Çizgi İzleyen Robot
Güncelleme 14/11/2024
Tasarım ve ağırlık açısından diğer örneklerinden ayrılan bu çizgi izleyen robot kendi klasmanında rakipsiz sayılabilir.Piyasada hazır satın alabileceğiniz çizgi izleyenler hem tasarım olarak sizi yansıtmayacak hemde bazı rakiplerinizle aynı koşullarda yarışıyor olacaksınız.Ama bu çizgi izleyen robot ile rakiplerinizden bir adım öndesiniz.Ayrıca kontrol kartını da kendiniz hazırlayacağınız için yerden de tasarruf sağlamış oluyorsunuz.
Projemizde motor sürücü olarak tb752a1 kartı kullanılmış.Ayrıca atmega328 işlemcisi ile hızınıza hız katacak.Robotta güç kaynağı olarak 3.7volt lipo kullanılmış , hem küçük hemde hafif olması ayrı bir avantaj.Ama 3.7 volt gerilimi robot için yetersiz olduğundan voltajı yükseltmek için DC-DC dönüştürücü kullanılmış.
Malzemelerimiz
1- Baby Orangutan B-328
2- Pololu 10:1 Redüktörlü Motor x2
3-QTR-8A çizgi izleyen sensörü
4- Pololu 32×7 mm tekerlek
5- 3/8″ sarhoş tekerlek
6- 2.5-9.5 V konventör
7- 3.7 volt lipo batarya
Devre elemanları : C1 ve C2 = 22uF kondansatör , R1 R2 ve R4 = 470 Ohms direnç, R10 R7 ve R8 = 330 Ohmsdirenç, R3 R5 ve R6 = 15K direnç, Robotun kaynak kodları C alt yapısı ile programlanmış projenin kodlarını ve robot çizimlerini konu sonundaki linkten indirebilirsiniz.Robotun ortalama ağırlığı 108 gr civarında bu size extra bir avantaj sağlıyor.
Bileşenler smd olduğundan çok hafifler.Robot programlanırken PID kullanılmış bu sayede çizgi üzerinde herhangi bir yalpalama yapmamakta.PID nedir diyorsanız.Projenin çizimlerini ve kaynak kodlarını bu linkten indirebilirsiniz.
//Robot Zero
#define F_CPU 20000000UL // Baby Orangutan frequency (20MHz)
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/interrupt.h>
//Leds. Salidas.
#define LEDR PORTB1
#define LEDV PORTB2
//Interruptores. Entradas.
#define PULSADOR PORTB0
//Sensores. Entradas y salidas.
#define D3 PORTD7
#define D2 PORTC5
#define D1 PORTC4
#define D0 PORTC3
#define I0 PORTC2
#define I1 PORTC1
#define I2 PORTC0
#define I3 PORTD4
#define LED_ON PORTD2
void inicializar_puertos(void);
void reset(void);
void M1_forward(unsigned char pwm);
void M1_reverse(unsigned char pwm);
void M2_forward(unsigned char pwm);
void M2_reverse(unsigned char pwm);
void motors_init(void);
int obtener_errorp(void);
void inicializar_timer1(void);
int obtener_errord(void);
/*********** Ajuste comportamiento robot *********/
//Constantes Regulador PD.
int Kp = 50; //
int Kd = 2500; //
volatile int velocidad = 160;
/*************************************************/
int main( void )
{
char pulsador = 1;
inicializar_puertos();
motors_init();
reset();
while(pulsador != 0 )
{
pulsador = PINB & (1<<PULSADOR);
}
_delay_ms(500);
inicializar_timer1();
PORTD |= (1<<LED_ON); //Encendemos Sensores.
M1_forward(0); //Motor derecho.
M2_forward(0); //Motor izquierdo.
while ( 1 )
{
}
return 0;
}
void inicializar_puertos(void)
{
DDRD=0x6C; //0110 1100
PORTD=0x00;
DDRB=0x26; //0010 0110
PORTB=0x00;
DDRC=0x00; //0000 0000
PORTC=0x00;
}
void reset(void)
{
PORTB &= ~(1<<LEDV);
PORTB &= ~(1<<LEDR);
_delay_ms(300);
PORTB |= (1<<LEDV);
PORTB |= (1<<LEDR);
_delay_ms(300);
PORTB &= ~(1<<LEDV);
PORTB &= ~(1<<LEDR);
_delay_ms(300);
PORTB |= (1<<LEDV);
PORTB |= (1<<LEDR);
_delay_ms(300);
PORTB &= ~(1<<LEDV);
PORTB &= ~(1<<LEDR);
_delay_ms(300);
PORTB |= (1<<LEDV);
PORTB |= (1<<LEDR);
}
//Funciones para controlar la velocidad y dirección de los
//motores. PWM controla la velocidad, valor entre 0-255.
void M1_reverse(unsigned char pwm)
{
OCR0A = 0;
OCR0B = pwm;
}
void M1_forward(unsigned char pwm)
{
OCR0B = 0;
OCR0A = pwm;
}
void M2_forward(unsigned char pwm)
{
OCR2A = pwm;
OCR2B = 0;
}
void M2_reverse(unsigned char pwm)
{
OCR2B = pwm;
OCR2A = 0;
}
//Configuración del hardware del micro que controla los motores.
void motors_init(void)
{
// configure for inverted PWM output on motor control pins:
// set OCxx on compare match, clear on timer overflow
// Timer0 and Timer2 count up from 0 to 255
TCCR0A = TCCR2A = 0xF3;
// use the system clock/8 (=2.5 MHz) as the timer clock
TCCR0B = TCCR2B = 0x02;
// initialize all PWMs to 0% duty cycle (braking)
OCR0A = OCR0B = OCR2A = OCR2B = 0;
// set PWM pins as digital outputs (the PWM signals will not
// appear on the lines if they are digital inputs)
DDRD |= (1 << PORTD3) | (1 << PORTD5) | (1 << PORTD6);
DDRB |= (1 << PORTB3);
}
void inicializar_timer1(void) //Configura el timer y la interrupción.
{
OCR1A= 0x0138; // 1 ms. 0C35 10ms, 0x0271 2ms.
TCCR1B |=((1<<WGM12)|(1<<CS11)|(1<<CS10)); //Los bits que no se tocan a 0 por defecto
TIMSK1 |= (1<<OCIE1A);
sei();
}
int obtener_errorp(void)
{
char errorp=0;
static char ultimo_errorp=0;
char contador_sensor=0;
if(((PINC & 0x04) != 0) && ((PINC & 0x08) != 0))
{
errorp=0;
return(0);
}
if((PIND & 0x10) != 0) //I3 PD4 -7
{
errorp = errorp - 0x07;
contador_sensor++;
}
if((PINC & 0x01) != 0) //I2 PC0 -5
{
errorp = errorp - 0x05;
contador_sensor++;
}
if((PINC & 0x02) != 0) //I1 PC1 -3
{
errorp = errorp - 0x03;
contador_sensor++;
}
if((PINC & 0x04) != 0) //I0 PC2 -1
{
errorp = errorp - 0x01;
contador_sensor++;
}
if((PINC & 0x08) != 0) //D0 PC3 +1
{
errorp = errorp + 0x01;
contador_sensor++;
}
if((PINC & 0x10) != 0) //D1 PC4 +3
{
errorp = errorp + 0x03;
contador_sensor++;
}
if((PINC & 0x20) != 0) //D2 PC5 +5
{
errorp = errorp + 0x05;
contador_sensor++;
}
if((PIND & 0x80) != 0) //D3 PD7 +7
{
errorp = errorp + 0x07;
contador_sensor++;
}
if(contador_sensor != 0)
{
errorp = errorp / contador_sensor;
ultimo_errorp = errorp;
return(Kp * (int)errorp);
}
else
{
if(ultimo_errorp < 0)
errorp = -0x09;
else
errorp = 0x09;
ultimo_errorp = errorp;
return((int)errorp * Kp);
}
}
int obtener_errord(void)
{
int error = 0;
static int error_old = 0;
static int errord=0;
static int errord_old = 0;
static int tic = 1; // 1
static int tic_old = 1; //
int diferencia = 0;
if(((PINC & 0x04) != 0) && ((PINC & 0x08) != 0))
error=0;
else if((PINC & 0x08) != 0) //D0 PC3 +1
error = 1;
else if((PINC & 0x04) != 0) //I0 PC2 -1
error = -1;
else if((PINC & 0x10) != 0) //D1 PC4 +3
error = 3;
else if((PINC & 0x02) != 0) //I1 PC1 -3
error = -3;
else if((PINC & 0x20) != 0) //D2 PC5 +5
error = 5;
else if((PINC & 0x01) != 0) //I2 PC0 -5
error = -5;
else if((PIND & 0x80) != 0) //D3 PD7 +7
error = 7;
else if((PIND & 0x10) != 0) //I3 PD4 -7
error = -7;
else
{
if (error_old < 0) error = -9; else if(error_old > 0)
error = 9;
}
//Cálculo de la velocidad media del error.
if (error == error_old)
{
tic = tic + 1;
if(tic > 30000)
tic = 30000;
if(tic > tic_old)
errord = errord_old/tic;
// if(tic > tic_old)
// errord = (errord_old*tic_old)/tic;
}
else
{
tic++;
diferencia = error - error_old;
errord = Kd*(diferencia)/tic; //error medio
errord_old = errord;
tic_old=tic;
tic=0;
}
error_old = error;
return(errord);
}
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
{
int errort=0;
int proporcional = obtener_errorp();
int derivativo = obtener_errord();
errort = proporcional + derivativo;
if(errort > velocidad)
errort = velocidad;
else if(errort < - velocidad) errort = - velocidad; if(errort>0)
{
M1_forward(velocidad - errort); //Motor derecho.
M2_forward(velocidad); //Motor izquierdo.
PORTB |= (1<<LEDV);
PORTB &= ~(1<<LEDR);
}
else if(errort<0)
{
M1_forward(velocidad); //Motor derecho.
M2_forward(velocidad + errort); //Motor izquierdo.
PORTB |= (1<<LEDR);
PORTB &= ~(1<<LEDV);
}
else
{
M2_forward(velocidad);
M1_forward(velocidad);
PORTB &= ~(1<<LEDR);
PORTB &= ~ (1<<LEDV);
}
TIFR1 |= (1<<OCF1A);
}
