Line Follower

بسم الله الرحمن الرحیم

راهنمای ساخت روبات مسیریاب

آسایش دو گیتی تفسیر این دو حرف است

با دوستان مروت با دشمنان مدارا

مقدمه

هدف از این طرح ارتقای سطح معلومات جوانان ایران در راستای فرمایش مقام معظم رهبری در سال نو آوری و شکوفایی است.

مسیریاب

در اینجا روبات مورد نظر یک مسیر یاب از نوع تعقیب کننده ی خط (Line follower Robot) می باشد

این وسیله تنها یک وظیفه بر عهده دارد.شما باید به هر وسیله ای که می توانید، دستگاه یا رباتی بسازید که در امتداد یک خط در زمینه ای با رنگ مخالف حرکت کند. روبات ایده آل روباتی است که طول مسیر را در کمترین زمان ممکن طی کند یا به عبارت دیگر سرعت متوسط بیشتری داشته باشد و هرگز از مسیر خارج نشود.

مسیریابی که در این مقاله آموزش ساخت آن را می دهیم، از نوع ترانزیستوری و فاقد واحد محاسبه گر(میکرو کنترلر) است که از قسمت های زیر تشکیل شده است:

1- بخش مکانیکی

2- مدار سنسورها

3- مدار راه اندازی سنسور ها

4- مدار تصمیم گیری برای جهت حرکت

5- مدار کنترل موتور ها

بخش مکانیکی که شامل موتور ها و شاسی است:

موتور ها باید از نوع DC و با ولتاژ کاری 3 تا 12 ولت باشند

چرخ های روبات از طریق یک جعبه دنده به موتور وصل می شوند تا به یک تعادل نسبی بین قدرت و سرعت حرکت چرخها برسیم

در اینجا موتورگیر بکس(Motor Gear Box) و چرخها از یک اسباب بازی جدا شده اند

قسمت شاسی عبارت است از یک تخته یا تلق که محل اتصال بردها و موتورها است به ابعاد تقریبی

15 * 20 Cm

مدار سنسور ها (مدار A):

یک برد کوچک که به تعداد لازم(در اینجا 2 عدد) سنسور روی آن نصب شده و توسط کابل و اتصالات مناسب به برد راه اندازی سنسور ها متصل می شود. به ضمیمه 1 مراجعه شود.

مدار تصمیم گیری برای جهت حرکت (مدار B):

مسیر یاب با توجه به روشن و خاموش شدن سنسور ها، جهت حرکت موتور ها را تغییر می دهد که این امر سبب برگرداندن روبات به داخل مسیر از پیش تعیین شده می شود. در این راستا مداری ترانزیستوری طراحی می شود که با توجه به وضعیت (روشن یا خاموش بودن) سنسور ها جهت حرکت موتور ها را تغییر می دهد به اینصورت که اگر هر دوی سنسورها روشن بودند، یعنی روی زمینه ی سفید قرار داشتند، هر دو موتور به صورت مستقیم به گردش در می آیند و روبات را به جلو هدایت می کنند.حال اگر هر کدام از سنسور ها روی خط مشکی قرار گرفت یا به عبارت دیگر خاموش شد، موتور مربوط به آن سنسور(سنسور راست ، موتور راست-سنسور چپ موتور چپ) در جهت عکس حرکت می کند و موتور دیگر به حرکت مستقیم ادامه می دهد تا زمانی که سنسور مربوطه، دوباره زمینه ی سفید را ببیند که در آن صورت روبات به جلو حرکت می کند.

مدار B ، 2 ورودی و 4 خروجی دارد

ورودی ها عبارت اند از خروجی های مدار A و خروجی ها عبارت اند از ورودی های مدار کنترل جهت حرکت موتور ها که به مدار C می روند. برای جزئیات مدار B به ضمیمه 2 مراجعه شود.

مدار کنترل موتور ها(مدار C):

مدار C با توجه به فرامینی که از مدار B در یافت می کند موتور ها را روشن و خاموش کرده و یا جهت حرکت آنها را تغییر می دهد. هسته ی این مدار، یک IC با عنوان DC Motor Driver است.

حال شاید شما بپرسید که چرا ما خروجی های همان مدار B را به موتور ها وصل نمی کنیم.

یک عقبگرد جزئی:

موتور DC ، وسیله ای است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند

دی سی موتور 2 ورودی دارد، + و -.

اگر ورودی های + و – جابجا شوند، جهت چرخش موتور عوض می شود.

شاید تا به حال یک آرمیچر را به باطری وصل و این آزمایش تغییر جهت را از نزدیک مشاهده کرده باشید.

حال به حرکت یک اتوموبیل توجه کنید.

راننده، با پیچاندن فرمان، زاریه ی چرخهای جلو را تنظیم کرده و در واقع با نیرو وارد کردن به زمین، جهت حرکت خودرو را تنظیم می کند.

و حالا یک تانک:

در تانک هم راننده یک فرمان را به گردش در می آورد ولی زاویه ای در پیشرانه ها(شنی ها) تغییر نمی کند

تنها با پیچاندن فرمان، سرعت حرکت شنی ها تغییر می کند و اگر راننده فرمان را زیاد بچرخاند، یک شنی به سمت عقب و یک شنی به سمت جلو حرکت می کند.این عمل سبب گردش درجای تانک می شود

در اینجا هم ما از سیستم تانک استفاده می کنیم.

شاید بپرسید چرا مدار B را مستقیما به موتور ها وصل نکردیم؟

پاسخ این است

1- موتور ها جریان برق زیادی برای حرکت نیاز دارند، و مدار B توانایی تا مین جریان برای موتور های قوی را ندارد.

2- ممکن است ولتاژ کاری موتور ها 5 ولت نباشد.مثلا در اینجا موتور های ما 3ولت اند

3- زمانی که آرمیچر را به باطری وصل می کردید به خاطر بیاورید.شما 2 سر سیم متصل به باطری را جابجا کرده و با این کار جهت چرخش موتور عوض می شد. حالا ما به چه شکل جای 2 سیم را عوض کنیم؟! وضیفه ی عوض کردن جای 2 سیم را در مدار تراشه ای با عنوان Driver بر عهده دارد که هسته ی مدار C را تشکیل می دهد

به خاطر بسپارید که ویژگی طراحی مدار به این شکل این است که هر کدام از 5 قطعه یا مدار این ربات به تنهایی قابلیت استفاده در هر مسیر یاب دیگری را داراست.مثلا مدار C ،4 ورودی و 4 خروجی دارد.

4 ورودی مدار به تراشه ی درایور فرامین لازم را می دهند که در ضمیمه ی 3 موجود است

4 خروجی به 2 موتور وصل می شوند و حرکت آن ها را را کنترل می کنند

همچنین مدار C 2 ورودی تغذیه دارد.یکی برای کار مدار و دیگری برای موتور ها

حالا اگر این مدار را از روی ربات باز کنید، به راحتی می توانید آن را روی یک ربات و حتی یک اسباب بازی ببندید!مثلا ربات آتش نشان که اطمینان دارم به زودی ساخت آن را فرا می گیرید.ان شاالله.

بقیه فردا شب