8051を使用したエッジ回避ロボット

エッジ回避ロボットは、私の前のプロジェクト「ラインフォロワーロボット」と非常によく似ています。この8051マイクロコントローラーベースのロボットはエッジを検出し、回転または停止することでエッジを回避します。エッジ回避ロボットを簡単に設計する方法を見てみましょう。

エッジ回避ロボットの概念

エッジ回避ロボットの概念は、ラインフォロワーと同じです。これらのタイプのロボットでは、通常、白黒の表面での光の動作を使用します。光が白い表面に当たると、ほぼ完全に反射し、黒い表面の場合、光は黒い表面に吸収されます。この光の振る舞いは、ラインフォロワーロボットとエッジ回避ロボットで使用されます。

ここでは、光の送受信にフォトダイオードとも呼ばれるIR送信機と受信機を使用しています。IRは赤外線を送信します。赤外線が黒い表面や非常に暗い表面以外の表面に当たると、赤外線は反射されてフォトダイオードに捕らえられ、電圧変化が発生します。IR光が黒い表面に当たると、光は黒い表面に吸収され、光線は反射しません。その結果、フォトダイオードは光や光線を受け取りません。

このエッジ回避ロボットでは、センサーが白い表面を感知すると、マイクロコントローラーは入力として0を取得し、黒い線を感知するとコントローラーは入力として1を取得します。

回路図と動作説明

Edge Preventer Robotプロジェクトは、センサーセクション、制御セクション、ドライバーセクションの3つの異なるセクションに分けることができます。

センサーセクション： このセクションには、IRダイオード、ポテンショメーター、コンパレータ（オペアンプ）、およびLEDが含まれます。ポテンショメータはコンパレータの1つの端子で基準電圧を設定するために使用され、IRセンサーはラインを検出してコンパレータの2番目の端子で電圧の変化を提供するために使用されます。次に、コンパレータは両方の電圧を比較し、出力でデジタル信号を生成します。この回路では、2つのセンサーに2つのコンパレータを使用します。LM358はコンパレータとして使用されます。LM358には2つの低ノイズオペアンプが組み込まれています。

制御セクション： 8051マイクロコントローラーは、ラインフォロワーロボットのプロセス全体を制御するために使用されます。コンパレータの出力は、8051のピン番号P0.0およびP0.1に接続されています。8051はこれらの信号を読み取り、ドライバ回路にコマンドを送信してラインフォロワを駆動します。

ドライバーセクション： ドライバーセクションは、モータードライバーと2つのDCモーターで構成されます。マイクロコントローラーはモーターを駆動するのに十分な電圧と電流を供給しないため、モータードライバーはモーターの駆動に使用されます。そこで、モーターに十分な電圧と電流を得るためにモータードライバー回路を追加します。マイクロコントローラーはこのモータードライバーにコマンドを送信してから、モーターを駆動します。

ワーキング

このエッジ回避ロボットの動作は非常に興味深く、ラインフォロワーと同じですが、入力を検知した後の動作が異なります。このロボットでは、白​​い表面を感知すると前進し、センサーのいずれかまたは両方のセンサーが信号を感知しないか黒い表面を感知すると、停止して後方に移動して方向を変え、再び白い表面を感知すると前進します。

このエッジ回避ロボットの回路図を示します。コンパレータの出力は、マイクロコントローラのピン番号P0.0およびP0.1に直接接続されています。また、モータードライバーの入力ピン2、7、10、15は、それぞれピン番号P2.3、P2.2、P2.1、P2.4に接続されています。また、1つのモーターはモータードライバー3と6の出力ピンに接続され、もう1つのモーターは11と14に接続されます。

まずプログラミングでは、入力ピンと出力ピンを定義しました。そして、主な機能では、入力をチェックし、それに応じてモーターを駆動するための出力ピンに出力を送信します。このエッジ回避には、8051マイクロコントローラーを使用して読み取った4つの条件があります。左センサーと右センサーの2つのセンサーを使用しました。

条件：

入力	出力	ロボットの動き
左センサー	右センサー	左モーター	右モーター
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	1	0	1	0	フォワード
0	1	1	0	0	0	停止/戻る/右折
1	0	0	0	1	0	停止/戻る/左折
1	1	0	0	0	0	停止/戻る/左折

上記の表の条件に従ってプログラムを作成しました。

PCBレイアウト