Arduino: "Robot siguelíneas"

Introducción

En este tutorial explicaremos el procedimiento para crear un robot móvil con Arduino usando nuestros conocimientos previos adquiridos tras la lectura de los correspondientes artículos publicados en este blog, sobre el sensor de infrarrojos TCRT5000 (ver artículo) y sobre los motores de corriente continua (ver artículo) para crear un interesante robot móvil en el que usaremos los 2 componentes de manera conjunta.
El objetivo de nuestro proyecto será crear un robot móvil que siga el recorrido marcado por una línea negra. El robot detectará con sensores de infrarrojos la presencia de la línea negra para poder rectificar su trayectoria y seguir el recorrido marcado por la misma.

Material necesario

Nombre	Imagen	Descripción
Plataforma universal robótica		La plataforma que nos permitirá conseguir el movimiento de nuestro robot está compuesta por los siguientes elementos: 2 motores de corriente continua (motor CC) acoplados a ruedas neumáticas se encargan de dar tracción Una rueda loca central permitirá que pueda girar. El portapilas de 4 pilas AA nos permitirá alimentar nuestro dispositivo. Una base de contrachapado hará de chasis
Placa Arduino Uno		Placa Arduino Uno (o cualquier otra versión)
Protoboard, breadboard o placa de conexiones		Placa de conexiones o protoboard que usaremos en el montaje de circuitos eléctrico-electrónico para ahorrar y simplificar el cableado. Para aprender algo más sobre el uso de este dispositivo pulsa aquí
1 driver L298n		El driver L298n nos permitirá gobernar los motores de corriente continua con las ruedas acopladas y, por tanto, gobernar el movimiento de nuestro vehículo. Se recomienda leer el artículo para más información.
2 sensores de infrarrojos TCRT5000		El sensor de infrarrojos nos permitirá detectar la presencia de una línea negra y de esta manera enrutar nuestra trayectoria para poder seguirla (más información sobre este sensor)
Cables de conexiones entre los componentes, la placa de pruebas y Arduino		Estos cables nos permiten conectar de manera sencilla todos los elementos del circuito.

Circuito eléctrico (diagrama de conexiones)

Dado que en otras sesiones ya trabajamos con el driver L298n para controlar 2 motores de corriente contínua y con el sensor de infrarrojos TCRT5000 para detectar la presencia de la línea negra, combinaremos la circuitería de ambos circuitos para crear nuestro proyecto conjunto.

Lógica del circuito (algoritmo para la programación)

Antes de empezar a programar, vamos a recordar cómo se supone que debería funcionar el robot:

Si los dos sensores están sobre la línea: sigue recto

Si se ha salido hacia la izquierda: giramos a la derecha hasta tener los dos sensores sobre la línea

Si se ha salido hacia la derecha: giramos hacia la izquierda hasta tener los dos sensores sobre la línea

Si por alguna razón se salieran los dos, haremos que se pare

Código del programa Arduino

A continuación se muestra el código Arduino que implementa la funcionalidad.. Debe tenerse mucho cuidado con la correspondencia izquierda/derecha de los sensores y con el sentido de giro de las ruedas del vehículo...

Presentaremos 2 versiones..

En la primera controlaremos la velocidad del motor mediante la activación de los jumpers (ENA, ENB) del driver L298n..

Arduino Code
 /*
  Nombre: Robot Siguelíneas
  Autor: Daniel Pascual Gallegos
  Fecha: Febrero 2017
  Funcionalidad: este proyecto representa la típica función
  del robot siguelíneas que se desplaza siguiendo una linea recta
  de color negro.
*/
// Definición de variables y constantes relacionadas con el motor izquierdo
const int IN1 = 13;  // Pin digital 13 para controlar sentido giro motor izquierdo
const int IN2 = 12;  // Pin digital 12 para controlar sentido giro motor izquierdo
const int ENA = 6;
 
// Definición de variables y constantes relacionadas con el motor derecho
const int IN3 = 11;  // Pin digital 11 para controlar sentido giro motor izquierdo
const int IN4 = 10;  // Pin digital 10 para controlar sentido giro motor izquierdo
const int ENB = 5;
 
const int vel = 175;
 
// Definición de variables y constantes relacionadas con los sensores IR
int lecturaSensorIzq; // Almacena el valor de la lectura del sensor izquierdo
int lecturaSensorDer; // Almacena el valor de la lectura del sensor derecho
const int sensorIzqPin = A0; // El sensor izq irá conectado al pin analógico A0
const int sensorDerPin = A1; // El sensor derecho irá conectado al pin analógico A1
 
void setup()
{
  // Se declaran todos los pines como salidas
  // Pines asociados a los motores
  pinMode (IN1, OUTPUT);
  pinMode (IN2, OUTPUT);
  pinMode (IN3, OUTPUT);
  pinMode (IN4, OUTPUT);
  pinMode (ENA, OUTPUT);
  pinMode (ENB, OUTPUT);
  pinMode( sensorIzqPin  , INPUT) ;
  pinMode( sensorDerPin  , INPUT) ;
  Serial.begin(9600); // Se inicia el puerto de comunicaciones en serie
}
 
void loop()
{
 
  lecturaSensorIR(); // Se lee el valor de los sensores IR
  // Se analiza el resultado de los sensores para hacer que el robot siga la línea negra
 
  // Si el resultado de ambos sensores es 0 (zona blanca) el robot sigue se para
  if(lecturaSensorIzq == 0 && lecturaSensorDer == 0)
  {
    robotParar(); // El robot para
 
  }
  // Si el izquierdo retorna 0 (zona blanca) y el derecho 1 (negra) el robot gira derecha
  if (lecturaSensorIzq == 0 && lecturaSensorDer == 1)
  {
    robotDerecha();
     // El robot gira a la derecha
 
  }
  // Si el izquierdo retorna 1 (zona negra) y el derecho 0 (blanca) el robot gira izquierda
  if (lecturaSensorIzq == 1 && lecturaSensorDer == 0)
  {
   robotIzquierda();
 
  }
  // Si ambos sensores retornan 0 (zona negra) el robot sigue recto
  if (lecturaSensorIzq == 1 && lecturaSensorDer == 1)
  {
    robotAvance(); // El robot avanza
    Serial.println("robot avanza");
  }
 
}
/*
  Función lecturaSensorIR: leerá el valor del sensor de infrarrojos TCRT5000
  y lo almacena en una variable. Dicho sensor retornará el valor 0 (LOW) si
  el sensor está en zona blanca y el valor 1 (HIGH) si el sensor está en zona
  negra.
*/
void lecturaSensorIR()
{
  lecturaSensorIzq = digitalRead(sensorIzqPin); // Almacena la lectura del sensor izquierdo
  lecturaSensorDer = digitalRead(sensorDerPin); // Almacena la lectura del sensor derecho
 
  Serial.println("El valor del sensor izquierdo es ");
  Serial.println(lecturaSensorIzq);
 
   Serial.println("El valor del sensor derecho es ");
  Serial.println(lecturaSensorDer);
 
}
/*
  Función robotAvance: esta función hará que ambos motores se activen a máxima potencia
  por lo que el robot avanzará hacia delante
*/
void robotAvance()
{
  // Motor izquierdo
  // Al mantener un pin HIGH y el otro LOW el motor gira en un sentido
  digitalWrite (IN1, HIGH);
  digitalWrite (IN2, LOW);
  analogWrite (ENA, vel); //Velocidad motor A
 
  // Motor derecho
  // Al mantener un pin HIGH y el otro LOW el motor gira en un sentido
  digitalWrite (IN3, HIGH);
  digitalWrite (IN4, LOW);
  analogWrite (ENB, vel); //Velocidad motor B  
}
/*
  Función robotRetroceso: esta función hará que ambos motores se activen a máxima potencia 
  en sentido contrario al anterior por lo que el robot avanzará hacia atrás
*/
void robotRetroceso()
{
  // Motor izquierdo
  // Al mantener un pin LOW y el otro HIGH el motor gira en sentido contrario al anterior
  digitalWrite (IN1, LOW);
  digitalWrite (IN2, HIGH);
  analogWrite (ENA, vel); //Velocidad motor A  
 
  // Motor derecho
  // Al mantener un pin LOW y el otro HIGH el motor gira en sentido contrario al anterior
  digitalWrite (IN3, LOW);
  digitalWrite (IN4, HIGH);
  analogWrite (ENB, vel); //Velocidad motor B  
}
 
/*
  Función robotDerecha: esta función acccionará el motor izquierdo y parará el derecho
  por lo que el coche girará hacia la derecha (sentido horario)
*/
void robotDerecha()
{
  //  Motor izquierdo
  // Se activa el motor izquierdo
  digitalWrite (IN1, HIGH);
  digitalWrite (IN2, LOW);
  analogWrite (ENA, vel); //Velocidad motor A  
 
  // Motor derecho
  // Se para el motor derecho
  digitalWrite (IN3, LOW);
  digitalWrite (IN4, HIGH);
  analogWrite (ENB, vel); //Velocidad motor A  
 
}
/*
  Función robotIzquierda: esta función acccionará el motor derecho y parará el izquierdo
  por lo que el coche girará hacia la izquierda (sentido antihorario)
*/
void robotIzquierda ()
{
   //  Motor izquierdo
  // Se para el motor izquierdo
  digitalWrite (IN1, LOW);
  digitalWrite (IN2, HIGH);
  analogWrite (ENA, vel); //Velocidad motor A  
 
  // Motor derecho
  // Se activa el motor derecho
  digitalWrite (IN3, HIGH);
  digitalWrite (IN4, LOW);
  analogWrite (ENB, vel); //Velocidad motor A  
}
/*
  Función robotParar: esta función parará ambos motores
  por lo que el robot se parará.
*/
void robotParar()
{
  // Motor izquierdo
  // Se para el motor izquierdo
  digitalWrite (IN1, LOW);
  digitalWrite (IN2, LOW);
 
  // Motor derecho
  // Se para el motor derecho
  digitalWrite (IN3, LOW);
  digitalWrite (IN4, LOW);
 
}
 

• En la segunda no controlaremos la velocidad del motor y no estarán activados los jumpers (ENA, ENB) del driver L298n..

Arduino Code
 
 /*
  Nombre: Robot Siguelíneas
  Autor: Daniel Pascual Gallegos
  Fecha: Febrero 2017
  Funcionalidad: este proyecto representa la típica función
  del robot siguelíneas que se desplaza siguiendo una linea recta
  de color negro.
*/
// Definición de variables y constantes relacionadas con el motor izquierdo
const int IN1 = 13;  // Pin digital 13 para controlar sentido giro motor izquierdo
const int IN2 = 12;  // Pin digital 12 para controlar sentido giro motor izquierdo
 
// Definición de variables y constantes relacionadas con el motor derecho
const int IN3 = 11;  // Pin digital 11 para controlar sentido giro motor izquierdo
const int IN4 = 10;  // Pin digital 10 para controlar sentido giro motor izquierdo
 
 
// Definición de variables y constantes relacionadas con los sensores IR
int lecturaSensorIzq; // Almacena el valor de la lectura del sensor izquierdo
int lecturaSensorDer; // Almacena el valor de la lectura del sensor derecho
const int sensorIzqPin = A1; // El sensor izq irá conectado al pin analógico A0
const int sensorDerPin = A0           ; // El sensor derecho irá conectado al pin analógico A1
 
void setup()
{
  // Se declaran todos los pines como salidas
  // Pines asociados a los motores
  pinMode (IN1, OUTPUT);
  pinMode (IN2, OUTPUT);
  pinMode (IN3, OUTPUT);
  pinMode (IN4, OUTPUT);
  pinMode( sensorIzqPin  , INPUT) ;
  pinMode( sensorDerPin  , INPUT) ;
  Serial.begin(9600); // Se inicia el puerto de comunicaciones en serie
}
 
void loop()
{
 
  lecturaSensorIR(); // Se lee el valor de los sensores IR
  // Se analiza el resultado de los sensores para hacer que el robot siga la línea negra
 
  // Si el resultado de ambos sensores es 0 (zona blanca) el robot sigue se para
  if(lecturaSensorIzq == 0 && lecturaSensorDer == 0)
  {
    robotParar(); // El robot para
 
  }
  // Si el izquierdo retorna 0 (zona blanca) y el derecho 1 (negra) el robot gira derecha
  if (lecturaSensorIzq == 0 && lecturaSensorDer == 1)
  {
    robotDerecha();
     // El robot gira a la derecha
 
  }
  // Si el izquierdo retorna 1 (zona negra) y el derecho 0 (blanca) el robot gira izquierda
  if (lecturaSensorIzq == 1 && lecturaSensorDer == 0)
  {
   robotIzquierda();
 
  }
  // Si ambos sensores retornan 0 (zona negra) el robot sigue recto
  if (lecturaSensorIzq == 1 && lecturaSensorDer == 1)
  {
    robotAvance(); // El robot avanza
    Serial.println("robot avanza");
  }
 
}
/*
  Función lecturaSensorIR: leerá el valor del sensor de infrarrojos TCRT5000
  y lo almacena en una variable. Dicho sensor retornará el valor 0 (LOW) si
  el sensor está en zona blanca y el valor 1 (HIGH) si el sensor está en zona
  negra.
*/
void lecturaSensorIR()
{
  lecturaSensorIzq = digitalRead(sensorIzqPin); // Almacena la lectura del sensor izquierdo
  lecturaSensorDer = digitalRead(sensorDerPin); // Almacena la lectura del sensor derecho
 
  Serial.println("El valor del sensor izquierdo es ");
  Serial.println(lecturaSensorIzq);
 
   Serial.println("El valor del sensor derecho es ");
  Serial.println(lecturaSensorDer);
 
}
/*
  Función robotAvance: esta función hará que ambos motores se activen a máxima potencia
  por lo que el robot avanzará hacia delante
*/
void robotAvance()
{
  // Motor izquierdo
  // Al mantener un pin HIGH y el otro LOW el motor gira en un sentido
  digitalWrite (IN1, HIGH);
  digitalWrite (IN2, LOW);
 
  // Motor derecho
  // Al mantener un pin HIGH y el otro LOW el motor gira en un sentido
  digitalWrite (IN3, HIGH);
  digitalWrite (IN4, LOW);
}
/*
  Función robotRetroceso: esta función hará que ambos motores se activen a máxima potencia 
  en sentido contrario al anterior por lo que el robot avanzará hacia atrás
*/
void robotRetroceso()
{
  // Motor izquierdo
  // Al mantener un pin LOW y el otro HIGH el motor gira en sentido contrario al anterior
  digitalWrite (IN1, LOW);
  digitalWrite (IN2, HIGH);
 
  // Motor derecho
  // Al mantener un pin LOW y el otro HIGH el motor gira en sentido contrario al anterior
  digitalWrite (IN3, LOW);
  digitalWrite (IN4, HIGH);
}
 
/*
  Función robotDerecha: esta función acccionará el motor izquierdo y parará el derecho
  por lo que el coche girará hacia la derecha (sentido horario)
*/
void robotDerecha()
{
  //  Motor izquierdo
  // Se activa el motor izquierdo
  digitalWrite (IN1, HIGH);
  digitalWrite (IN2, LOW);
 
  // Motor derecho
  // Se para el motor derecho
  digitalWrite (IN3, LOW);
  digitalWrite (IN4, HIGH);
 
}
/*
  Función robotIzquierda: esta función acccionará el motor derecho y parará el izquierdo
  por lo que el coche girará hacia la izquierda (sentido antihorario)
*/
void robotIzquierda ()
{
   //  Motor izquierdo
  // Se para el motor izquierdo
  digitalWrite (IN1, LOW);
  digitalWrite (IN2, HIGH);
 
  // Motor derecho
  // Se activa el motor derecho
  digitalWrite (IN3, HIGH);
  digitalWrite (IN4, LOW);
}
/*
  Función robotParar: esta función parará ambos motores
  por lo que el robot se parará.
*/
void robotParar()
{
  // Motor izquierdo
  // Se para el motor izquierdo
  digitalWrite (IN1, LOW);
  digitalWrite (IN2, LOW);
 
  // Motor derecho
  // Se para el motor derecho
  digitalWrite (IN3, LOW);
  digitalWrite (IN4, LOW);
 
}