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Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD. Castellanos Luis C. Robot seguidor de Linea

Resumen—En este documento presento la construcción de un robot seguidor de línea negra o de color frio, su estructura en materiales acrílicos y compuestos con una dirección y tracción trasera, con sensores de aproximación de obstáculos, se utilizaran motores de corriente directa con cajas reductoras de velocidad en los mismos, se implementara el PIC 16f84A, para su programación se propone el lenguaje ensamblador con el software MPLAB IDE y un programador PIC.

Índice de Términos—Robot, Diseño, Programación, Microcontrolador, sensores, algoritmos, tarjeta de control.

Objetivo General—Diseñar y construir un robot seguidor de línea para presentar como trabajo colaborativo número 2 en la materia de Microprocesadores y microcontroladores de la Universidad Abierta y a Distancia UNAD.

I. INTRODUCCIÓN

La Robótica en una de las ramas más excitantes de la electrónica, la construcción de un robot seguidor de línea se clasifica en el campo de la robótica móvil, demostrando con esto que la tecnología ha avanzado significativamente, desarrollando nuevos sistemas de control, parte de ese avance ha sido la Robótica, la cual es de gran interés demostrada en la construcción de grandes inventos en todo el mundo en pro de la existencia y el cuidado de la raza humana.

En Colombia las facultades de Ingenierías y especializaciones en robótica están empleando las investigaciones para tal fin, con proyectos e incluso concursos que lleven al bienestar colectivo.

En el presente trabajo se presenta la propuesta de un robot seguidor de línea con funciones de esquivar obstáculos y retomar la ruta perdida, aquí se presenta la metodología a seguir como es la estructura física del robot, su análisis dinámico y estructura interna.

II. MARCO REFERENCIAL

El PIC16F84 es un microcontrolador a 8 bits de la familia PIC perteneciente a la Gama Media (según la clasificación dada a

los microcontroladores por la misma empresa fabricante) Microchip.

Memoria Flash de programa (1K x 14 bits). Memoria EEPROM de datos (64 x 8 bits). Memoria RAM (68 registros x 8 bits). Un temporizador/contador (timer de 8 bits). Un divisor de frecuencia. Varios puertos de entrada-salida (13 pines en dos

puertos, 5 pines el puerto A y 8 pines el puerto B).

Name # Tip Descripción

OSC1/CLKIN

16 IEntrada del oscilador a cristal/Entrada de la fuente de reloj externa

OSC2/CLKOUT

15 OSalida del oscilador a cristal. En el modo RC, es una salida con una frecuencia de ¼ OSC1

MCLR 4 I/PReset/Entrada del voltaje de programación.

RA0 17 I/O Puerto A bidireccional, bit 0RA1 18 I/O Puerto A bidireccional, bit 1RA2 1 I/O Puerto A bidireccional, bit 2RA3 2 I/O Puerto A bidireccional, bit 3RA4/T0CKI

3 I/OTambién se utiliza para la entra de reloj para el TMR0

RB0/INT 6 I/OPuerto B bidireccional, bit 0Puede seleccionarse para entrada de interrupción externa

RB1 7 I/O Puerto B bidireccional, bit 1RB2 8 I/O Puerto B bidireccional, bit 2RB3 9 I/O Puerto B bidireccional, bit 3

RB4 10 I/OPuerto B bidireccional, bit 4Interrupción por cambio de estado




Vss 5 P Tierra de referenciaVdd 14 P Alimentación

III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Diseñar y armar un circuito en una estructura mecánica con el fin realizar un movimiento de seguimiento de una línea blanca con fondo negro o viceversa,

El ensamblaje del robot se divide en tres áreas,

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Robot Seguidor de Línea.Castellanos Hernández Luis C

Microcontroladores y MicroprocesadoresUniversidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD

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1. Área mecánica: Conformada por la estructura física que sostiene y moviliza al robot.

2. Área de Control (diseño electrónico): Donde se administran los componentes electrónicos con el fin de que interactúen para un correcto funcionamiento

3. Área de Programación: Es el algoritmo que permite dar las instrucciones al robot sobre su comportamiento en el medio que lo rodea.

A. Área mecánica.

La Estructura donde van montados los componentes es fabricada en acrílico con diferentes perforaciones para sujetar las tarjetas que llevan los componentes y donde van ensambladas las ruedas que permiten la movilidad del robot, es de anotar que todos los robots de este tipo por lo general poseen características similares para tal fin.

Fig. 1 Diagrama Estructural

B. Área de Control. Está conformada por cuatro grupos:

Sensores Acondicionamiento de la señal Etapa de potencia Control

Sensores. Sistema encargado quien toma información del entorno y la envía al sistema de comunicación el cual determina las acciones para el robot, en este caso se usaran leds infrarrojos quienes son los encargados de identificar la línea, para este trabajo utilizaremos los sensores CNY70

Fig. 2 Diagrama sensor IR

Acondicionamiento de la señal. Se trata de digitalizar la señal análoga de los sensores. La forma más sencilla es usar comparadores para obtener una salida digital que determine un "blanco" o un "negro". Como regla general y debido a que los voltajes están referidos a tierra observemos que el comparador tiene dos entradas: una positiva y otra negativa, la regla práctica fuera de fórmulas es muy sencilla: Cuando el voltaje en el terminal positivo es mayor que el voltaje en el terminal negativa la salida del comparador es ALTA. Cuando el voltaje en el terminal positiva en MENOR que el voltaje en el terminal negativa la salida del comparador es BAJA.

La Etapa de potencia. La señal de salida obtenida de los sensores infrarrojos se convierte en la señal de entrada a la fase de programación, en la que interviene un módulo electrónico para el control del robot. Para ello se utilizará un microcontrolador quien realizarán la función de indicar a los motores que actividad realizar dependiendo del momento

C. Programación

Para realizar el control del robot móvil se utilizara el microcontrolador PIC16F84A, su programación se realizara en lenguaje ensamblador utilizando el software MPLAB IDE v7.60 y el programa se grabó en el microcontrolador usando el software IC-Prog 1.05D y un programador PIC-500.

Fig. 3. Disposicion de plantillas.


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Algoritmo de seguimiento. Aquí se relacionan las señales de los sensores con las señales de control sobre los motores.

Tabla 1- Tabla de posiciones de los sensoresESTADO Si Sd

A 0 0B 0 1C 1 0D 1 1

Donde, Sx = 0, indica que el sensor no está sobre la línea. Y Sx=1, indica que el sensor se encuentra sobre la línea Estado A: En este estado ambos sensores se encuentran fuera de la trayectoria. En este caso ambos motores se detienen y el móvil debe ser colocado a su trayectoria de forma manual. Debido a la sencillez de este control el móvil no es capaz de retomar la trayectoria. Pero se puede implementar un algoritmo de corrección de trayectoria con una lógica programable (microcontroladores).

Estado B: En este caso el móvil se ha desviado levemente hacia el lado izquierdo respecto a la línea, como tal, solamente el sensor derecho (Sd) se encuentra sobre la línea de trayectoria. La acción correctiva es desenergizar el motor derecho para que el motor izquierdo aun activo corrija la trayectoria.

Estado C: En este caso el móvil se ha desviado levemente

hacia el lado derecho respecto a la línea, como tal, solamente el sensor izquierdo (Si) se encuentra sobre la línea de trayectoria. La acción correctiva es desenergizar el motor izquierdo para que el motor derecho a un activo corrija la trayectoria.

Estado D: En este caso ambos sensores se encuentra sobre la línea negra, por consiguiente el móvil no debe hacer ninguna corrección de su dirección, o sea ambos motores deben seguir activos, idealmente en una trayectoria recta y larga si el móvil está alineado y tiene igual velocidad en sus llantas este no debe hacer ninguna corrección hasta que encuentre una curva.

Comparador Circuito potenciaSd

Si

Motores


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