Çizgi İzleyen Robot Nasıl Yapılır? Devre Şeması ve Kodları

Çizgi İzleyen Robot Nasıl Yapılır? Devre Şeması ve Kodları

Robot yarışmalarının (MEB Robot, TEKNOFEST, üniversite robot günleri) ve robotik kodlama eğitimlerinin tartışmasız en klasik ve en prestijli projesi "Çizgi İzleyen Robot"tur (Line Follower Robot). Beyaz zemin üzerindeki siyah bir çizgiyi (veya siyah zemin üzerindeki beyaz çizgiyi) optik sensörleriyle takip ederek otonom bir şekilde parkuru tamamlayan bu robotlar, günümüzde akıllı fabrikalarda ve Amazon lojistik depolarında yük taşıyan AGV (Automated Guided Vehicle) araçlarının temelini oluşturur.

Bu kapsamlı rehberde; kızılötesi çizgi sensörlerinin çalışma mantığını, 2 sensörlü temel algoritmadan PID kontrolüne kadar yazılım mimarisini, L298N motor sürücü bağlantılarını ve çalışan Arduino C++ kodlarını adım adım inceliyoruz.

1. Çizgi İzleyen Robotun Çalışma Prensibi: Işığın Yansıması ve Soğurulması

Çizgi izleyen robotların temel çalışma mantığı fiziğin en temel optik kuralına dayanır: Açık renkler (beyaz) ışığı geri yansıtırken, koyu renkler (siyah) ışığı emer (soğurur).

Bu tespiti yapmak için robotun alt tabanına, zemine yaklaşık 3 ila 10 mm mesafede duracak şekilde Kızılötesi (IR) Sensörler (örneğin TCRT5000 veya QTR-8A) yerleştirilir:

Arduino bu iki sensörün durumunu saniyede yüzlerce kez okuyarak robotun çizgide olup olmadığını anlar.

2. Diferansiyel Sürüş ve 2 Sensörlü Karar Tablosu

Aracın önünde yan yana iki adet çizgi sensörü (Sol Sensör ve Sağ Sensör) bulunur. Robotun karar mekanizması şu basit mantık tablosuna göre çalışır:

3. Gerekli Malzemeler Listesi

4. Devre Şeması ve Pin Bağlantı Rehberi

A. L298N Motor Sürücü Bağlantıları:

B. TCRT5000 Çizgi Sensörü Bağlantıları:

5. Tam ve Çalışan Arduino C++ Kodları

Aşağıdaki kod, 2 sensörlü klasik çizgi izleyen robot için en kararlı ve test edilmiş yazılımdır:

/* * RobotKodla.com - Otonom Robotik Projeleri * Proje: 2 Sensörlü Çizgi İzleyen Robot * Yazar: Kadir Hoca */ // Sensör Pinleri
const int solSensorPin = 2;
const int sagSensorPin = 3; // Motor Sürücü Pinleri (L298N)
const int solMotorIleri = 5;
const int solMotorGeri = 6;
const int sagMotorIleri = 9;
const int sagMotorGeri = 10; void setup() { // Sensörler giriş olarak yapılandırılır pinMode(solSensorPin, INPUT); pinMode(sagSensorPin, INPUT); // Motor pinleri çıkış olarak yapılandırılır pinMode(solMotorIleri, OUTPUT); pinMode(solMotorGeri, OUTPUT); pinMode(sagMotorIleri, OUTPUT); pinMode(sagMotorGeri, OUTPUT);
} void loop() { // Sensör durumlarını oku (1 = Siyah, 0 = Beyaz) int solSensor = digitalRead(solSensorPin); int sagSensor = digitalRead(sagSensorPin); // Durum 1: İki sensör de beyazda (Çizgi tam ortada) -> DÜZ GİT if (solSensor == 0 && sagSensor == 0) { ileriGit(); } // Durum 2: Sol sensör siyah gördü -> SOLA DÖN else if (solSensor == 1 && sagSensor == 0) { solaDon(); } // Durum 3: Sağ sensör siyah gördü -> SAĞA DÖN else if (solSensor == 0 && sagSensor == 1) { sagaDon(); } // Durum 4: İki sensör de siyah gördü (Bitiş çizgisi) -> DUR else if (solSensor == 1 && sagSensor == 1) { dur(); }
} void ileriGit() { digitalWrite(solMotorIleri, HIGH); digitalWrite(solMotorGeri, LOW); digitalWrite(sagMotorIleri, HIGH); digitalWrite(sagMotorGeri, LOW);
} void solaDon() { // Sol motor geri, sağ motor ileri dönerse robot olduğu yerde hızla sola döner digitalWrite(solMotorIleri, LOW); digitalWrite(solMotorGeri, HIGH); digitalWrite(sagMotorIleri, HIGH); digitalWrite(sagMotorGeri, LOW);
} void sagaDon() { // Sol motor ileri, sağ motor geri dönerse robot hızla sağa döner digitalWrite(solMotorIleri, HIGH); digitalWrite(solMotorGeri, LOW); digitalWrite(sagMotorIleri, LOW); digitalWrite(sagMotorGeri, HIGH);
} void dur() { digitalWrite(solMotorIleri, LOW); digitalWrite(solMotorGeri, LOW); digitalWrite(sagMotorIleri, LOW); digitalWrite(sagMotorGeri, LOW);
}

6. Sensör Kalibrasyonu (Hayati Aşama)

TCRT5000 sensör kartının üzerinde iki adet mavi küçük potansiyometre (trimpot) bulunur:

7. İleri Düzey: PID Kontrolü Nedir?

2 sensörlü temel robotlar çizgiyi "zikzaklar çizerek (sallanarak)" takip eder. Çünkü sistem sadece "tam sola dön" veya "tam sağa dön" diyebilir.

Profesyonel yarışma robotlarında 5 veya 8 sensörlü dizilimler (QTR-8A) ve PID (Proportional - Integral - Derivative) Algoritması kullanılır:

PID kontrolü sayesinde robot virajları tren rayında kayar gibi pürüzsüz ve inanılmaz yüksek hızlarda tamamlar.

8. Sık Karşılaşılan Sorunlar ve Çözümleri

9. Kapsamlı Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

Çizgi genişliği kaç santimetre olmalıdır?

Standart yarışma kurallarına göre siyah çizgi genişliği 18 mm ile 20 mm (standart bir elektrik bandı genişliği) olmalıdır. İki sensörünüzün arasındaki mesafe de tam bu çizginin iki kenarına denk gelecek şekilde ayarlanmalıdır.

Zemin mat mı yoksa parlak mı olmalıdır?

Parlak beyaz zeminler kızılötesi ışığı ayna gibi saçarak sensörü yanıltabilir. İdeal test pisti mat beyaz dekota veya mat beyaz branda üzerine çekilmiş mat siyah folyodur.

4WD (4 tekerlekli) araba ile çizgi izleyen yapılır mı?

Yapılabilir ancak 4 tekerlekli araçların dönüş sürtünmesi çok yüksektir; virajlarda zorlanırlar. Çizgi izleyen robotlarda en çevik ve ideal tasarım arkada 2 çekiş tekerleği, önde ise 1 adet sarhoş tekerlek (2WD) konfigürasyonudur.

Sonuç

Çizgi izleyen robot projesi, sensör fiziği ile diferansiyel motor dinamiğinin kusursuz birleşimidir. Bu projeyi başarıyla yürüten bir öğrenci; otonom sürüş mantığını, sensör kalibrasyonunu ve kapalı çevrim kontrol sistemlerini derinlemesine öğrenmiş olur. Daha gelişmiş robotik tasarımlar için sitemizin [Projeler](/projeler) bölümünü incelemeye devam edin!