Tutorial : Arduino + Robô seguidor de luz ( Light follower Robot )

Olá pessoal após os pequenos projetos Arduino LDR e Arduino Servo Motor resolvi criar um projeto um pouco maior: Robô seguidor de luz.

Se alguém quiser entender um pouco melhor sobre pequenas partes como LDR e Servo Motor, sugiro que vejam o link referenciado acima.

Gostaria de avisar que o robô apenas segue a luz, ou seja caso a luz incidente seja maior no lado direito ele segue para a direita, caso  a luz incidente seja maior no lado esquerdo segue para a esquerda senão segue em frente (caso não tenha luz ou a luminosidade seja homogênea). 

E como eu sei onde tem mais luz ?
Para verificar a incidência de luz utilizei os LDR´s

E como mudar a direção ?
Para mudar a direção utilizei um Sero Motor.

Antes de começar o tutorial propriamente dito, gostaria de fazer um agradecimento a um amigo e grande jogador de StarCraft 2: Mateus Makarov Souza pelo apelido de Hellion ao robô. Só falta o jato de Fogo... rsrsrs

Robô Seguidor de Luz

Hellion - StarCraft 2

Vamos começar.

Lista de componentes:
1 - Arduino Duemilanove
2 - Servo
3 - 2 * LDR 5mm
4 - 2 * Resistor de 10k
5 - Bateria
6 - Protoboard
7 - Fios
8 - 2 carrinhos de brinquedo + pilhas

Passo 1

Fazer uma extensão para os LDRs. Isso faz com que as variações de luz sejam mais evidentes, além de criar um visual com a forma de um inseto, como se o robô tivesse antenas.

Se você tiver um cabo de rede velho ou que não irá usar, corte e retire dois pares de fios.

Cabo de rede

Em seguida solde os fios aos LDRs e use fita isolante. 

Soldar os fios a LDR

Antena LDR

Obs.: Tente deixar os fios trançados como mostra a foto acima.

Pra quem quiser e tiver material pode deixar as antenas um pouco mais amigáveis utilizando o tubo termo retrátil.

Inserindo o tubo

Aquecendo para fixar

Resultado final

Faça para os dois LDR´s

Passo 2

Assim que estiver pronto podemos fazer o nosso primeiro circuito. A figura abaixo mostra o circuito  do LDR. Caso você queira ver como funciona um LDR pode ver nesse link.

Circuito LDR

Foto - Circuito LDR

Foto - Circuito LDR

Em seguida rode o seguinte código e veja se está funcionando normalmente. O resultado será apenas via serial.

int pinLDRDir = 5; // pino analógico 5 direita
float LDRDir = 0;  // receberá o valor do LDR da direita
int pinLDREsq = 0; // pino analógico 0 esquerda
float LDREsq = 0;  // receberá o valor do LDR da esquerda

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop(){
  //O valor lido da porta será no intervalo (0 a 1023)
  LDRDir = analogRead(pinLDRDir);
  LDREsq = analogRead(pinLDREsq);

  //Mostra na serial
  Serial.print("LDR Dir= ");
  Serial.println(LDRDir);
  Serial.print("LDR Esq= ");
  Serial.println(LDREsq);

  //Se 75% de LDREsq >= LDRDir - Vira a esquerda
  if( LDREsq*0.75 >= LDRDir)
    Serial.println("Vira a esquerda");
  //Senão se 75% de LDRDir >= LDREsq - Vira a direita
  else if( LDRDir*0.75 >= LDREsq)
    Serial.println("Vira a direita");
  else
    Serial.println("Centro");
  delay(500);
}

Passo 3

Após montar o circuito LDR, partimos para as ligações do Servo Motor. Essa parte é a mais fácil pois o Servo não precisa de nenhum circuito adicional, apenas das ligações com os pinos do arduino.

O servo motor possui 3 fios:

Amarelo : Fio de dados

Vermelho: VCC (5v)

Marrom: GND (terra)

Portanto devemos apenas ligar um fio ao pino 9 do arduino, que será o de dados, outro ao vcc e outro ao terra. A figura abaixo mostra essas ligações. Caso você queira ver como funciona um Servo Motor, clique no link.

Fios Para o Servo

Passo 4

Chegou o grande momento de montarmos o nosso robô. Pegue o primeiro carrinho e desmonte, utilizaremos suas rodas da frente para controlar a direção do nosso robô.

Carro 1 - Normal

Carro 1 - Desmontado

Carro 1 - Retire as rodas da frente.

Passo 5

Em seguida, de alguma maneira (rsrs), cole as rodas ao servo motor.

OBS.: Antes de colar as rodas ao Servo, certifique-se que ele esteja posicionado em 90º. Você tem duas maneiras de fazer isso. A primeira é girar o eixo até o final para ambos os lados e tentar achar o centro. A segunda eh fazer via software.

No software você deve fazer as seguinte ligações:

Servo

OBS.: Não esqueça de usar uma bateria para alimentar o arduino. Caso você não tenha uma bateria com o plug para o arduino, esse link mostra como fazer.

Em seguida rode o código:

/*
**************************************
Colocando o Servo em 90º
José Maria DVD
http://josemdvdf.blogspot.com.br/
--------------------------------------


*/
#include <servo.h>
Servo servo1;
void setup() {
servo1.attach(9);
servo1.write(90);
}
void loop(){}

Com o Servo posicionado de maneira correta, fixe-o de alguma forma. Peço desculpas pois não sou muito habilidoso nesses detalhes, o trabalho ficou um pouco feio porque usei fitas e abraçadeiras.

Servo + Rodas

Passo 6

Agora chegou a vez do segundo carro. Faça o mesmo processo, a diferença é que agora você ficará com as rodas traseiras que servirá de tração, com a base do carrinho que servirá de suporte para o protoboard (circuito completo) e chassis, além do motor e as pilhas que farão o nosso robô andar.

No meu caso, tive que desmontar todo o carrinho pois ele tinha outras funções que não me serviriam. Também estava com sorte pois o carrinho já tinha duas chaves, uma para ligar/desligar e outra para fazer o carro ir para frente ou ré. Caso o seu não tenha, basta ele andar mesmo :D.

Carro 2 - Desmontado

Passo 7

Após desmontar o carrinho, verifique se o motor e as chaves estão funcionando normalmente. Na hora de testar o ideal é usar as pilhas (observe que não usei :/ ), pois com elas podemos ter certeza que o suporte está normal.Veja o vídeo.

Passo 8

Após os testes, remonte e deixe as rodas traseiras, o suporte para a pilha, e toda a parte de tração.

Carro 2 - Remontado

Carro 2 - Remontado, com tração completa

Passo 9

Bom, agora que tudo está funcionando vamos começar a integração. Junte o servo/rodas dianteiras ao chassis. Nesse passo tive vários problemas por falta de material rsrsrs, mas no fim deu tudo certo.

Integração - Rodas dianteiras

Integração - Rodas Dianteiras

Passo 10

Agora vamos testar o servo integrado ao chassis. Use as mesmas ligações da figura servo no passo 5 e rode o seguinte programa:

/*

    **************************************

        Teste do Servo
        José Maria DVD
        http://josemdvdf.blogspot.com.br/
    --------------------------------------
 
*/
#include  <servo.h>
Servo servo1;
int pos = 90;
char lado = 'n';
void setup()
{
servo1.attach(9); // Porta de dados do servo
Serial.begin(9600); // inicializa porta serial
servo1.write(pos);
}
void loop(){
lado = Serial.read();
if (lado == 'l') ){
  pos = 10;
}else if (lado == 'r'){
  pos = 170;
} else pos = 90
lado = 'n';
servo1.write(pos);
delay(350);
}

OBS.: É necessário abrir o serial monitor do skd e digitar a letra 'l' para esquerda e 'r' para a direita.

Veja o vídeo de demonstração.

Passo 11

Próximo passo é integrar o circuito do passo 3 ao servo, lembrando que o fio AMARELO é de dados, o  VERMELHO é o VCC (5v) e o MARROM o GND (terra). Em seguida rodar o código:

#include <servo.h>
int pinLDRDir = 5; // pino analógico 5 direita
float LDRDir = 0;  // receberá o valor do LDR da direita
int pinLDREsq = 0; // pino analógico 0 esquerda
float LDREsq = 0;  // receberá o valor do LDR da esquerda
Servo servo1;
int pos = 90;
void setup() {
  servo1.attach(9);
  servo1.write(pos);
}
void loop(){
  //O valor lido da porta será no intervalo (0 a 1023)
  LDRDir = analogRead(pinLDRDir);
  LDREsq = analogRead(pinLDREsq);
  //Se 75% de LDREsq >= LDRDir - Vira a esquerda
  if( LDREsq*0.75 >= LDRDir){
    pos = 10;
  }
  //Senão se 75% de LDRDir >= LDREsq - Vira a direita
  else if( LDRDir*0.75 >= LDREsq){
    pos = 170;
  }
  //Senão - centro
  else{
    pos = 90;
  }
  servo1.write(pos);
  delay(350);
}

Veja os vídeos.

Passo 12

Agora integre o circuito completo ao chassis do robô. Usei uma liga pra fixar o arduino ao protoboard e uma abraçadeira plástica para fixar o protoboard ao chassis.

Robô seguidor de luz - final

Robô seguidor de luz - final

Agora com o robô completo refaça os testes.

Perceba que o robô tem uma reação um pouco demorada, portanto mude a última linha de código do passo 11 para delay(100); e veja como a resposta aos comandos fica mais rápido.

Passo 13 - FINAL

Após alguns testes em campo, percebi que o robô não conseguia fazer as curvas direito. Isso acontecia porque o ângulo que o servo rotacionava era muito alto, então fiz alguns ajustes e cheguei a um ponto bom. Você pode fazer isso com o seu também, faça vários testes e veja qual o melhor ângulo de posicionamento possível. Segue o código final:

#include <servo.h>
int pinLDRDir = 5; // pino analógico 5 direita
float LDRDir = 0;  // receberá o valor do LDR da direita
int pinLDREsq = 0; // pino analógico 0 esquerda
float LDREsq = 0;  // receberá o valor do LDR da esquerda
Servo servo1;
int pos = 90;
void setup() {
  servo1.attach(9);
  servo1.write(pos);
}
void loop(){
  LDRDir = analogRead(pinLDRDir);
  LDREsq = analogRead(pinLDREsq);

  //Se 75% de LDREsq >= LDRDir - Vira a esquerda
  if( LDREsq*0.75 >= LDRDir){
    pos = 60;
  }
  //Senão se 75% de LDRDir >= LDREsq - Vira a direita
  else if( LDRDir*0.75 >= LDREsq){
    pos = 120;
  }
  else{
    pos = 90;
  }
  servo1.write(pos);
  delay(100);
}

Veja o Making Off

Outras fotos....