Robots suiveurs de ligne - Contrôle, principe de fonctionnement et applications

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Une brève introduction à un robot:

Un robot est une machine complètement automatique, c'est-à-dire qu'elle démarre d'elle-même, décide de sa propre façon de travailler et s'arrête d'elle-même. C'est en fait une réplique de l'être humain, qui a été conçue pour alléger le fardeau humain. Il peut être contrôlé pneumatiquement ou en utilisant des moyens hydrauliques ou en utilisant les moyens de commande électroniques simples. Le premier robot industriel était Unimates construit par George Devol et Joe Engelberger à la fin des années 50 et au début des années 60.
Tout robot est construit sur 3 lois de base définies par l'auteur russe de science-fiction Isaac Asimov:

  • Un robot ne doit pas nuire à l'être humain directement ou indirectement.
  • Un robot doit obéir aux ordres humains à moins et jusqu'à ce qu'il enfreigne la première loi.
  • Un robot doit protéger sa propre existence à condition que les deux premières lois ne soient pas violées.
Un robot fixe

Un robot fixe



Les robots peuvent être des robots fixes ou des robots mobiles. Les robots mobiles sont des robots avec une base mobile qui permet au robot de se déplacer librement dans l'environnement. L'un des robots mobiles avancés est le robot suiveur de ligne. Il s'agit essentiellement d'un robot qui suit un chemin ou une trajectoire particulière et décide de son propre plan d'action qui interagit avec l'obstacle. Le chemin peut être une ligne noire sur le sol blanc (visible) ou un champ magnétique (invisible). Ses applications vont des usages domestiques de base aux usages industriels, etc. La condition actuelle dans l'industrie est qu'ils transportent les colis ou les matériaux d'un endroit à un autre en utilisant le système de grue. Parfois, le levage de gros poids à ce moment-là peut provoquer la rupture des matériaux de levage et endommager également les colis. Les robots qui suivent la ligne sont couramment utilisés pour transporter les enfants dans les centres commerciaux, les maisons, les lieux de divertissement et les industries. L'utilisation du suivi de ligne véhicule robotique est de transporter les matériaux d'un endroit à un autre dans les industries. Ce mouvement du robot dépend entièrement de la piste. Le robot peut faire tout ce que vous lui demandez de faire. Comme dans les usines, tout ce qu'ils ont à voir avec la fabrication de leurs produits est de fabriquer le robot.


Un robot mobile

Un robot mobile



Robot suiveur de ligne

Un robot suiveur de ligne est un robot qui suit un certain chemin contrôlé par un mécanisme de rétroaction.

Construire un robot suiveur de ligne de base:

La construction d'un robot suiveur de ligne de base implique les étapes suivantes.

  • Conception de la partie mécanique ou du corps du robot
  • Définition de la cinématique des robots
  • Conception du contrôle du robot
Un robot suiveur de ligne

Un robot suiveur de ligne

La partie mécanique ou le corps du robot peut être conçu à l'aide d'AutoCAD ou de Workspace. Un robot suiveur de ligne de base peut être constitué d'une base aux deux extrémités de laquelle les roues sont montées. Une feuille rectangulaire de plastique dur peut être utilisée comme base. En outre, un corps rigide tel qu'un cylindre peut être ajouté avec d'autres corps profilés interconnectés les uns avec les autres par des joints, et chacun avec son mouvement défini dans une direction particulière. Le robot suiveur de ligne peut être un robot mobile à roues avec une base fixe, un robot mobile à pattes avec plusieurs corps rigides interconnectés par des articulations.

L'étape suivante consiste à définir la cinématique du robot. L'analyse cinématique du robot implique la description de son mouvement par rapport à un système de coordonnées fixe. Il concerne principalement le mouvement du robot et le mouvement de chaque corps dans le cas d'un robot à pattes. Il implique généralement la dynamique du mouvement du robot. L'ensemble de la trajectoire du robot est défini à l'aide de l'analyse cinématique. Cela peut être fait à l'aide du logiciel Workspace.


Le contrôle du robot est l'aspect le plus important de son fonctionnement. Ici, le terme contrôle fait référence à la commande de mouvement du robot, c'est-à-dire contrôlant le mouvement des roues. Un robot suiveur de ligne de base suit un certain chemin et le mouvement du robot le long de ce chemin est contrôlé en contrôlant la rotation des roues, qui sont placées sur les arbres des deux moteurs. Ainsi, le contrôle de base est réalisé en contrôlant les moteurs. Le circuit de commande implique l'utilisation de capteurs pour détecter le chemin et le microcontrôleur ou tout autre dispositif pour contrôler le fonctionnement du moteur via les pilotes de moteur, en fonction de la sortie du capteur.

2 façons de contrôler un robot suiveur de ligne

  • Sans utiliser de microcontrôleurs
Schéma fonctionnel du système de contrôle

Schéma fonctionnel du système de contrôle

Il se compose d'un arrangement IR-LED et photodiode pour chaque moteur qui est contrôlé par l'allumage et l'extinction du transistor.

La LED IR sur l'obtention d'une polarisation correcte émet une lumière infrarouge. Cette lumière IR est réfléchie dans le cas d'une surface blanche et la lumière IR réfléchie est incidente sur la photodiode. La résistance de la photodiode diminue, ce qui entraîne une augmentation du courant à travers elle et donc une chute de tension à travers elle. La photodiode est connectée à la base du transistor et en raison de l'augmentation de la tension aux bornes de la photodiode, le transistor commence à conduire et ainsi le moteur connecté au collecteur du transistor reçoit suffisamment d'alimentation pour commencer à tourner. Dans le cas d'une couleur noire sur le chemin rencontré par l'un des agencements de capteurs, la lumière infrarouge n'est pas réfléchie et la photodiode offre plus de résistance, provoquant l'arrêt de la conduction du transistor et finalement le moteur s'arrête de tourner.

Ainsi, l'ensemble du système peut être contrôlé à l'aide d'un simple agencement LED-photodiode-transistor.

  • Avec l'utilisation de microcontrôleurs

Principe de fonctionnement:

Le robot de jachère de ligne est l'un des robots autonomes. Cela détecte et jachère une ligne tracée sur la zone. La ligne est indiquée par une ligne blanche sur une surface de bloc ou une ligne de bloc sur une surface blanche. Ce système doit être sensé par la ligne. Cette application dépend des capteurs. Ici, nous utilisons deux capteurs à des fins de détection de chemin. C'est le capteur de proximité et le capteur infrarouge. Le capteur de proximité utilisé pour la détection de chemin et le capteur IR utilisé pour la détection d'obstacles. Ces capteurs montés à l'extrémité avant du robot. Le microcontrôleur est un appareil intelligent dont l'ensemble du circuit est contrôlé par le microcontrôleur.

Schéma fonctionnel du véhicule robotique suivant de ligne avec microcontrôleur

Schéma fonctionnel du véhicule robotique suivant de ligne avec microcontrôleur

Différents types de véhicules robotiques contrôlés en ligne:

Il existe deux types de véhicules robotiques contrôlés en ligne

  • Véhicule robotique contrôlé par ligne mobile
  • Véhicule robotique commandé par ligne basé sur RF

Applications du robot suiveur de ligne:

  • Applications industrielles : Ces robots peuvent être utilisés comme porte-équipements automatisés dans les industries en remplacement des bandes transporteuses traditionnelles.
  • Applications automobiles : Ces robots peuvent également être utilisés comme voitures automatiques courant sur les routes avec des aimants intégrés.
  • Applications domestiques : Ceux-ci peuvent également être utilisés à la maison à des fins domestiques comme le nettoyage des sols, etc.
  • Applications de guidage : Ceux-ci peuvent être utilisés dans les lieux publics comme les centres commerciaux, les musées, etc. pour vous guider.

Avantages:

  • Le mouvement du robot est automatique
  • Il est utilisé pour les applications longue distance
  • Simplicité de construction
  • Système Fit and forget
  • Utilisé dans la maison, les automatismes industriels, etc.