ラインフォロワーロボット–制御、動作原理、およびアプリケーション

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ロボットの簡単な紹介:

ロボットとは、完全に自動化された機械です。つまり、ロボットは自動的に起動し、独自の作業方法を決定し、独自に停止します。それは実際には人間のレプリカであり、人間の負担を軽減するように設計されています。空気圧式、油圧式、または簡単な電子制御式を使用して制御できます。最初の産業用ロボットは、50年代後半から60年代前半にジョージデボルとジョーエンゲルバーガーによって製造されたユニメートでした。
すべてのロボットは、ロシアのサイエンスフィクション作家であるアイザックアシモフによって定義された3つの基本法則に基づいて構築されています。

  • ロボットは直接的または間接的に人間に害を及ぼすべきではありません。
  • ロボットは、最初の法律に違反しない限り、人間の命令に従う必要があります。
  • 最初の2つの法律に違反しない限り、ロボットは自身の存在を保護する必要があります。
固定ロボット

固定ロボット



ロボットは、固定ロボットまたは移動ロボットにすることができます。モバイルロボットは、ロボットを環境内で自由に動かすことができるモバイルベースを備えたロボットです。高度な移動ロボットの1つは、ラインフォロワーロボットです。これは基本的に、特定の経路または軌道をたどり、障害物と相互作用する独自の行動方針を決定するロボットです。パスは、白い​​床の黒い線(表示)または磁場(非表示)にすることができます。その用途は、基本的な家庭用から産業用などに始まります。産業の現状は、クレーンシステムを使用して小包や資材をある場所から別の場所に運ぶことです。その際に大きなおもりを持ち上げると、持ち上げ材が破損したり、荷物が破損したりすることがあります。ラインフォローロボットは、ショッピングモール、家、娯楽施設、産業を介して子供を運ぶために一般的に使用されます。次の行の使用 ロボット車両 業界のある場所から別の場所に材料を輸送することです。このロボットの動きは完全に軌道に依存します。ロボットは、設定したすべてのことを実行できます。工場のように、彼らが彼らの製品を作ることと関係しているのはロボットを作ることだけです。


移動ロボット

移動ロボット



ラインフォロワーロボット

ラインフォロワーロボットは、フィードバック機構によって制御される特定の経路をたどるロボットです。

基本的なラインフォロワーロボットの構築:

基本的なラインフォロワーロボットの構築には、次の手順が含まれます。

  • ロボットの機械部品または本体の設計
  • ロボットの運動学を定義する
  • ロボットの制御の設計
ラインフォロワーロボット

ラインフォロワーロボット

ロボットの機械部品または本体は、AutoCADまたはWorkspaceを使用して設計できます。基本的なラインフォロワーロボットは、両端に車輪が取り付けられたベースで構成できます。硬質プラスチックの長方形のシートをベースとして使用できます。さらに、円柱のような剛体を、ジョイントによって相互に接続され、それぞれが特定の方向に定義された動きを持つ他の形状の物体とともに追加することができます。ラインフォロワロボットは、固定ベースを備えた車輪付き移動ロボット、関節によって相互接続された複数の剛体を備えた脚式移動ロボットにすることができます。

次のステップでは、ロボットのキネマティクスを定義します。ロボットの運動学的分析には、固定座標系に関するロボットの動きの記述が含まれます。主にロボットの動きと、脚式ロボットの場合は各体の動きに関係します。これには通常、ロボットの動きのダイナミクスが含まれます。ロボットの全体の軌道は、キネマティック解析を使用して設定されます。これは、Workspaceソフトウェアを使用して実行できます。


ロボットの制御は、ロボットの動作の最も重要な側面です。ここで、制御という用語は、ロボットのモーションコントロール、つまり車輪の動きを制御することを指します。基本的なラインフォロワーロボットは特定の経路をたどり、この経路に沿ったロボットの動きは、2つのモーターのシャフトに配置された車輪の回転を制御することによって制御されます。したがって、基本的な制御はモーターを制御することによって達成されます。制御回路には、センサーを使用して経路を検知し、 マイクロコントローラー または、センサー出力に基づいて、モータードライバーを介してモーターの動作を制御するその他のデバイス。

ラインフォロワーロボットを制御する2つの方法

  • マイクロコントローラーを使用せずに
制御システムのブロック図

制御システムのブロック図

これは、トランジスタのオンとオフの切り替えによって制御される各モーターのIR-LEDとフォトダイオードの配置で構成されています。

適切なバイアスをかけると、IRLEDが赤外線を発します。このIR光は白い表面の場合に反射され、反射されたIR光はフォトダイオードに入射します。フォトダイオードの抵抗が減少し、フォトダイオードを流れる電流が増加し、フォトダイオードの両端の電圧降下が発生します。フォトダイオードはトランジスタのベースに接続されており、フォトダイオードの両端の電圧が上昇すると、トランジスタが導通を開始し、トランジスタのコレクタに接続されたモーターが回転を開始するのに十分な電力を供給されます。センサー配置の1つが遭遇する経路上で黒色の場合、IR光は反射されず、フォトダイオードはより多くの抵抗を提供し、トランジスターの導通を停止させ、最終的にモーターの回転を停止させます。

したがって、システム全体は、単純なLED-フォトダイオード-トランジスタの配置を使用して制御できます。

  • マイクロコントローラーを使用して

動作原理:

ライン休閑ロボットは、自走式ロボットの1つです。それはその領域に描かれた線を検出して休ませます。線は、ブロック面の白い線または白い面のブロック線で示されます。このシステムは、ラインによって感知される必要があります。このアプリケーションはセンサーに依存します。ここでは、パス検出の目的で2つのセンサーを使用しています。それが近接センサーとIRセンサーです。経路検出に使用される近接センサーと障害物検出に使用されるIRセンサー。これらのセンサーは、ロボットのフロントエンドに取り付けられています。マイクロコントローラーは、回路全体がマイクロコントローラーによって制御されるインテリジェントデバイスです。

マイクロコントローラを備えたロボット車両に続く線のブロック図

マイクロコントローラを備えたロボット車両に続く線のブロック図

さまざまなタイプのライン制御ロボット車両:

ライン制御ロボット車両には2つのタイプがあります

  • モバイルベースのライン制御ロボット車両
  • RFベースのライン制御ロボット車両

ラインフォロワーロボットの応用:

  • 産業用アプリケーション :これらのロボットは、従来のコンベヤーベルトに代わる産業で自動機器キャリアとして使用できます。
  • 自動車用途 :これらのロボットは、 オートマチック車 磁石が埋め込まれた道路を走っています。
  • 国内アプリケーション :これらは、床の掃除などの家庭用の家庭でも使用できます。
  • ガイダンスアプリケーション :これらは、ショッピングモール、美術館などの公共の場所でパスガイダンスを提供するために使用できます。

利点:

  • ロボットの動きは自動です
  • 長距離アプリケーションに使用されます
  • 構築のシンプルさ
  • フィットして忘れるシステム
  • 家庭用、産業用オートメーションなどで使用されます。