Seguidor de Línea
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Construcción de un seguidor de línea Paul Alejandro Romero Andrade Manuel Alejandro León Cárdenas Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga, Departamento de Eléctrica y Electrónica, Latacunga – Ecuador [email protected] [email protected] RESUMEN: Este trabajo permite exponer el desarrollo de un robot seguidor de línea elaborado por estudiantes de Ingeniería Mecatrónica. El diseño de este robot se basa en la utilización de transistores, sensores que permitirán el censo de color negro lo que permitirá el paso de corriente a los motores y de acuerdo con ello se genere movimiento en los motores permitiendo así seguir la línea dispuesta en la pista. PALABRAS CLAVE: Transistor, seguidor de línea, sensores, potenciómetro, robot. ABSTRACT: This work can expose developing a line follower robot developed by students in Mechatronics Engineering. This robot design is based on the use of transistors, sensors that allow colored black roll allowing the passage of current engines and accordingly generate movement allowing engine follow the line arranged in the track. KEY WORDS: Transistor, line follower, sensors, potentiometer, robot. I. INTRODUCCIÓN La robótica móvil es una temática de investigación y desarrollo de gran interés, tanto por la diversidad de aplicaciones, como por la gran cantidad de áreas de conocimiento que abarca, desde las ingenierías, eléctrico, mecánico o electrónico, hasta computación y control. Los seguidores de línea son robots muy sencillos, que cumplen una única misión: seguir una línea marcada en el suelo normalmente de color negro sobre un tablero blanco (normalmente una línea negra sobre un fondo blanco). Todos los seguidores basan su funcionamiento en los sensores. Sin embargo, dependiendo de la complejidad del recorrido, el robot debe ser más o menos complejo. Las dos maneras más comunes de armar los rastreadores son: Amplificadores Operacionales o con simples transistores trabajados en su zona de saturación. II. CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS El Robot, presentado en la figura 1, tiene dos ruedas principales con aros de goma que sirven para parcializar el deslizamiento. La tracción es delantera buscando un mejor direccionamiento. Cada rueda se acopla a un pequeño motorreductor de 6 voltios y con 2 mm. de grosor de eje. En la parte trasera del robot se encuentra una rueda libre con el fin de dar estabilidad mecánica. El diámetro de las ruedas de tracción, construidas de grillón, es de 5,3 cm. Fig. N° 1 Robot seguidor de línea La rueda libre o rueda loca está construida a partir de una esfera de un rodamiento en desuso y con un capuchón que permite que la esfera gire en cualquier dirección, de ahí su nombre rueda loca. Mientras que el armazón que sostiene los componentes es una placa de acrílico dada una forma circular con los respectivos cortes para el acoplamiento de los demás componentes. Las baterías que se va a usar para el funcionamiento de nuestro robot son dos baterías de 9 voltios una para cada motor. El peso y las dimensiones físicas del robot son las siguientes. Altura máxima = 10 cm Longitud = 16 cm Ancho = 10 cm Peso (sin baterías) = 800 gr III. SENSORES En este proyecto se han implementado dos sensores infrarrojos CNY-70. A. CNY70 El CNY70 es un sensor de infrarrojos de corto alcance basado en un emisor de luz y un receptor, ambos apuntando en la misma dirección, y cuyo funcionamiento se basa en la capacidad de reflexión del objeto, y la detección del rayo reflectado por el receptor.
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Construcción de un seguidor de línea Paul Alejandro Romero Andrade
Manuel Alejandro León Cárdenas Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Extensión Latacunga, Departamento de Eléctrica y Electrónica,
Latacunga – Ecuador
RESUMEN: Este trabajo permite exponer el desarrollo de un
robot seguidor de línea elaborado por estudiantes de
Ingeniería Mecatrónica. El diseño de este robot se basa en la
utilización de transistores, sensores que permitirán el censo de
color negro lo que permitirá el paso de corriente a los motores
y de acuerdo con ello se genere movimiento en los motores
permitiendo así seguir la línea dispuesta en la pista.
PALABRAS CLAVE: Transistor, seguidor de línea, sensores,
potenciómetro, robot.
ABSTRACT: This work can expose developing a line follower
robot developed by students in Mechatronics Engineering. This
robot design is based on the use of transistors, sensors that
allow colored black roll allowing the passage of current
engines and accordingly generate movement allowing engine
follow the line arranged in the track.
KEY WORDS: Transistor, line follower, sensors,
potentiometer, robot.
I. INTRODUCCIÓN
La robótica móvil es una temática de investigación y
desarrollo de gran interés, tanto por la diversidad de
aplicaciones, como por la gran cantidad de áreas de
conocimiento que abarca, desde las ingenierías, eléctrico,
mecánico o electrónico, hasta computación y control.
Los seguidores de línea son robots muy sencillos, que
cumplen una única misión: seguir una línea marcada en
el suelo normalmente de color negro sobre un tablero
blanco (normalmente una línea negra sobre un fondo
blanco). Todos los seguidores basan su funcionamiento
en los sensores. Sin embargo, dependiendo de la
complejidad del recorrido, el robot debe ser más o menos
complejo. Las dos maneras más comunes de armar los
rastreadores son: Amplificadores Operacionales o con
simples transistores trabajados en su zona de saturación.
II. CARACTERISTICAS
CONSTRUCTIVAS
El Robot, presentado en la figura 1, tiene dos ruedas
principales con aros de goma que sirven para parcializar
el deslizamiento. La tracción es delantera buscando un
mejor direccionamiento. Cada rueda se acopla a un
pequeño motorreductor de 6 voltios y con 2 mm. de
grosor de eje. En la parte trasera del robot se encuentra
una rueda libre con el fin de dar estabilidad mecánica. El
diámetro de las ruedas de tracción, construidas de grillón,
es de 5,3 cm.
Fig. N° 1 Robot seguidor de línea
La rueda libre o rueda loca está construida a partir de una
esfera de un rodamiento en desuso y con un capuchón
que permite que la esfera gire en cualquier dirección, de
ahí su nombre rueda loca. Mientras que el armazón que
sostiene los componentes es una placa de acrílico dada
una forma circular con los respectivos cortes para el
acoplamiento de los demás componentes. Las baterías
que se va a usar para el funcionamiento de nuestro robot
son dos baterías de 9 voltios una para cada motor.
El peso y las dimensiones físicas del robot son las
siguientes.
Altura máxima = 10 cm
Longitud = 16 cm
Ancho = 10 cm
Peso (sin baterías) = 800 gr
III. SENSORES
En este proyecto se han implementado dos sensores
infrarrojos CNY-70.
A. CNY70
El CNY70 es un sensor de infrarrojos de corto alcance
basado en un emisor de luz y un receptor, ambos
apuntando en la misma dirección, y cuyo funcionamiento
se basa en la capacidad de reflexión del objeto, y la
detección del rayo reflectado por el receptor.
Fig. N° 2 Vista externa y circuito interno del CNY70
B. CONEXIÓN
El CNY70 tiene cuatro pines de conexión. Dos de ellos
se corresponden con el ánodo y cátodo del emisor, y las
otras dos se corresponden con el colector y el emisor del
receptor. Los valores de las resistencias son típicamente
10K ohmios para el receptor y 220 ohmios para el
emisor.
Fig. N° 3 Diferentes posible montajes del CNY70
Es importante fijarse bien en el lateral donde aparece el
nombre del sensor, para identificar correctamente cada
uno de los pines.
C. MANEJO DEL SENSOR
El CNY70 devuelve por la pata de salida
correspondiente, según el montaje, un voltaje relacionado
con la cantidad de rayo reflectado por el objeto. Para el
montaje A, se leerá del emisor un '1' cuando se refleje luz
y un '0' cuando no se refleje. Para el montaje B los
valores se leen del colector, y son los contrarios al
montaje A.
Si conectamos la salida a una entrada de un transistor,
entonces obtendremos un '1' o un '0' en función del nivel
al que el micro controlador establece la distinción entre
ambos niveles lógicos.
Otra posibilidad es conectar la salida a una entrada
analógica. De este modo, mediante un conversor A/D se
pueden obtener distintos valores. Esto permite la
detección dinámica de blanco y negro (muy útil cuando
el recorrido presenta alteraciones en la iluminación).
Pero también, si empleamos el sensor con objetos de
distintos color, establecer un mecanismo para la
detección de los distintos colores, determinando los
valores marginales que separan unos colores de otros.
Esto permite emplear el sensor para alguna aplicación
donde la detección del color sea necesaria.
D. MOTORREDUCTORES
Los reductores son sistemas de engranajes que permiten
que los motores eléctricos funcionen a diferentes
velocidades para los que fueron diseñados.
Al emplear reductores o motorreductores se obtiene una
serie de beneficios sobre estas otras formas de reducción.
Algunos de estos beneficios son:
Una regularidad perfecta tanto en la velocidad
como en la potencia transmitida.
Una mayor eficiencia en la transmisión de la
potencia suministrada por el motor.
Menor espacio requerido y mayor rigidez en el
montaje.
V. CONCLUSIONES
El resultado de este proyecto cumple con las
expectativas iniciales, el seguimiento de la línea
negra con fondo blanco.
Se logró también adquirir nuevos conocimientos
acerca de los sensores de luz, motores y transistores.
Este proyecto logra además de lo expuesto de
adquisición de conocimientos competividad para
lograr mejores resultados en la construcción de un
seguidor de línea
VI. REFERENCIAS
[1] Boylestad, R. L., & Nashelsky, L. (2003). Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos: PEARSON
educación.
[2] Brooks, R., “A robust layered control system for a mobile robot,” IEEE Journal of Robotics and Automation RA-2(1),
14 23 (1986).
Paul Romero nació en Riobamba,
Chimborazo, en 1994. Sus estudios
secundarios los curso en el Colegio
Militar “Combatientes de Tapi”,
formó parte del cuerpo de brigadieres
en tercero de bachillerato, también
conformo la liga estudiantil del del
Colegio, fue nombrado porta estandarte de la bandera de
la cuidad. Actualmente se encuentra cursando el quinto
semestre de Ingeniería Mecatrónica en la Universidad de
las Fuerzas Armadas ESPE-EL.
Manuel Alejandro León Cárdenas
nació en Pichincha, Quito, en el año
1994. A inicios del año 2013 se
graduó del colegio Jose María
Matovelle de la ciudad de Quito con
el título de bachiller en la
especialidad de Física y Matemática.
A finales del mismo año empezó los estudios
universitarios de Ingeniería Mecatrónica en la
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE-Extensión
Latacunga, y actualmente se encuentra cursando el 5to
Semestre.
