Universidad Politécnica Salesiana
Facultad de Ingenierías Sede Quito – Campus Sur
Ingeniería Electrónica Robot (Seguidor de línea) DANY TIPANTAXI SANTIAGO GÓMEZ JONATHAN VERGARA HECTOR PALACIOS DAVID ALBAN
Quito, 13 de Enero del 2012
ROBOT (SEGUIDOR DE LÍNEA) OBJETIVOS: •
Obtener un seguidor de línea que siga un camino marcado con líneas negras utilizando solo compuertas lógicas. • Conocer más acerca de la robótica, así como analizar las ventajas y desventajas de los robots. •
Encontrar y adaptar los sensores necesarios para detectar líneas negras contra fondo blanco
INTODUCCION: Hoy en día en las empresas de mayor reconocimiento mundial, en algunos organismos políticos, en recintos históricos e incluso religiosos podemos observar la actividad y trabajo de robots; maquinas hechas por el hombre que se encargan de facilitar o incluso realizar completamente las tareas humanas de mayor riesgo, peligro y esfuerzo. Tareas que para el hombre resultan difíciles, cansadas e incluso mortales, tareas que necesitan más de una persona lo cual económicamente genera gastos, las empresas u organismos de cualquier índole lo que buscan hoy en día es reducir gastos, pero no disminuir la calidad de sus trabajos o productos. Es con esto que surge un problema no tan grave, ya que contamos con recursos tan modernos que nos permiten acceder a mecanismos fáciles de manejar, construir y adquirir. Como estudiantes del nivel superior (universidad) consideramos que es necesario presentar alternativas que puedan satisfacer las necesidades antes planteadas, nuestro proyecto presenta un “robot seguidor de línea” ya que a lo largo de la vida el ser humano ha querido explorar ciertas cosas las cuales son peligrosas para él, por eso se ha hecho la necesidad de crear este tipo de robots para depositar en el algunas tareas e interpretaciones de señales buscadas por el hombre, y que al momento de captarlas, dicho robot pueda llegar a su punto departida y enviar la información que es buscada MARCO TEORICO: •
CHASIS El chasis del carro seguidor de línea es la estructura destinada a brindarnos la movilidad, para su construcción se debe elegir un material resistente (acrílico, madera, lámina metálica, etc.) que soporte el peso de la batería, el sistema de control, los motores y los sensores. El diseño del chasis determina el ancho, largo y alto del carro.
•
MOTORES
Los motores muestran la potencia y la velocidad con que se va a mover el carro, se suele utilizar motores con caja reductora que nos garanticen un buen torque, para el carro se necesitan dos motor reductores.
•
RUEDA LOCAL
La dirección del carro en la curvas y en las rectas se encuentra guiada por una rueda loca se coloca en la parte trasera del chasis.
•
LLANTAS
Las llantas deben ser de acuerdo al tamaño del prototipo armado, y de un material que garantice buena adherencia a la pista. •
BATERIA
Al momento de escoger la batería es necesario saber el voltaje y a que amperaje se va a trabajar, los elementos que consumen mayor amperaje en el carro son los sensores y los motores; con mayor voltaje obtenemos mayor velocidad para los motores. •
SENSORES
En el artículo Sensor infrarrojo con detector de tonos puede implementar un sensor con frecuencia modulada y libre de interferencias. Los sensores ópticos del carro son las entradas de señal de ellos depende el movimiento de los motores del carro.
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SENSOR ÓPTICO AUTO-REFLEX En un artículo anterior se mostró un sensor infrarrojo con un seguidor de voltaje, en este artículo vamos a trabajar con un transistor 2N3904 (NPN) en reemplazo del seguidor de voltaje.
ESTADO SENSOR
•
LED INDICADOR
SALIDA SEÑAL
COLOR DE LA PISTA
Sensa
Apagado
3,8V
Blanco
No sensa
Encendido
0V
Negro
TRANSISTOR 2N3904 El transistor está compuesto por una base, un emisor y un colector:
Base: Se encuentra precedida por una resistencia de 1KΩ a 1/2W recomendada por el fabricante para que llegue la corriente adecuada a la base y esta pueda ser excitada. Emisor: Se conecta a 0V Colector: Se encuentra precedido por un LED INDICADOR con su respectiva resistencia y está conectada a 5V. ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL Para la realización del carro seguidor de línea necesitamos de cuatro sensores: - 2 sensores, fieles a la línea negra - 2 sensores, el carro se detiene en el cuadro negro Los sensores se deben ubicar en la estructura del carro, determinado con un sistema para su desplazamiento y graduación de altura tanto del emisor como del receptor.
CONTROL DE VOLTAJE Si se trabaja con una batería de 12V ó superior a 5V es necesario utilizar reguladores de voltaje. Los sensores y circuitos integrados que controlan el carro consumen 5V y como se tiene una batería superior a 5V se utiliza un regulador de voltaje puede ser un 7805 con su respectivo disipador. Por el pin 1 entra el voltaje de la batería, el pin 2 va a 0V de la batería y por le pin3 obtenemos 5V.
CONTROL DE MOTORES Veamos lo siguiente teniendo en cuenta: - 0 No censa línea negra - 1 Censa línea negra - SR Sentido manecillas del reloj - IR Inverso sentido manecillas del reloj
Sensor de línea negra
Motor
Dirección
Centro Izquierda CI
Centro Izquierdo Derecho Derecha MI MD CD
Carro
0
0
IR
IR
Reversa
0
1
SR
IR
Curva derecha
1
0
IR
SR
Curva izquierda
1
1
SR
SR
Adelante
PLANO CARRO SEGUIDOR DE LÍNEA
FUNCIONAMIENTO: Utilizamos 2 sensores, ubicados en la parte inferior de la estructura, uno junto al otro, los cuales nos permiten el funcionamiento del arranque de los motores. Cuando uno de los 2 sensores detecta el color blanco, significa que el seguidor está saliendo de la línea negra por ese lado. En ese momento, el seguidor gira hacia el lado contrario hasta que vuelve a estar sobre la línea negra, al contrario sucede cuando los 2 sensores detectan la línea negra haciendo que el seguidor tenga una trayectoria en línea recta. Esto en el caso de los seguidores de línea negra, ya que también hay seguidores de línea blanca.
MATERIALES:
-Batería 12V -LM7805 -Resistencias: 20R, 220R, 10K, 1K. -2N3904 -LED INFRARROJO 5mm -FOTODIODO 5mm -LED 5mm (indicador estado sensor) -74LS32 (compuerta OR) -40106 (inversora-disparador Smith Trigger) -L293B (driver de los motores) -1N4004 (Diodo de protección de motores, 2 por cada motor)
-Motores DC con caja reductora (2 motores) -1 Rueda loca -2 Llantas -Chasis (acrílico, madera, aluminio etc.) FOTOS:
TABLA DE COSTOS:
CANT.
DESCRIPCIÓN
V.UNITARIO($)
V.TOTAL($)
1
Batería de 9v
9.75
9.75
1
LM7805
0.49
0.49
2
Resistencias de 20Ω de ¼ de wattio
0.02
0.04
2
Resistencias de 220Ω de ¼ de wattio
0.02
0.04
2
Resistencias de 1KΩ de ¼ de wattio
0.02
0.04
2
Resistencias de 10KΩ de ¼ de wattio
0.02
0.04
2
Transistor 2N3904
0.08
0.16
2
Infrarrojos emisor
0.25
0.50
2
Infrarrojos receptor
0.50
1.00
2
Leds
0.08
0.16
1
Compuerta 7432
0.48
0.48
1
40106
0.69
0.69
1
L293D
2.70
2.70
1
IN4004
0.08
0.08
2
Motores (cajas de reducción)
14.50
29.00
1
Rueda Loca
0.80
0.80
2
Llantas (radio 2cm)
0.28
0.28
1
Chasis del Robot
3.00
3.00
El costo total del proyecto fue de $49.25 dólares.
CONCLUCIONES:
•
Se logró el objetivo principal el cual fue la realización del proyecto en este caso un robot seguidor de línea, gracias a los conocimientos adquiridos en la asignatura y la colaboración de amigos y compañeros.
•
El diseño adoptado para el montaje del robot fue el más acertado ya que se facilitó la ubicación de los sensores, las y las llantas las cuales deben estar en perfecto eje para que el robot se desempeñe de la mejor manera en las tareas asignadas.
•
El desarrollo del seguidor de línea fue muy importante para aplicar todos los conocimientos adquiridos durante nuestro proceso de formación académica.
•
El seguidor de línea es una herramienta que estimula la creatividad y desarrollo de los conocimientos adquiridos por el ingeniero durante su proceso de formación académica.
•
El resultado de este proyecto cumple con las expectativas iniciales, el seguimiento de la línea negra con fondo blanco es bueno hasta curvas de 10 cm de radio.
NETGRAFIA [1]
Scribd.com, SCRIBD,
FECHA DE CONSULTA: 13/01/2012, http://es.scribd.com/ [2]
field-effect.blogspot.com, LINE FOLLOWING ROBOT ANALOG,
FECHA DE CONSULTA: 13/01/2012, field-effect.blogspot.com/2007/.../linefollowing-robot-analog_23.ht [3]
Monografias.com, CARRITO SEGUIDOR LINEA NEGRA,
FECHA DE CONSULTA: 13/01/2012, http://www.monografias.com/trabajospdf2/carrito-seguidor-linea-negra/carrito-seguidor-linea-negra.pdf [4]
Cosasdemegatronica.com, PROYECTOS DE ROBOTICA,
FECHA DE CONSULTA: http://cosasdemegatronica.com/ptoyectos/robotica/53
13/01/2012,
