SEGUIDOR DE LINEA VELOCISTA (JULIO 2017) Diego Fabian Alvarez Bonilla (
[email protected]) (
[email protected]),, Fabian Leonardo Avellaneda (
[email protected]), (
[email protected] .co), Juan Carlos Arias Herrera (
[email protected])
A bs tract — A
line follo follow wer mo mostly stly cons consists ists of an i nfrare nfr ared d light li ght senso sensorr and an i nfrare nfr ared d L E D. This works by illuminating a surface with infrared light; The sensor then collects the reflected infrared radiation and m based on its intensity, determines the reflectivity of the surf surfa ace in quest uestion. ion. Colorf Colorful ul surfa surf aces ces reflect reflect more lig li g ht than than dar dar k surf sur f ace aces; Whereby Whereby the color surfaces may appear to brighten the sens senso or. This Thi s allo allow ws the the se senso nsorr to de detect bla black ck lig li g ht on on a di di m surface sur face on dark dark surf sur f ace aces.
DISEÑO ESTRUCTURA FIJA “Para diseñar el chasis hay muchos factores que se deben tener en cuenta: la forma, el tamaño, el peso, el material de fabricación, la distribución del peso, la separación de las ruedas, la altura del chasis con respecto al suelo, etc. Todos estos factores van a influir en el movimiento del robot, en la manera en que toma las curvas y sale de ellas.”(Roboticasunyer, ellas. ”(Roboticasunyer, 2012)
Ilustración 1 Robot miembros del C.I.R.E
zero
diseñados
por
PROGRAMACIÓN Para realizar la programación es necesario conocer el tipo de plataforma a utilizar; hay diferentes como Arduino, microcontroladores etc. También es necesario conocer los componentes que se van a utilizar y decidir si esta programación se hará por control on/off, control mediante PID o control pwm.
PARA TENER EN CUENTA 1.- Hacer el chasis lo más ligero posible. El motivo es que vamos a utilizar unos motores muy rápidos pero que tienen muy poca fuerza, por lo que no serían capaces de mover un chasis pesado. 2.- Alejar los sensores del eje de tracción del robot. Esto permitirá al robot "ver" con antelación cómo es el circuito, detectar las curvas antes de que llegue a ellas, anticiparse a las curvas. 3.- Conseguir que el centro de gravedad del robot se sitúe en el eje de los motores. De esta forma tendremos la máxima tracción y estabilidad en las curvas, lo que nos permitirá aumentar la velocidad del robot.
CONTROL CONTROL ON/OFF Este se basa en prender y apagar el motor según sea el caso, es decir si se necesita que el seguidor de line gire se apaga uno de los motores y el otro se deja encendido o si se necesita
CONTROL PID “Proporcional: Es la respuesta respuesta al error que se tiene que entregar de manera inmediata, es decir, si nos encontramos en el centro de la linea, los motores , tendran en respuesta una
velocidad de igual valor, si nos alejamos del centro, uno de los motores reducira su velocidad y el otro aumentara.
Proporcional=(posición) -punto_consigna
-Integral: La integral es la sumatoria de los errores acumulados, tiene como propósito el disminuir y eliminar el error en estado estacionario provocado por el modo proporcional, en otras palabras, si el robot velocista se encuentra mucho tiempo alejado del centro (ocurre muchas veces cuando se encuentra en curvas), la accion integral se ira acumulando e ira disminuyendo el error hasta llegar al punto de consigna, Integral=Integral
+
proporcional_pasado
-Derivativo: Es la derivada del error, su funcion es mantener el error al minimo, corrigiendolo proporcionalmente con la mismo velocidad que se produce, de esta manera evita que el error se incremente, en otra palabra, anticipara la accion evitando asi las oscilaciones excesivas. Derivativo=proporcional proporcional_pasado” (recueperdo de: http://aprendiendofacilelectronica.blogspot.com. co/2014/12/robot-velocista-de-competencia parte.html)
Ilustración 2.Modulación de ancho de pulso, control de motores por pwm, Autor: Eduardo J. Calleti
Conclusión del control En cuanto al control hay dos posibilidades para escoger que son más eficientes, estas opciones son el control pwm y control PID.
PWM fácil de programar menos matemáticas
PID Más exacto y preciso Es cíclico corrige errores
eficaz
MATERIALES 2 Motores:
CONTROL DE MOTORES MEDIANTE PWM
Micromotor HPCB 10:1/0.3 kg-cm/3000rpm
La Regulación por Ancho de Pulso de un motor de CC está basada en el hecho de que si se recorta la CC de alimentación en forma de una onda cuadrada, la energía que recibe el motor disminuirá de manera proporcional a la relación entre la parte alta (habilita corriente) y baja (cero corriente) del ciclo de la onda cuadrada. Controlando esta relación se logra variar la velocidad del motor de una manera bastante aceptable. Ilustración 3
Este motor del fabricante Pololu tiene un eje en forma de "D" de 9.27mm de longitud y un
diámetro de 3mm y adicionalmente escobillas de carbón de larga duración. Características:
Relación de engranajes 10:1 Voltaje de alimentación: 6V Velocidad: 3000 rpm @ 6V Consumo sin carga: 120mA @ 6V Consumo con carga: 1600mA @ 6V Torque de : 0.3 kg-cm (4 oz-pulgadas) @ 6V Tamaño: 26 x 10 x 12 mm
1 Microcontrolador pic 16f887 Características
Frecuencia de operación 0-20 MHz Oscilador interno de alta precisión Calibrado de fábrica Rango de frecuencia de 8MHz a 31KHz seleccionado por software Voltaje de la fuente de alimentación de 2.0V a 5.5V Consumo: 220uA (2.0V, 4MHz), 11uA (2.0 V, 32 KHz) 50nA
2 ruedas para velocista
Ruedas Seguidor de Línea Velocista Aluminio tienen un alta adherencia al suelo razón por la cual te darán una importante ventaja y evitarán que te salgas de la pista. Además su Rin de Aluminio mecanizado en CNC de alta precisión dará mayor resistencia y menor juego con el eje del motor.
Características:
Diámetro exterior del Rin: 16mm Diámetro interior del Rin: 13mm Diámetro total Rin + Llanta: 23mm Ancho: 40 mm Diámetro del eje: 3mm (+/- 0.02mm) Material del Rin: Aluminio Material de la llanta alta densidad: Caucho de silicona de dureza 20A Peso: 34.5 gr el par. Incluyendo los tornillos prisioneros.
1 regleta de sensores Sensor de línea (QTR-8RC) - Digital arreglo de (8)
Ilustración 5
Este módulo tiene 8 sensores IR LED / fototransistor montados a 9.5mm uno del otro, por lo que es un gran detector para un robot seguidor de líneas.
SENSOR DE REFLECTANCIA QTR-8A
Ilustración 4
El sensor de reflectancia QTR-8A está pensado como un sensor de línea, pero puede ser utilizado como una proximidad de propósito general o un sensor de reflectancia. El módulo es un portador conveniente para los pares de ocho IR emisor y receptor (fototransistor) espaciados uniformemente a intervalos de 0,375" (9,525 mm). Cada fototransistor está conectado a una resistencia pull-up para formar un divisor de tensión que produce una salida de
tensión analógica entre 0 V y VIN (que es típicamente de 5 V) como una función de la IR reflejada. tensión de salida inferior es una indicación de una mayor reflexión.
1 regulador 5v LM7805
Ilustración 8
1 par de soporte para motores
Ilustración 6
1 Camisa para pic 2 Condensadores 0.5uF 1 PCB
Ilustración 9
1 pin conector hembra para Arduino 2 borneras de 2 pociones
Referencias
1 Batería LiPo 300mAh 7.4V
[1] Ilustración 1 Robot zero diseñados por miembros del C.I.R.E [2]http://aprendiendofacilelectronica.blogspot.c om.co/2014/12/robot-velocista-de-competencia parte.html) [3]Ilustración 2.Modulación de ancho de pulso, control de motores por pwm, Autor: Eduardo J. Calleti [4]http://tdrobotica.co/buscar?controller=search &orderby=position&orderway=desc&search_qu ery=regulador+5v
Ilustración 7
1 cristal de cuarzo 4Mhz
[5]http://tdrobotica.co/bateria-lipo-300mah74v/290.html [6]https://learn.mikroe.com/ebooks/microcontro ladorespicc/chapter/caracteristicas-basicas-del pic16f887/ [7]http://technovade.pl/zlacze-zenskie przedluzone-10-pin-dla-arduino.html
[8]http://teslabem.com/oscilador-de-cristal4mhz.html [9]http://www.picaxe.biz/datostienda/paginas/1/ close.htm [10]http://seguidorlineaarduino.blogspot.com/ . [11]http://diymakers.es/control-velocidad-ysentido-de-motor-dc/ [12]http://alonsodub.wordpress.com/2012/06/08 /control-de-motor-cc-velocidad-y-direccion/ [13]http://www.vexrobotics.com.mx/vex/Produc to/276-2154.html [14]http://www.electrontools.com/Home/WP/20 16/03/09/regulador-de-voltaje-7805/ [15]http://aprender.tdrobotica.co/seguidor-delineaprofesional/
