Robôs Seguidores de Linha - Controle, Princípio de Funcionamento e Aplicações

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Uma breve introdução a um robô:

Um robô é qualquer máquina totalmente automática, ou seja, começa por conta própria, decide sua maneira de trabalhar e para por conta própria. Na verdade, é uma réplica do ser humano, que foi projetada para aliviar o fardo humano. Pode ser controlado pneumaticamente ou por meios hidráulicos ou por meios de controle eletrônico simples. O primeiro robô industrial foi o Unimates, construído por George Devol e Joe Engelberger no final dos anos 50 e início dos 60.
Qualquer robô é construído com base em 3 leis básicas definidas pelo autor russo de ficção científica Isaac Asimov:

  • Um robô não deve prejudicar o ser humano direta ou indiretamente.
  • Um robô deve obedecer às ordens humanas, a menos e até que viole a primeira lei.
  • Um robô deve proteger sua própria existência, desde que as primeiras duas leis não sejam violadas.
Um robô fixo

Um robô fixo



Os robôs podem ser robôs fixos ou robôs móveis. Robôs Móveis são robôs com uma base móvel que faz com que o robô se mova livremente no ambiente. Um dos robôs móveis avançados é o Line Follower Robot. É basicamente um robô que segue um determinado caminho ou trajetória e decide seu próprio curso de ação que interage com o obstáculo. O caminho pode ser uma linha preta no chão branco (visível) ou um campo magnético (invisível). Suas aplicações vão desde usos domésticos básicos até usos industriais, etc. A condição atual na indústria é que eles carreguem pacotes ou materiais de um lugar para outro usando o sistema de guindaste. Algumas vezes, o levantamento de pesos grandes nessa hora pode causar a quebra de materiais de levantamento e causar danos aos pacotes também. Os robôs que seguem a linha são comumente usados ​​para transportar crianças por shopping centers, casas, locais de entretenimento, indústrias. O uso da linha seguinte veículo robótico é transportar os materiais de um local para outro local nas indústrias. O movimento do robô depende completamente da pista. O robô pode fazer qualquer coisa que você os definir para fazer. Como nas fábricas, tudo o que eles precisam fazer para fazer seus produtos é fazer o robô.


Um robô móvel

Um robô móvel



Robô seguidor de linha

Um robô seguidor de linha é um robô que segue um determinado caminho controlado por um mecanismo de feedback.

Construindo um robô seguidor de linha básico:

Construir um Robô seguidor de linha básico envolve as seguintes etapas.

  • Projetando a parte mecânica ou o corpo do robô
  • Definindo a cinemática dos robôs
  • Projetando o controle do robô
Um robô seguidor de linha

Um robô seguidor de linha

A parte mecânica ou corpo do robô pode ser projetado usando AutoCAD ou Workspace. Um robô seguidor de linha básico pode consistir em uma base nas duas extremidades das quais as rodas são montadas. Uma folha retangular de plástico rígido pode ser usada como base. Além disso, um corpo rígido como um cilindro pode ser adicionado junto com outros corpos moldados interconectados entre si por juntas, e cada um com seu movimento definido em uma direção particular. O robô seguidor de linha pode ser um robô móvel com rodas com uma base fixa, um robô móvel com pernas com vários corpos rígidos interconectados por juntas.

A próxima etapa envolve a definição da cinemática do robô. A análise cinemática do robô envolve a descrição de seu movimento em relação a um sistema de coordenadas fixo. Está preocupado principalmente com o movimento do robô e com o movimento de cada corpo no caso de um robô com pernas. Geralmente envolve a dinâmica do movimento do robô. Toda a trajetória do robô é definida usando a análise cinemática. Isso pode ser feito usando o software Workspace.


O controle do robô é o aspecto mais importante de seu funcionamento. Aqui, o termo controle refere-se ao controle de movimento do robô, ou seja, controlar o movimento das rodas. Um robô seguidor de linha básico segue determinado caminho e o movimento do robô ao longo desse caminho é controlado pelo controle da rotação das rodas, que são colocadas nos eixos dos dois motores. Assim, o controle básico é obtido controlando os motores. O circuito de controle envolve o uso de sensores para detectar o caminho e o microcontrolador ou qualquer outro dispositivo para controlar a operação do motor através dos drivers do motor, com base na saída do sensor.

2 maneiras de controlar um robô seguidor de linha

  • Sem usar microcontroladores
Diagrama de blocos do sistema de controle

Diagrama de blocos do sistema de controle

Consiste em um arranjo de IR-LED e fotodiodo para cada motor, que é controlado pela ativação e desativação do transistor.

O LED IR ao obter a polarização adequada emite luz infravermelha. Esta luz IV é refletida no caso de uma superfície branca e a luz IV refletida incide no fotodiodo. A resistência do fotodiodo diminui, o que leva a um aumento da corrente através dele e, portanto, à queda de tensão através dele. O fotodiodo é conectado à base do transistor e, como resultado do aumento da tensão através do fotodiodo, o transistor começa a conduzir e, assim, o motor conectado ao coletor do transistor obtém alimentação suficiente para começar a girar. No caso de uma cor preta no caminho encontrado por um dos arranjos do sensor, a luz infravermelha não é refletida e o fotodiodo oferece mais resistência, fazendo com que o transistor pare de conduzir e eventualmente o motor pare de girar.

Assim, todo o sistema pode ser controlado usando um simples arranjo LED-Fotodiodo-Transistor.

  • Com o uso de microcontroladores

Princípio de trabalho:

O robô de pousio de linha é um dos robôs autônomos. Isso detecta e segue uma linha desenhada na área. A linha é indicada por linha branca em uma superfície de bloco ou linha de bloco em uma superfície branca. Este sistema deve ser sentido pela linha. Esta aplicação depende dos sensores. Aqui, estamos usando dois sensores para fins de detecção de caminho. Esse é o sensor de proximidade e o sensor IR. O sensor de proximidade usado para detecção de caminho e sensor IR usado para detecção de obstáculos. Esses sensores são montados na parte frontal do robô. O microcontrolador é um dispositivo inteligente em que todo o circuito é controlado pelo microcontrolador.

Diagrama de blocos da linha seguindo o veículo robótico com microcontrolador

Diagrama de blocos da linha seguindo o veículo robótico com microcontrolador

Diferentes tipos de veículos robóticos controlados por linha:

Existem dois tipos de veículos robóticos controlados por linha

  • Veículo robótico controlado por linha baseado em celular
  • Veículo robótico controlado por linha baseado em RF

Aplicações do robô seguidor de linha:

  • Aplicações industriais : Esses robôs podem ser usados ​​como transportadores de equipamentos automatizados em indústrias, substituindo as correias transportadoras tradicionais.
  • Aplicações automotivas : Esses robôs também podem ser usados ​​como carros automáticos rodando em estradas com ímãs embutidos.
  • Aplicações domésticas : Também podem ser usados ​​em residências para fins domésticos, como limpeza de pisos, etc.
  • Aplicativos de orientação : Podem ser usados ​​em locais públicos, como shoppings, museus, etc., para fornecer orientação sobre o caminho.

Vantagens:

  • O movimento do robô é automático
  • É usado para aplicações de longa distância
  • Simplicidade de construção
  • Ajuste e esqueça o sistema
  • Usado em casa, automações industriais etc.