Robô Seguidor de Linha – Tutorial Completo

Introdução

O  Arduino  é bastante poderoso para uso de prototipagem eletrônica e tem sido utilizado nas mais diversas aplicações. Serve também para auxiliar em projetos reais que, em fase de teste, é necessário ser mais econômico, prático e funcional. Desta forma, dominar essa ferramenta se torna cada vez mais necessário, não acha?!

Atualmente em diversos campos (hospitais, fábricas, industrias, lojas) podemos ver o emprego de robôs que através da programação de  Sensores e motores  seguem de forma independente, faixas com destinos definidos e objetivos já determinados.

Robô Industrial – seguidor de linha

Esses robôs possuem diversas funcionalidades e aplicações. Desta forma, hoje vamos abordar um pouco desses sensores na aplicação de um  Carro Seguidor de Linha.

Lista de Materiais

Criaremos então, o carrinho seguidor de linha. E para sua montagem será necessário:

• Arduino.
• Ponte H.
• Protoboard.
• Jumpers
• Pilhas AA e/ou 9V + conector.
• Motores CC
• Sensores de Obstáculo infravermelho.
• Estrutura do carrinho (rodas, chassi).

Diagrama

Os motores CC serão ligados ao lado direito e esquerdo nos terminais de motor da Ponte H e a nossa fonte (bateria/pilha) também serão ligadas ao Vcc e o GND da mesma. Os sensores infravermelhos serão ligados ao Arduino e também ao 5V e ao GND. Estes sensores serão responsáveis por ler nosso “chão” e identificar aonde está nossa faixa. Para finalizar este passo é necessário interligar as entradas da nossa ponte aos pinos do Arduino. Lembre-se que serão utilizados obrigatoriamente pinos PWM (~) para alimentarmos as entradas ATV_A e ATV_B da ponte H.

Ficou com dúvidas em relação à ponte H e/ou em relação aos pinos PWM’s? Clique nos links abaixo para ver as  respectivas especificações.

PONTE H 

PWM

O circuito após a montagem ficará assim:

Ficou com dúvidas em como utilizar a Ponte H? Clique aqui e acesse o nosso tutorial definitivo.

Montando a estrutura do carrinho:

No chassi do carrinho vem indicando aonde colocar as estruturas. Mas caso tenha dificuldades, clique aqui para aprender a montar o chassi 2WD. Lembre-se de encaixar as rodas corretamente no eixo dos motores CC. Os sensores infravermelhos devem ser bem dispostos nas laterais do carrinho para que capte bem as linhas.

Estrutura do carrinho

Ao final da montagem o seu projeto deve estar semelhante a este:

Carrinho com os sensores

Programando o Arduino

Para programarmos o arduino é necessário entender a lógica por trás do funcionamento do sensores, que serão manipulados pelo nosso código para que o carrinho se torne inteligente.

Aplicação Sensor Infravermelho

Então, concluimos que é necessário um método que manipule o estado dos motores e consequentemente do carrinho. Esses métodos serão definidos por variáveis !

Código

//Lembrando que os pinos e as variáveis dependem de sua montagem , portanto os valores podem mudar.
const int motor1 = 3;  // Pino_Velocidade 1º Motor ( 0 a 255)_ Porta ATV_A ponte H;
const int motor2 = 10; //Pino_Velocidade 2º Motor ( 0 a 255) _ Porta ATV_B ponte H;
const int dir1 = 2;  //Pino_Direção do 1º Motor: Para frente / Para trás (HIGH ou LOW)_ porta IN1 ponte H; 
const int dir2 = 9; //Pino_Direção do 2º Motor:  Para frente / Para trás (HIGH ou LOW)_ porta IN3 ponte H;
                
//Agora definiremos os pinos responsáveis pelos sensores:

#define Sensor1 5
#define Sensor2 6
bool Valor_Sensor1 = 0; 
bool Valor_Sensor2 = 0;

void setup()
{
  // Definimos os motores e as direções como saídas.
  pinMode(motor1, OUTPUT);   
  pinMode(motor2, OUTPUT);
  pinMode(dir1, OUTPUT);
  pinMode(dir2, OUTPUT);
  // Agora definimos a direção inicial dos motores.
  digitalWrite(dir1, HIGH); 
  digitalWrite(dir2, HIGH);
  // Por ultimo colocaremos os pinos digitais dos sensores como entradas
  pinMode(Sensor1, INPUT);
  pinMode(Sensor2, INPUT);
}

void loop(){
  //Neste processo armazenamos o valor lido pelo sensor na variável que controla
  // a velocidade dos motores.
  Valor_Sensor1 = digitalRead(Sensor1); 
  Valor_Sensor2 = digitalRead(Sensor2); 
  
   // Aqui criamos nossa condicional que define como o motor se comporta
  //LEMBRANDO QUE CONVECIONALMENTE ASSUMIMOS O VALOR 0 (zero) PARA A COR PRETO E O VALOR 1 PARA COR BRANCA ( cor da nossa faixa).
  if((Valor_Sensor1 == 0) && (Valor_Sensor2 == 0)){ // Se detectar na extremidade das faixas duas cores brancas
    analogWrite(motor1, 150); // Ambos motores ligam na mesma velocidade
    analogWrite(motor2, 150);
  }
  
  if((Valor_Sensor1 == 1) && (Valor_Sensor2 == 0)){ // Se detectar um lado preto e o outro branco
    analogWrite(motor1, 0);  // O motor 1 desliga
    analogWrite(motor2, 150); // O motor 2 fica ligado, fazendo assim o carrinho virar
  }
  
  if((Valor_Sensor1 == 0) && (Valor_Sensor2 == 1)){ // Se detectar um lado branco e o outro preto
    analogWrite(motor1, 150);  //O motor 1 fica ligado
    analogWrite(motor2, 0); // O motor 2 desliga, fazendo assim o carrinho virar no outro sentido
  }  
  
}

Explicando o código:

//Lembrando que os pinos e as variáveis dependem de sua montagem , portanto os valores podem mudar.
const int motor1 = 3;  // Pino_Velocidade 1º Motor ( 0 a 255)_ Porta ATV_A ponte H;
const int motor2 = 10; //Pino_Velocidade 2º Motor ( 0 a 255) _ Porta ATV_B ponte H;
const int dir1 = 2;  //Pino_Direção do 1º Motor: Para frente / Para trás (HIGH ou LOW)_ porta IN1 ponte H; 
const int dir2 = 9; //Pino_Direção do 2º Motor:  Para frente / Para trás (HIGH ou LOW)_ porta IN3 ponte H;
                
//Agora definiremos os pinos responsáveis pelos sensores:

#define Sensor1 5
#define Sensor2 6
bool Valor_Sensor1 = 0; 
bool Valor_Sensor2 = 0;

Nesse processo acima criamos então as variáveis que controlarão o estado dos motores e consequentemente serão responsáveis pelo movimento do carrinho. A velocidade e direção dos motores, por sua vez, dependem do valor definido pelas variaveis que receberão a leitura dos sensores ! Continuando temos:

void setup()
{
  // Definimos os motores e as direções como saídas.
  pinMode(motor1, OUTPUT);   
  pinMode(motor2, OUTPUT);
  pinMode(dir1, OUTPUT);
  pinMode(dir2, OUTPUT);
  // Agora definimos a direção inicial dos motores.
  digitalWrite(dir1, HIGH); 
  digitalWrite(dir2, HIGH);
  // Por ultimo colocaremos os pinos digitais dos sensores como entradas
  pinMode(Sensor1, INPUT);
  pinMode(Sensor2, INPUT);
}

void loop(){
  //Neste processo armazenamos o valor lido pelo sensor na variável que controla
  // a velocidade dos motores.
  Valor_Sensor1 = digitalRead(Sensor1); 
  Valor_Sensor2 = digitalRead(Sensor2); 
  
   // Aqui criamos nossa condicional que define como o motor se comporta
  //LEMBRANDO QUE CONVECIONALMENTE ASSUMIMOS O VALOR 0 PARA PRETO E O VALOR 1 PARA BRANCO ( cor da nossa faixa).
  if((Valor_Sensor1 == 0) && (Valor_Sensor2 == 0)){ 
  	analogWrite(motor1, 150); 
  	analogWrite(motor2, 150);
  }
  
  if((Valor_Sensor1 == 1) && (Valor_Sensor2 == 0)){
    analogWrite(motor1, 0); 
    analogWrite(motor2, 150);
  }
  
  if((Valor_Sensor1 == 0) && (Valor_Sensor2 == 1)){
    analogWrite(motor1, 150); 
    analogWrite(motor2, 0);
  }  
  
}

Já nessa etapa definimos a saída e criamos nosso loop, que são responsáveis pela constante verificação do estado dos sensores.

Essa verificação é obtida através das condicionais que basicamente checam continuamente o que sensores estão recebendo. Se os dois estiverem ” lendo preto”  ambos motores são ligados (carrinho anda em linha reta). Se um sensor estiver “lendo preto” e o outro ” lendo branco” apenas um motor é ligado e o carrinho anda para esquerda ou para a direita.

Conclusão

O Arduíno serve de protótipo para vários projetos de várias dimensões. Hoje usando, alguns instrumentos ( Ponte H, Sensor infravermelho) pudemos desenvolver uma de suas aplicabilidades e entender na prática o funcionamento dessa importante ferramenta disponível em nosso meio.

Esperamos que você tenha entendido e conseguido montar nosso projeto. Se você curtiu, aprendeu e/ou desenvolveu o carrinho, poste nas redes sociais e nos marque lá no instagram: @eletrogate

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Obrigado por nos acompanhar e ler até aqui.