In questa lezione trasformerai il tuo OSOYOO V3 Robot Car in un robot autonomo segui-linea.
Grazie a un array di sensori a infrarossi a 5 canali per il rilevamento della linea, il robot è in grado di individuare la posizione di una linea nera su una superficie chiara e di correggere continuamente la propria direzione per restare in carreggiata.
Il segui-linea è una delle tecnologie più fondamentali della robotica mobile e dei veicoli a guida automatica (AGV). Rappresenta un’ottima introduzione alla navigazione basata su sensori e al processo decisionale in tempo reale.
3Principio di funzionamento del sensore di inseguimento linea
Rilevamento per riflessione a infrarossi
Ogni sensore di rilevamento è composto da due elementi: un LED a infrarossi (emettitore) e un fototransistor a infrarossi (ricevitore).
Il LED a infrarossi emette continuamente luce infrarossa invisibile verso il suolo.
La quantità di luce infrarossa riflessa dipende dal colore della superficie: Superficie bianca e Superficie nera. Le superfici bianche riflettono la maggior parte della luce infrarossa. Risultato:
Segnale riflesso forte
Il sensore rileva una riflessione ALTA
L’uscita del ricevitore cambia stato
Le superfici nere assorbono la maggior parte della luce infrarossa. Risultato:
Segnale riflesso debole
Il sensore rileva una riflessione BASSA
L’uscita del ricevitore cambia stato
Questa differenza permette al robot di distinguere la pista nera dallo sfondo bianco circostante.
4Installazione hardware
Step 1: Start with the robot assembled in Lesson 1. If you have already completed Lesson 2 and Lesson 3, just keep it as is.
Passo 2: Rimuovi la vite esagonale M3 dal telaio superiore. Fissa il modulo di rilevamento a 5 canali nella parte anteriore del telaio inferiore utilizzando viti, distanziatori e dadi in plastica M3.
Note importanti
Le teste dei sensori devono essere orientate verso il basso.
I sensori devono essere posizionati sotto il telaio inferiore.
Il potenziometro blu del sensore deve essere allineato all’apertura quadrata nella parte anteriore del telaio inferiore.
Mantieni una distanza costante tra i sensori e il suolo.
Passo 3: Collega il pin GND–VCC del modulo sensore di rilevamento al GND–5V dello shield OSOLINK WIFI/BLE I/O; collega i pin IR1, IR2, IR3, IR4, IR5 a A0, A1, A2, A3, D13 con un cavo femmina-femmina 7 pin 25 cm come mostrato nella foto (Attenzione: NON rimuovere i cavi esistenti installati nella lezione 1):
Passo 4: Rimonta il telaio superiore e stringi tutte le viti di fissaggio.
2. Acquisizione del codice: Scarica il codice di esempio per la lezione 4 da qui. Estrai il contenuto e apri il file v3car-lesson4.ino nella cartella v3car-lesson4 nell’Arduino IDE.
3. Selezione della scheda e della porta: Collega la scheda OSOYOO Basic (compatibile con Arduino UNO) al computer tramite un cavo USB (Importante: assicurati che l’interruttore del robot sia su OFF e la batteria sia scollegata prima di collegare la scheda al PC). Avvia l’Arduino IDE. Vai su Strumenti > Scheda e seleziona Arduino Uno. Poi vai su Strumenti > Porta e seleziona la porta seriale appropriata. In caso di dubbio, controlla il gestore dispositivi del tuo sistema operativo.
4. Caricamento del codice: Clicca sul pulsante “Carica” (icona freccia verso destra) per compilare e trasferire lo sketch sulla scheda OSOYOO Basic.
6Calibrazione del sensore
Una calibrazione corretta è fondamentale per un rilevamento della linea affidabile.
Procedura di calibrazione
Accendi il robot e tienilo in mano.
Posiziona il sensore sopra una linea nera su una superficie bianca.
Regola il potenziometro integrato con un piccolo cacciavite.
Osserva il LED indicatore.
Superficie
LED indicatore
Sfondo bianco
OFF
Pista nera
ON
7Testare il robot
Traccia una linea nera su una superficie bianca e posiziona il sensore centrale sopra la linea. Accendi il robot e osserva il comportamento di inseguimento.
Specifiche consigliate per la pista
Larghezza della pista: 20–30 mm
Elevato contrasto tra linea e sfondo
Superficie liscia
Comportamento atteso
Il robot segue la linea automaticamente.
Il robot corregge la direzione quando devia a sinistra o a destra.
Il robot mantiene l’allineamento con la pista.
8Risoluzione dei problemi
1. Il robot non rileva la linea
Verifica:
Cablaggio dei sensori
Altezza dei sensori
Calibrazione dei sensori
Tensione della batteria
2. Il robot perde spesso la linea
Cause possibili:
La pista è troppo stretta
Le curve sono troppo strette
La sensibilità dei sensori è troppo bassa
3. Il robot sterza eccessivamente
Cause possibili:
Calibrazione dei sensori non uniforme
Modulo sensore montato in obliquo
Riflessi della superficie che interferiscono con il rilevamento
4. Interferenza della luce ambientale
La luce solare intensa può influire sui sensori a infrarossi.
Per ottenere le migliori prestazioni:
Testare in ambienti chiusi
Evitare la luce solare diretta
Evitare superfici altamente riflettenti
I sensori a infrarossi per il rilevamento della linea sono più affidabili in condizioni di illuminazione controllata.
Il codice aggiornato migliora l’algoritmo precedente programmando individualmente la potenza e la direzione dei motori sinistro e destro, consentendo un controllo preciso dell’intensità di sterzata. Introduce inoltre una variabile sensors che quantifica quanto il robot si è discostato dalla linea nera di tracciamento—valori negativi indicano che la linea è a destra, valori positivi che è a sinistra. La forza di sterzata viene quindi scalata in base a questo scostamento, agendo essenzialmente come un meccanismo PID semplificato.
