara u oscura.

• Los motores servo giraron de acuerdo

a las órdenes recibidas del microcontrolador.

5.- CONCLUSIONES

En esta experiencia se aprendió a

controlar de manera adecuada servomotores, controlando su velocidad y su giro (horario y antihorario) mediante un pulso, cuyo valor es fijado según se requiera; consiguiéndose como punto de calibración el valor de 1535 (se encuentra detenido), al alejarse de este valor su velocidad se va incrementando hasta llegar a un punto máximo, a partir del cual se mantiene constante. El sentido de giro es en un sentido o en otro dependiendo si el pulso está por encima o por debajo del punto de calibración.

Con la realización e investigación

de este proyecto se pudo poner en práctica algunos comandos y periféricos con relación al microcontrolador PIC 16F876

6.- REFERENCIAS [1] Angulo, J.M. (1997) “Microcontroladores PIC. Diseño práctico de aplicaciones”. McGraw-Hill. [2] Manual de ATOM Sintaxis Versión 3.0.0.0 [3] Manual de PIC 16F876 [4] Manual de usuario i-Board [5] www.W-Robotics.com [6] www.microchip.com [7]robotics.com/robots_simples.htm [8]http://www.lynxmotion.com [9]http://www.iearobotics.com/proyectos/tritt/tritt.html [10] www.parallax.com

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