Arduino का उपयोग कर लाइन अनुयायी रोबोट

लाइन फॉलोअर रोबोट एक बहुत ही सरल रोबोट है जो एक लाइन का अनुसरण करता है, या तो एक काली रेखा या एक सफेद रेखा। इस प्रकार के रोबोट बनाने के लिए बहुत सरल हैं और अक्सर शुरुआती लोगों के लिए पहली पसंद होते हैं जो रोबोटिक्स के साथ शुरू हो रहे हैं। मूल रूप से, दो प्रकार के लाइन फॉलोवर रोबोट हैं: एक ब्लैक लाइन फॉलोअर है जो ब्लैक लाइन का अनुसरण करता है और दूसरा व्हाइट लाइन फॉलोअर है जो व्हाइट लाइन का अनुसरण करता है। लाइन फॉलोअर वास्तव में लाइन को होश में रखता है और उसका अनुसरण करता है। यद्यपि यह विचार सरल लगता है, थोड़ा और अधिक विकास के साथ, इस तरह के रोबोट कारखाने के फर्श प्रबंधन रोबोट या वेयरहाउस रोबोट जैसे कई अनुप्रयोगों में व्यावहारिक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

लाइन फॉलोअर की अवधारणा

लाइन फॉलोअर के काम करने की अवधारणा प्रकाश से संबंधित है। हम यहां काले और सफेद सतहों पर प्रकाश के व्यवहार का उपयोग करते हैं। जब प्रकाश एक सफेद सतह पर गिरता है तो यह लगभग पूरी तरह से परिलक्षित होता है और एक काली सतह के मामले में प्रकाश पूरी तरह से अवशोषित हो जाता है। प्रकाश के इस व्यवहार का उपयोग लाइन फॉलोअर रोबोट बनाने में किया जाता है ।

इस Arduino आधारित लाइन फॉलोवर रोबोट में, हमने IR ट्रांसमीटर और IR रिसीवर का उपयोग किया है जिसे फोटोडियोड भी कहा जाता है। उनका उपयोग प्रकाश भेजने और प्राप्त करने के लिए किया जाता है। IR अवरक्त रोशनी पहुंचाता है। जब अवरक्त किरणें सफेद सतह पर गिरती हैं, तो यह वापस परावर्तित हो जाती है और इसे फोटोडियोड द्वारा पकड़ा जाता है जो कुछ वोल्टेज परिवर्तन उत्पन्न करते हैं। जब IR प्रकाश एक काली सतह पर गिरता है, तो प्रकाश काली सतह द्वारा अवशोषित होता है और कोई भी किरणें वापस परावर्तित नहीं होती हैं, इस प्रकार फोटो डायोड को कोई प्रकाश या किरणें प्राप्त नहीं होती हैं। यहाँ इस Arduino लाइन फॉलोवर रोबोट में जब सेंसर को सफ़ेद सतह की अनुभूति होती है तो Arduino को इनपुट के रूप में 1 प्राप्त होता है और जब होश में काली रेखा Arduino को इनपुट के रूप में 0 मिलता है।

चूंकि लाइन फॉलोअर रोबोट एक दिलचस्प शुरुआती परियोजना है, इसलिए हमने इसे Arduino के अलावा अन्य विभिन्न विकास बोर्डों का उपयोग करके भी बनाया है, यदि आप रुचि रखते हैं, तो नीचे दिए गए लिंक का उपयोग करके आप उन्हें भी देख सकते हैं।

• 8051 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर लाइन फॉलोवर रोबोट
• रास्पबेरी पाई का उपयोग कर लाइन अनुयायी रोबोट
• टेक्सास MSP430 लॉन्चपैड आधारित लाइन अनुयायी
• PIC माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करते हुए सरल रेखा अनुयायी
• ATmega16 AVR माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर लाइन अनुयायी

सर्किट स्पष्टीकरण

पूरे Arduino लाइन फॉलोवर रोबोट को 3 खंडों में विभाजित किया जा सकता है: सेंसर सेक्शन, एक कंट्रोल सेक्शन और ड्राइवर सेक्शन।

सेंसर अनुभाग:

इस सेक्शन में IR डायोड, पोटेंशियोमीटर, कंपैरिलेटर (Op-Amp) और LED का है। पोटेंशियोमीटर का उपयोग तुलनित्र के एक टर्मिनल पर संदर्भ वोल्टेज स्थापित करने के लिए किया जाता है और आईआर सेंसर का उपयोग लाइन को समझने और तुलनित्र के दूसरे टर्मिनल पर वोल्टेज में बदलाव प्रदान करने के लिए किया जाता है। तब तुलनित्र दोनों वोल्टेज की तुलना करता है और आउटपुट पर एक डिजिटल सिग्नल उत्पन्न करता है। यहाँ इस लाइन फॉलोअर सर्किट में, हमने दो सेंसरों के लिए दो तुलनित्रों का उपयोग किया है। LM 358 का उपयोग तुलनित्र के रूप में किया जाता है। LM358 में दो कम शोर वाले Op-amps इनबिल्ट हैं।

नियंत्रण अनुभाग:

Arduino Pro Mini का उपयोग लाइन फॉलोवर रोबोट की पूरी प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। तुलनित्रों के आउटपुट Arduino के डिजिटल पिन नंबर 2 और 3 से जुड़े हैं। Arduino इन संकेतों को पढ़ता है और ड्राइवर सर्किट को ड्राइवलाइन फॉलोअर को कमांड भेजता है।

चालक अनुभाग:

चालक अनुभाग में मोटर चालक और दो डीसी मोटर शामिल हैं। मोटर चालक का उपयोग मोटर चलाने के लिए किया जाता है क्योंकि Arduino मोटर को पर्याप्त वोल्टेज और करंट की आपूर्ति नहीं करता है। इसलिए हम मोटर के लिए पर्याप्त वोल्टेज और करंट प्राप्त करने के लिए एक मोटर ड्राइवर सर्किट को जोड़ते हैं। Arduino इस मोटर चालक को कमांड भेजता है और फिर यह मोटरों को चलाता है।

Arduino का उपयोग करके लाइन फॉलोवर रोबोट का कार्य करना

Arduino का उपयोग करके एक लाइन अनुयायी रोबोट का निर्माण दिलचस्प है। लाइन फॉलोअर रोबोट सेंसर का उपयोग करके एक काली रेखा को महसूस करता है और फिर Arduino को सिग्नल भेजता है। फिर Arduino सेंसर के आउटपुट के अनुसार मोटर चलाता है।

यहाँ इस परियोजना में, हम दो IR सेंसर मॉड्यूल का उपयोग कर रहे हैं अर्थात् बाएं सेंसर और दाएं सेंसर। जब बाएं और दाएं दोनों सेंसर सफेद हो जाते हैं तो रोबोट आगे बढ़ता है।

अगर बांया सेंसर काली रेखा पर आता है तो रोबोट बाईं ओर मुड़ता है।

यदि सही सेंसर की काली रेखा समझ में आती है तो रोबोट दाईं ओर मुड़ जाता है जब तक कि दोनों सेंसर सफेद सतह पर नहीं आते हैं। जब सफेद सतह आती है तो रोबोट फिर से आगे बढ़ने लगता है।

यदि दोनों सेंसर काली रेखा पर आते हैं, तो रोबोट बंद हो जाता है।

सर्किट आरेख

Arduino लाइन अनुयायी रोबोट के लिए पूरा सर्किट आरेख ऊपर छवि में दिखाया गया है। जैसा कि आप देख सकते हैं कि तुलनित्रों का आउटपुट सीधे Arduino डिजिटल पिन नंबर 2 और 3 से जुड़ा हुआ है। और मोटर ड्राइवर का इनपुट पिन 2, 7, 10 और 15 क्रमशः Arduino के डिजिटल पिन नंबर 4, 5, 6 और 7 से जुड़ा है। और एक मोटर मोटर ड्राइवरों 3 और 6 के आउटपुट पिन पर और दूसरी मोटर 11 और 14 पिन से जुड़ी है।

कार्यक्रम की व्याख्या

कार्यक्रम में, सबसे पहले, हमने इनपुट और आउटपुट पिन को परिभाषित किया, और फिर लूप में, हम इनपुट की जांच करते हैं और ड्राइविंग मोटर के आउटपुट पिन के इनपुट के अनुसार आउटपुट भेजते हैं। इनपुट पिन की जाँच के लिए हमने "if" स्टेटमेंट का उपयोग किया। पूरी लाइन फॉलोवर रोबोट कोड इस पृष्ठ के नीचे पाया जा सकता है।

इस पंक्ति में रोबोट के बाद चार स्थितियां हैं जो हम Arduino का उपयोग करके पढ़ते हैं। हमने दो सेंसर अर्थात् बाएं सेंसर और दाएं सेंसर का उपयोग किया है।

इनपुट	उत्पादन	आंदोलन रोबोट का
लेफ्ट सेंसर	सही सेंसर	वाम मोटर	सही मोटर
रास	रुपये	LM1	LM2	आरएम १	RM2
०	०	०	०	०	०	रुकें
०	1	1	०	०	०	दायें मुड़ो
1	०	०	०	1	०	बांए मुड़िए
1	1	1	०	1	०	आगे

हम ऊपर की तालिका में दिखाए गए शर्तों के अनुसार आर्डिनो लाइन फॉलोअर कोड लिखते हैं ।

आवश्यक घटक

Arduino

हमारे प्रोजेक्ट में, हमने ARDUINO की पूरी प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए एक माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग किया है। Arduino एक ओपन-सोर्स हार्डवेयर है और परियोजना के विकास के लिए बहुत उपयोगी है। Arduino UNO, Arduino Mega, Arduino pro mini, Lilypad आदि जैसे कई तरह के अरडूइन बाज़ार में उपलब्ध हैं। यहाँ हमने इस प्रोजेक्ट में arduino pro mini का इस्तेमाल किया है क्योंकि arduino pro mini छोटा और इतना ही ब्रेडबोर्ड संगत है। लाइन फॉलोवर रोबोट आर्दीनो कोड को जलाने के लिए हमने एक FTDI बर्नर का उपयोग किया है।

L293D मोटर चालक

L293D एक मोटर ड्राइवर IC है जिसमें दो मोटरों को चलाने के लिए दो चैनल हैं। L293D में वर्तमान प्रवर्धन के लिए दो इनबिल्ट ट्रांजिस्टर डार्लिंगटन जोड़ी है और मोटर्स को बाहरी आपूर्ति देने के लिए एक अलग बिजली आपूर्ति पिन है।

आईआर मॉड्यूल:

IR मॉड्यूल सेंसर सर्किट है जिसमें IR LED / photodiode pair, potentiometer, LM358, resistors और LED होते हैं। IR सेंसर इन्फ्रारेड लाइट को प्रसारित करता है और फोटोडायोड इंफ्रारेड लाइट को प्राप्त करता है।

बिजली की आपूर्ति

मैंने Arduino, तुलनित्र और मोटर चालक के लिए 5 वोल्ट प्राप्त करने के लिए एक वोल्टेज नियामक जोड़ा है। और सर्किट को पावर देने के लिए 9 वोल्ट की बैटरी का इस्तेमाल किया जाता है।