Robô seguidor de linha usando microcontrolador pic

Um Line Follower Robot é um robô simples, mas fascinante, para a maioria dos alunos / amadores construir. Neste tutorial, aprenderemos como funciona um robô seguidor de linha e como podemos construir um usando o microcontrolador PIC PIC16F877A. O PIC16F877A é um MCU multifuncional de 40 pinos da Microchip, usamos esse IC em nossa série completa de tutoriais de PIC. Se você é novo, talvez queira dar uma olhada nesses tutoriais PIC para aprender o básico deste IC e como fazer upload de programas para o microcontrolador. Como já cobrimos essas informações em nossos tutoriais, iremos ignorá-los na explicação abaixo.

Se você está interessado em robótica, deve estar bem familiarizado com o nome “ Line Follower Robot ”. Este robô é capaz de seguir uma linha, apenas usando um par de sensores e motores. Este robô oferece espaço para desenvolvimento infinito e robôs como o Kiva (robô de depósito da Amazon) são um exemplo disso. Você também pode verificar nossos outros robôs seguidores de linha:

Robô seguidor de linha usando o microcontrolador 8051
Robô seguidor de linha usando Arduino
Robô seguidor de linha usando Raspberry Pi

Materiais requisitados:

PIC16F877A
Sensor IR (2Nos)
Motor de engrenagem DC (2Nos)
Motorista L293D
Chaises (você também pode construir seu próprio usando papelão)
Banco de energia (qualquer fonte de energia disponível)

Conceitos de seguidor de linha

O Robô seguidor de linha é capaz de rastrear uma linha com a ajuda de um sensor infravermelho. Este sensor possui um transmissor IR e um receptor IR. O transmissor IR (LED IR) transmite a luz e o receptor (fotodiodo) espera que a luz transmitida volte. Uma luz infravermelha retornará somente se for refletida por uma superfície. Enquanto todas as superfícies não refletem uma luz infravermelha, apenas a superfície de cor branca pode refleti-las completamente e a superfície de cor preta irá observá-las completamente como mostrado na figura abaixo. Saiba mais sobre o módulo do sensor IR aqui.

Agora usaremos dois sensores IR para verificar se o robô está em linha com a linha e dois motores para corrigir o robô se ele se mover para fora da linha. Esses motores requerem alta corrente e devem ser bidirecionais; portanto, usamos um módulo de driver de motor como o L293D. Também precisaremos de um microcontrolador como o PIC para instruir os motores com base nos valores do sensor IR. Um diagrama de blocos simplificado do mesmo é mostrado abaixo.

Esses dois sensores IR serão colocados um em cada lado da linha. Se nenhum dos sensores estiver detectando uma linha preta, o microcontrolador PIC instrui os motores a se moverem para frente, conforme mostrado abaixo

Se o sensor esquerdo vier na linha preta, o microcontrolador instrui o robô a virar para a esquerda girando apenas a roda direita.

Se o sensor direito vier na linha preta, o microcontrolador instrui o robô a virar à direita girando apenas a roda esquerda.

Se os dois sensores estiverem na linha preta, o robô para.

Desta forma, o Robô poderá seguir a linha sem sair da pista. Agora vamos ver como o circuito e o código se parecem.

Diagrama de circuito e explicação:

O diagrama de circuito completo para este robô seguidor de linha baseado em PIC é mostrado abaixo

O circuito emprega dois sensores IR e um par de motoredutores CC junto com um módulo acionador de motor conforme mostrado acima. O módulo driver do motor usado neste projeto é L293D, precisaremos de um driver do motor porque o pino de saída do microcontrolador PIC não pode fornecer corrente suficiente para os motores acionarem. Este módulo será alimentado diretamente da fonte de alimentação (5V) conforme mostrado no circuito. O módulo possui quatro pinos (dois para cada motor) que são conectados ao PIC para controlar a direção dos motores. Também temos dois sensores IR que atuam como uma entrada para o microcontrolador PIC. Esses sensores ficarão altos (1) se estiverem sobre uma superfície branca e serão baixos (0) quando estiverem sobre uma superfície preta. As conexões de pinos completas são ilustradas na tabela abaixo.

S.Não	Conectado de	Conectado a
1	Pino de saída do sensor IR	RD2 (pino 21)
2	Pino direito do sensor IR	RD3 (pino 22)
4	Pino do canal A do motor 1	RC4 (pino 23)
5	Pino do canal B do motor 1	RC5 (pino 25)
6	Pino do canal A do motor 2	RC6 (pino 26)
7	Pino do canal B do motor 2	RC7 (pino 27)

No hardware atual, usei um banco de energia que dará uma saída de + 5 V diretamente através de sua porta USB; portanto, ignorei o regulador de tensão 7805 e alimentei o PIC, os sensores e os motores usando os mesmos. Você pode fazer o mesmo usando uma bateria de 12 V junto com um regulador conforme mostrado no circuito.

Microcontrolador PIC de programação:

Assim que estiver pronto com seu Hardware, é hora de começar a programar. O programa completo deste Projeto de Robô Seguidor de Linha PIC é fornecido no final desta página. No entanto, os pedaços importantes são explicados abaixo.

Inicialize os pinos de E / S pelas seguintes linhas. Os 2 pinos do sensor IR atuam como entrada e os quatro pinos do motor atuam como pinos de saída.

TRISD2 = 1; TRISD3 = 1; // Banho os pinos do sensor IR são declarados como input TRISC4 = 0; TRISC5 = 0; // Pinos do motor 1 declarados como saída TRISC6 = 0; TRISC7 = 0; // Motor 2 pinos declarados como saída

Agora, temos que ler o status do sensor IR e controlar o motor de acordo. Por exemplo, se ambos os sensores estão altos (não vem sob a linha preta), então movemos ambos os motores para frente conforme mostrado no programa abaixo.

if (RD2 == 1 && RD3 == 1) // Ambos os sensores não ultrapassaram a linha traseira {RC4 = 0; RC5 = 1; // Motor 1 para frente RC6 = 1; RC7 = 0; // Motor 2 forward}

Se o sensor esquerdo ultrapassar a linha preta, então fazemos uma curva para a direita mantendo o Motor 1 parado e girando o Motor 2 na direção para frente. Este tipo de torneamento é denominado torneamento diferencial.

else if (RD2 == 0 && RD3 == 1) // O sensor esquerdo está sobre a linha preta {RC4 = 1; RC5 = 1; // Motor 1 parada RC6 = 1; RC7 = 0; // Motor 2 forward}

Da mesma forma, se o sensor direito ultrapassar a linha preta, então o robô deve virar à esquerda mantendo o segundo motor parado e girando o primeiro motor sozinho na direção para frente, conforme mostrado abaixo.

else if (RD2 == 1 && RD3 == 0) // O sensor direito está sobre a linha preta {RC4 = 0; RC5 = 1; // Motor 1 para frente RC6 = 1; RC7 = 1; // Motor 2 stop}

Finalmente, se ambos os sensores estiverem sob uma linha preta, é hora de parar o bot. Isso pode ser feito aumentando todos os pinos de ambos os motores. O código para fazer o mesmo é mostrado abaixo

else // Ambos os sensores sobre a linha preta {RC4 = 1; RC5 = 1; // Motor 1 parada RC6 = 1; RC7 = 1; // Motor 2 stop}

Assim o programa está pronto e pode ser carregado no PIC usando qualquer programador como o PicKit.

Seguidor de linha PIC em ação:

Assim que o hardware e o código estiverem prontos, é hora de alguma ação. Como disse antes, usei um banco de energia para alimentar o bot, então tudo que tenho a fazer é simplesmente conectar o banco de energia ao bot que tem o hardware configurado e o código já carregado.

A placa PIC Perf foi feita para nossa série de tutoriais PIC, na qual aprendemos como usar o microcontrolador PIC. Você pode querer voltar para aqueles tutoriais de Microcontrolador PIC usando MPLABX e XC8 se você não souber como gravar um programa usando Pickit 3, já que estarei pulando todas essas informações básicas.

Agora, basta lançar o bot sobre uma linha preta e você deve observá-lo seguindo a linha.

Você pode enfrentar algumas dificuldades no início, nesse caso, leia mais. Se as rodas girarem no sentido oposto, simplesmente troque a polaridade do motor cuja roda está girando na direção oposta. Se o bot se desviar da linha, troque o sensor IR e tudo ficará bem.

O funcionamento completo do bot pode ser encontrado no vídeo abaixo. Espero que você goste do projeto e tenha gostado de construir algo semelhante. Se você tiver problemas em fazer isso funcionar, você pode postá-los na seção de comentários abaixo para resolver o problema ou usar nossos fóruns para discutir conteúdos técnicos.