CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UN ROBOT SEGUIDOR DE LÍNEA UTILIZANDO SISTEMAS EMBEBIDOS

Resumen—En este trabajo se presentan los pasos básicos para el diseño, construcción e implementación de un robot seguidor de línea utilizando sistemas embebidos. Se examinan conceptos como Estructura mecánica, transmisiones, actuadores, sistema sensorial, diseño electrónico y programación del microcontrolador utilizando lenguaje C. Estos conceptos fueron aplicados al diseño, construcción e implementación de un robot seguidor de línea negra programado utilizando el microcontrolador PIC18F4550 de Microchip. El diseño, construcción e implementación del robot seguidor de línea requiere tener conocimiento de las diferentes morfologías de robots. La morfología involucra varios aspectos que son muy importantes como son la estructura mecánica la cual debe ser rígida y liviana con fin de que los motores no tengan que hacer mucho esfuerzo y por ende el consumo de potencia sea lo más bajo posible. El sistema sensorial de un robot seguidor de línea está conformado por sensores infrarrojos. Para acondicionar las señales de los sensores se puede hacer analógicamente o digitalmente por medio de un conversor análogo a digital. El sistema de control para los motores se hace mediante la técnica de modulación por ancho de pulso (PWM). La cual permite manipular el ciclo útil de trabajo de los motores que accionan las llantas delanteras del sistema robótico.

El objetivo de esta propuesta de investigación es la de construir un robot seguidor de línea capaz de seguir una ruta especifica de la línea negra de manera autónoma sin tener que estar conectado a una Computadora ni recibir instrucciones vía microondas.

Para la construcción del robot se tuvieron en cuenta tres modelos, cada uno de los cuales comprende una etapa en el diseño, construcción e implementación del sistema robótico. Estas etapas son:

A. Modelo Físico: Comprende la estructura física básica del robot donde van a ir soportadas las unidades motoras (Motores de corriente continua). La estructura de un robot seguidor de línea puede ser elaborada de una lámina de acrílico, aluminio, madera o de plástico, que se pueden conseguir fácilmente y que son materiales que poseen la característica de ser bastante livianos. Para el diseño de este modelo se ha utilizado una estructura en forma de triángulo en cuya parte delantera van a ir los dos motores que se encargaran de darle el movimiento a las dos llantas delanteras del robot. También se colocara una rueda de acompañamiento de libre giro para ayudar a la tracción del sistema.

B. Modelo Sensorial: Está compuesto por el conjunto de sensores (Sensor óptico reflexivo CNY70) y del principio de funcionamiento básico que nos permita su manipulación. La percepción de este robot es de tipo visual. Su captación visual consiste en diferenciar entre dos colores. Para este caso, la línea de color negro sobre una superficie blanca.

C. Modelo de Control: El circuito de control es el que proporciona las señales hacia los actuadores (motores) dependiendo de las señales obtenidas en los sensores, las cuales son evaluadas de acuerdo al programa grabado en el PIC.

El resultado final será la construcción e implementación del sistema robótico móvil autónomo capaz de seguir una trayectoria de color negro.

Marco Teórico.

Introducción.

Una de las áreas interesantes de los sistemas embebidos, es sin duda, la robótica móvil, ya que es posible utilizar diversas herramientas de diseño de prototipos en donde participan diferentes campos de estudio como son: los sistemas digitales, los sistemas de control y propiamente los sistemas microcontrolados. Este trabajo presenta el diseño, construcción e implementación de un robot móvil que sigue una línea Negra en un fondo Blanco, su mecanismo dinámico lo constituyen dos motores en su parte delantera, los cuales cuentan con cajas de engranes para proporcionar mayor potencia. Se emplea la conducción diferencial, es decir dos ruedas de tracción en la parte delantera y una rueda libre en la parte de atrás.