Αυτόματο όχημα που ακολουθεί μια μαύρη γραμμή

Το αυτόματο όχημα που ακολουθεί μια μαύρη γραμμή είναι μια ρομποτική κατασκευή με Arduino, η οποία μπορεί να κινείται αυτόνομα πάνω σε μια προκαθορισμένη διαδρομή και να σταματά όταν εντοπίσει εμπόδιο μπροστά της.

Για την κατασκευή χρησιμοποιήθηκαν ένα Arduino Uno, δύο κινητήρες συνεχούς ρεύματος, ένας αισθητήρας ακολούθησης γραμμής, ένας αισθητήρας υπέρυθρης ανίχνευσης εμποδίων και το ολοκληρωμένο κύκλωμα L293D, το οποίο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των κινητήρων.

Ο αισθητήρας ακολούθησης γραμμής είναι στραμμένος προς το έδαφος και εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία. Οι ανοιχτόχρωμες επιφάνειες ανακλούν περισσότερο φως, ενώ η μαύρη γραμμή απορροφά το μεγαλύτερο μέρος του. Έτσι, το Arduino μπορεί να αναγνωρίζει αν ο αισθητήρας βρίσκεται πάνω στη μαύρη γραμμή ή στο ανοιχτόχρωμο φόντο.

Επειδή το όχημα χρησιμοποιεί έναν μόνο αισθητήρα γραμμής, δεν κινείται συνεχώς ακριβώς στο κέντρο της. Όταν ο αισθητήρας εντοπίζει τη μαύρη επιφάνεια, το όχημα στρίβει ελαφρά προς τη μία κατεύθυνση. Όταν εντοπίζει το ανοιχτόχρωμο έδαφος, στρίβει προς την αντίθετη. Με αυτές τις συνεχείς μικρές διορθώσεις ακολουθεί το όριο της μαύρης γραμμής και παραμένει πάνω στη διαδρομή.

Παράλληλα, ο δεύτερος αισθητήρας ελέγχει αν υπάρχει εμπόδιο μπροστά από το όχημα. Όταν εντοπίσει κάποιο αντικείμενο, το Arduino σταματά τους κινητήρες. Αν η διαδρομή είναι ελεύθερη, το πρόγραμμα συνεχίζει να χρησιμοποιεί τις μετρήσεις του αισθητήρα γραμμής για να καθορίζει την κατεύθυνση της κίνησης.

Για το πλαίσιο του οχήματος χρησιμοποιήθηκε αρχικά μια έτοιμη βάση από πλεξιγκλάς. Δημιουργήθηκε επίσης ένα δεύτερο μοντέλο από μακετόχαρτο, στο οποίο προστέθηκε ένα μικρό τρισδιάστατα εκτυπωμένο ροδάκι που σχεδιάστηκε στο Tinkercad.

Κατά τη συναρμολόγηση, τα παιδιά χωρίστηκαν σε μικρότερες ομάδες και ανέλαβαν διαφορετικές εργασίες: την τοποθέτηση των κινητήρων και των γραναζιών, την κόλληση και τη μόνωση των καλωδίων και την πραγματοποίηση των ηλεκτρονικών συνδέσεων στο breadboard. Στη συνέχεια δημιούργησαν το πρόγραμμα, δοκίμασαν την κίνηση του οχήματος και προσαρμόσαν τη συμπεριφορά του ώστε να ακολουθεί τη διαδρομή και να αντιδρά στα εμπόδια.

Μέσα από το έργο, τα παιδιά γνώρισαν πώς ένα αυτόνομο ρομποτικό όχημα μπορεί να χρησιμοποιεί πληροφορίες από διαφορετικούς αισθητήρες, να λαμβάνει απλές αποφάσεις και να ελέγχει την κίνησή του χωρίς συνεχή ανθρώπινη παρέμβαση.