Çizgi izleyen robot, altındaki kızılötesi sensörlerle zemindeki siyah çizgiyi algılayıp motorlarını buna göre yönlendiren bir robottur. Siyah çizgi kızılötesi ışığı az, beyaz zemin çok yansıttığı için sensörler çizginin konumunu bulur. Temel parçalar bir şase ve iki motor, bir motor sürücü, 3-8 sensörlü bir çizgi sensörü kartı, bir Arduino ve bir pildir. Basit robotlar sağ-sol mantığıyla, hızlı ve düzgün izleyenler ise PID kontrolüyle çalışır.
Çizgi izleyen robot, robotik yarışmalarının ve okul projelerinin klasiğidir: sensör okumayı, motor kontrolünü ve karar vermeyi tek bir projede öğretir. Bu rehberde çizgi izleyen bir robotun parçalarını, çalışma mantığını ve adım adım yapımını anlatıyoruz.
Çizgi izleyen robot nasıl çalışır?
Robotun altındaki kızılötesi sensörler zemine ışık gönderip yansıyan ışığı ölçer; siyah çizgi ışığı az, beyaz zemin çok yansıttığı için robot çizginin sensörlere göre nerede olduğunu anlar ve motorlarının hızını buna göre ayarlar. Çizgi sağa kayarsa robot sağa, sola kayarsa sola döner.
Gerekli parçalar
| Parça | Görevi | Örnek |
|---|---|---|
| Çizgi sensörü | Çizginin konumunu algılar | 3'lü TCRT5000 sensör kartı, 5'li IR çizgi sensörü, QTR-8RC 8'li sensör |
| Şase ve motorlar | Gövde ve hareket | 4WD tekerlekli araba kiti |
| Motor sürücü | Motorların yön ve hızını kontrol eder | MX1508 motor sürücü ya da L298N |
| Mikrodenetleyici | Sensörü okur, karar verir | Arduino Uno ya da Nano |
| Pil | Enerji | 2 adet 18650 ya da 2S LiPo |
Hepsini bir arada isteyenler için çizgi izleyen robot kiti de bulunur.
Sensör sayısı neyi değiştirir?
- 2-3 sensör: Basit sağ-orta-sol mantığı; yavaş ve düz pistler için yeterli.
- 5 sensör: Çizginin konumu daha hassas bilinir; keskin virajlar daha iyi alınır.
- 8 sensör: PID ile hızlı ve düzgün izleme, kavşak ve dik açı algılama; yarışma robotları için.
Adım adım çizgi izleyen robot yapımı
- Şaseyi kurun: Motorları ve tekerlekleri takın, pil yuvasını ağırlık merkezi alçak kalacak şekilde yerleştirin.
- Sensörü monte edin: Sensör kartını robotun önüne, zeminden yaklaşık 3-10 mm yüksekliğe (sensörün belgesine göre) ve tekerlek eksenine göre ileride olacak şekilde takın.
- Motor sürücüyü bağlayın: Sol ve sağ motorları sürücünün iki kanalına, sürücünün yön ve hız girişlerini Arduino'nun PWM pinlerine bağlayın; bkz. L298N rehberi.
- Sensörleri bağlayın: Dijital çıkışlı kartlarda her sensör çıkışı bir dijital pine, analog çıkışlılarda analog pinlere bağlanır. Tüm GND'ler ortak olmalıdır.
- Kalibre edin: Sensörü beyaz zeminde ve siyah çizgi üzerinde okuyun; dijital kartlarda eşik trimpotunu, analog okumada koddaki eşiği ayarlayın.
- Basit mantığı yazın: Orta sensör çizgideyse düz git; sol sensör çizgiyi görürse sol motoru yavaşlat; sağ sensör görürse sağ motoru yavaşlat; hiçbiri görmüyorsa son dönüş yönünde dön.
- Deneyin ve ayarlayın: Önce düşük hızla deneyin; robot çizgiden çıkıyorsa hızı düşürün ya da dönüşleri sertleştirin.
PID kontrolü ile daha düzgün izleme
PID kontrolünde çizginin merkezden ne kadar saptığı bir hata değeri olarak hesaplanır ve iki motorun hız farkı bu hataya, hatanın değişim hızına ve birikimine göre ayarlanır. Bu sayede robot zikzak yapmadan, çizgiyi yumuşak ve hızlı takip eder. Ayar genellikle önce yalnızca P (oransal) katsayısıyla başlanır, robot salınım yapmaya başlayınca D (türev) eklenir; I (integral) çoğu zaman çok küçük tutulur ya da kullanılmaz. Motorların PWM ile hız kontrolünü DC motor hız kontrolü yazımızda anlattık.
Pist nasıl hazırlanır?
- Beyaz, mat bir zemin (karton, mukavva ya da beyaz pano) üzerine yaklaşık 15-25 mm genişliğinde siyah elektrik bandı yapıştırın.
- Parlak yüzeyler ve güneş ışığı kızılötesi sensörleri yanıltabilir; mat zemin ve iç mekân ışığı tercih edin.
- İlk denemelerde geniş virajlı bir pist kullanın; dik açılar ve kavşakları sonra ekleyin.
Sık sorulan sorular
Çizgi izleyen robot için hangi sensör en iyisi?
Başlangıç için 3 ya da 5 sensörlü TCRT5000 tabanlı kartlar yeterlidir. Hızlı ve yarışma robotları için 8 sensörlü QTR gibi diziler daha hassas konum bilgisi verir.
Robot neden çizgiden çıkıyor?
Hız çok yüksek, sensör zeminden çok yüksekte, eşik ayarı yanlış ya da pist parlak olabilir. Önce hızı düşürüp sensör kalibrasyonunu kontrol edin.
Çizgi izleyen robot hangi motorla yapılır?
Genellikle 3-6V ya da 6-12V redüktörlü DC motorlar kullanılır. Hızlı robotlarda yüksek devirli mikro redüktörlü motorlar, ağır robotlarda daha yüksek torklu motorlar tercih edilir; bkz. redüktörlü motor rehberimiz.
Beyaz çizgi siyah zeminde izlenir mi?
Evet; kodda sensör mantığı tersine çevrilerek siyah zemin üzerindeki beyaz çizgi de izlenebilir.
Arduino yerine ESP32 kullanılır mı?
Evet. ESP32 daha hızlıdır ve Wi-Fi/Bluetooth ile robotun ayarlarını kablosuz değiştirmeyi sağlar; pinlerinin 3,3V olduğuna dikkat edilmelidir.
Özet
- Kızılötesi sensörler siyah çizgiyle beyaz zemin arasındaki yansıma farkını algılar.
- Temel parçalar: sensör kartı, şase ve motorlar, motor sürücü, Arduino ve pil.
- Basit robotlar sağ-sol mantığıyla, hızlılar PID ile çalışır.
- Sensörler zemine yakın ve doğru eşikle kalibre edilmelidir.
- Mat beyaz zemin ve siyah bant ideal pisttir.