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Circuito de un Robot seguidor de líneas

Circuito Esquemático

Introducción:
La robótica es una de las aplicaciones más apasionantes de la electrónica. Un robot seguidor de líneas se clasifica en el campo de la robótica móvil.
La tarea fundamental de un robot móvil es el desplazamiento en un entorno conocido o desconocido, por tanto es necesario que posea tres funciones fundamentales, la locomoción (nivel físico), la percepción (nivel sensorial) y la decisión (nivel de control).
Entre las aplicaciones de robots móviles se encuentra el transporte de carga en la industria, robots desactivadotes de explosivos, exploración de terrenos no aptos para el hombre, entre este ultimo podemos destacar los robots Spirit y Oportunity desarrollados por la NASA.

Este robot surgió del reto que suponía construir un robot que realizase una tarea relativamente compleja como es seguir una línea trazada en el suelo con curvas, sin la necesidad de utilizar ningún tipo de computadora, PLC o microcontrolador.
Este robot, en su mayoría, utiliza piezas recicladas como por ejemplo, para la transmisión, se uso una banda de goma dentada reciclada de un juguete, la cual está colocada entre las ruedas de dicho juguete y una polea plástica adosada al motor con su caja reductora de cada una de las dos ruedas traseras que son las de tracción. Los motores con su correspondiente caja reductora son reciclados de una fotocopiadora.
También se utilizaron los sensores infrarrojos reciclados de un ratón antiguo de PC a bolita.
Para el montaje de todo el conjunto, se empleo un viejo gabinete de una fuente de PC.
El circuito de control es muy sencillo, y consta de dos puentes tipo "H" para gestionar el sentido de giro de cada motor y unos inversores Schmitt Trigger, (6 en un mismo circuito integrado), para realizar tareas de acondicionamiento de señal para los sensores y control del motor.

Funcionamiento:
Pondremos el robot en una superficie de fondo claro y lo alimentaremos desde la llave interruptora, como los dos sensores están activos los motores permanecerán parados, ahora empujaremos el robot hasta la línea de trayectoria negra, al entrar uno de los sensores con la línea negra este hará que el motor del lado contrario empiece a funcionar con lo que el robot entrara por si solo en la trayectoria, cuando tenga los dos sensores viendo negro los 2 motores estarán en marcha con lo que el robot avanzara en línea recta, ahora bien si al llegar a una curva y supongamos que el sensor izquierdo se sale de la línea negra, entonces provocara que el motor del lado contrario (motor derecho) se desactiva con lo cual el robot girara a la derecha, entrando de este modo en la línea negra otra vez... para el caso contrario pasa lo mismo pero con el otro motor y sensor.

Sensores:
La percepción de este robot es de tipo visual, aunque no debemos pensar que el robot va a ver. Su captación visual consiste en diferenciar entre dos colores. Para este caso, la línea de color negro sobre una superficie clara o blanca. Aprovechando la propiedad física de la reflexión, el diodo emite una luz infrarroja dirigida hacia el suelo, y el fototransistor recibe los fotones generados por la reflexión que se produce sobre el suelo.

Consideraciones a tener en cuenta:
La sensibilidad de los sensores hay que ajustarla con los potenciómetros de 50 K para que el motor que controlan (colocado en su mismo lado) funcione con un giro de avance cuando se detecta un tono claro. Es posible que sea necesario invertir los cables del motor correspondiente si este gira hacia atrás.
Lo mismo se aplica para el circuito del otro lado. Es recomendable utilizar dos baterías o pilas, una que alimente los dos puentes H y la otra para los sensores de luz. Esto hará que el robot sea mucho más estable en su funcionamiento, y que no tengamos que estar ajustando continuamente la sensibilidad.

Por ultimo se advierte que si se usan los diodos y fotodiodos de un antiguo ratón de la PC, habrá que ser muy cuidadosos en orientarlos, ya que estos, debido a la lente que poseen tienen un haz de luz con un ángulo muy cerrado.
Se recomienda hacer el montaje en 2 placas de circuito impreso independientes para cada sensor-motor, por lo tanto usaremos 2 circuitos integrados CD40106 (compuerta inversora séxtuple Schmitt Trigger), es muy importante que estos CI sean de muy buena calidad.

Con los transistores BD135 y su complementario BD136, funcionan muy bien los motores reciclados de la fotocopiadora, pero si se consiguen otros motores que consumen mucho, hay que pensar en sustituirlos por otros más potentes.
Los sensores irán dispuestos mirando al suelo y a unos 2 o 3 mm de separación desde el suelo a la superficie del sensor y la separación entre ambos sensores será para que quede dentro de la línea negra que vayamos a usar como trayectoria.
El trazado por donde se desplazará el robot lo podremos hacer sobre una cartulina blanca y para marcar las líneas usaremos cinta aisladora negra, hay que tener cuidado en no hacer curvas demasiado cerradas ya que si el robot es muy veloz (ruedas grandes) se saldrá de la trayectoria por inercia y al sacar los 2 sensores fuera de la línea no volverá a entrar (recordemos que este sistema no es microcontrolado) por lo que haremos algunas pruebas antes de delinear el camino final.

Detalle de la transmisión:
Vista de la banda de goma dentada, la cual está colocada entre las ruedas de un juguete y una polea plástica adosada al motor con su caja reductora.

Detalle de los sensores:
Al usar diodos y fotodiodos reciclados de un ratón de PC, habrá que ser muy cuidadosos en orientarlos, ya que estos, debido a la lente que poseen tienen un haz de luz con un ángulo muy cerrado.

El sensor ideal para esta aplicación es el CNY70, en una cápsula tiene emisor y receptor.


Vista del Montaje de la Plaqueta


Vista del Circuito Impreso



¡ ¡ ¡ ATENCIÓN ! ! !

No nos hacemos responsables por el funcionamiento ni por los accidentes
que pudieran ocurrir durante el armado y uso de los de los circuitos aquí mostrados.

La información brindada es solo con fines didácticos,
EL USO QUE UD. HAGA DE ELLA ES DE SU EXCLUSIVA RESPONSABILIDAD.


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