Robot sigue líneas con Arduino

Este artículo trata sobre la construcción y programación de un robot que sigue líneas con Arduino y un sensor de infrarojos.

Construcción del Robot

Materiales

El chasis que verás en las fotos es específico, creado a medida por la empresa What's Next? para el proyecto [Robots Boost Skills]. El resto de componentes son genéricos y se pueden comprar Arduinos oficiales, What's Next Yellow o cualquier clon compatible.

Esta es la lista de materiales:

• Chasis que permita 2 ruedas con motor DC analógicos y una rueda delantera.
• 2 Motores DC analógicos con reducción y ruedas.
• Arduino Uno o equivalente.
• 1 Sensor Pololu QTR-8A o QTR-8RC
• Arduino Motor Shield o alguno que tenga el mismo Chip L298
• Baterías, entre 9V y 12V

Fotos

Construcción del Chasis

En el caso del robot del ejemplo, el chasis tiene todos los elementos necesarios. Si lo tienes que construir, aquí tienes algunos consejos:

• Se recomienda cuidar el centro de gravedad de robot para que no plante rueda y tenga la adherencia necesaria. Por ejemplo, las baterías deberían estar entre las ruedas motrices y la rueda delantera.
• La distancia al suelo del sensor infrarojo es muy importante, ha de estar muy cerca, pero no rozar.
• Hay que dejar espacio para los cables y para poder modificar las conexiones sin necesidad de desmontar todo el robot.

El sensor

En nuestro caso, el sensor QTR-8[A-RC] es un conjunto de 8 emisores y sensores infrarrojos en un mismo circuito. Esto permite una gran precisión ,ya que tienes 8 lecturas cada vez. Estos sensores tienen una distancia recomendada de 3mm y un máximo de 6mm para el QTR-A y 9.5mm para el QTR-8RC.

La salida de los dos sensores es diferente, (analógica o digital), por lo que es importante distinguirlos y decidir cual vamos a usar. En nuestro caso, tenemos el QRT-8RC, por lo que, a partir de aquí, todo el manual se basa en este.

Puesto que vamos a usar 5V para alimentarlo, no es necesario unir los pines de 3.3V Bypass

Podemos conectar el pin LEDON que permite indicar con HIGH, LOW o PWM el estado de los LEDs. Si los apagamos, podemos consumir menos energía cuando no está leyendo.

El QTR8-RC mide la reflectancia con el tiempo entre un estado HIGH y uno LOW.

La lectura típica en el QTR8-RC es la siguiente:

1. Encender los LEDs (opcional)
2. Poner la linea I/O a una salida y ponerla en HIGH.
3. Dejar al menos 10 μs al sensor para que arranque.
4. Poner la I/O a Input
5. Medir el tiempo que tarda el voltaje en caer esperando a la I/O a que vuelva a LOW.
6. Apagar los LEDs (opcional)

Estos pasos se pueden hacer en varias líneas I/O al mismo tiempo. Con mucha reflectividad, el tiempo de bajada a LOW debe ser mínimo. Con poca (superficie negra) el tiempo debe mayor. Se recomienda usar el LEDON para no gastar batería hasta en un 90% del tiempo para lecturas a baja frecuencia, unos (100Hz).

Si se necesitan lecturas a mucha frecuencia, se recomienda que el sensor esté muy cerca del suelo, recomendado 3,5 mm i máximo 9 mm.

Cuanto más lejos peor lecturas y cuanta más luz ambiental peor. Si es necesario, bloquearemos la luz ambiental con cinta aislante o similar.

Si necesitamos saber si funcionan los LEDs, podemos usar la cámara del móvil, que capta la luz infraroja.

Leyendo del sensor

Para que funcione, necesitamos la biblioteca correspondiente. En los últimos Arduino IDE es tan simple como ir al gestor de Bibliotecas y importar la QTRSensors.

// create an object for four QTR-xRC sensors on digital pins 0 and 9, and on analog
// inputs 1 and 3 (which are being used as digital inputs 15 and 17 in this case)
QTRSensorsRC​ qtrrc​((​unsigned​​char​[])​​{​0​,​​9​,​​15​,​​17​},​​4​);