ساخت ربات خط‌دنبال‌کن با آردوینو و سنسور IR: راهنمای کامل مبتدی + کد PID (فارسی)

قطعات لازم (BOM)

کد نسخه ۱ — ساده (ON/OFF)

// ربات خط‌دنبال‌کن — نسخه ساده
const int IR_L  = A0;  // سنسور چپ
const int IR_C  = A1;  // سنسور مرکز
const int IR_R  = A2;  // سنسور راست

const int IN1=5, IN2=6, IN3=7, IN4=8;
const int ENA=3, ENB=11;
const int SPD=200;

void fwd()   { analogWrite(ENA,SPD); analogWrite(ENB,SPD); digitalWrite(IN1,HIGH);digitalWrite(IN2,LOW);digitalWrite(IN3,HIGH);digitalWrite(IN4,LOW); }
void left()  { analogWrite(ENA,120); analogWrite(ENB,SPD); digitalWrite(IN1,LOW); digitalWrite(IN2,HIGH);digitalWrite(IN3,HIGH);digitalWrite(IN4,LOW); }
void right() { analogWrite(ENA,SPD); analogWrite(ENB,120); digitalWrite(IN1,HIGH);digitalWrite(IN2,LOW);digitalWrite(IN3,LOW); digitalWrite(IN4,HIGH); }
void stop_m(){ analogWrite(ENA,0);   analogWrite(ENB,0);   digitalWrite(IN1,LOW); digitalWrite(IN2,LOW); digitalWrite(IN3,LOW); digitalWrite(IN4,LOW); }

void setup() { for(int p:{IN1,IN2,IN3,IN4,ENA,ENB}) pinMode(p,OUTPUT); }

void loop() {
  int L = analogRead(IR_L) < 400 ? 1 : 0;  // 1 = روی خط سیاه
  int C = analogRead(IR_C) < 400 ? 1 : 0;
  int R = analogRead(IR_R) < 400 ? 1 : 0;

  if (!L && C && !R)  fwd();
  else if (L && !R)   left();
  else if (!L && R)   right();
  else if (!C)        stop_m();  // خط پیدا نشد
  delay(10);
}

کد نسخه ۲ — PID پیشرفته

// ربات خط‌دنبال‌کن — کنترل PID (۵ سنسور)
const int S[5] = {A0, A1, A2, A3, A4};  // چپ به راست
const int IN1=5,IN2=6,IN3=7,IN4=8,ENA=3,ENB=11;
const int BASE_SPD = 180;

float Kp=25, Ki=0.01, Kd=15;
float prev_error=0, integral=0;

int readLine() {
  int vals[5], sum=0, wsum=0;
  for(int i=0;i<5;i++){
    vals[i] = analogRead(S[i]) < 400 ? 1 : 0;
    wsum += vals[i] * i * 1000;
    sum  += vals[i];
  }
  if(sum==0) return prev_error > 0 ? 4000 : 0;
  return wsum / sum;
}

void setMotors(int l, int r) {
  l = constrain(l, 0, 255); r = constrain(r, 0, 255);
  analogWrite(ENA, l); analogWrite(ENB, r);
  digitalWrite(IN1, HIGH); digitalWrite(IN2, LOW);
  digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW);
}

void setup() {
  for(int p:{IN1,IN2,IN3,IN4,ENA,ENB}) pinMode(p, OUTPUT);
}

void loop() {
  int pos = readLine();  // 0–4000 (مرکز = 2000)
  float error = pos - 2000;
  integral += error;
  float derivative = error - prev_error;
  float correction = Kp*error + Ki*integral + Kd*derivative;
  prev_error = error;

  int leftSpd  = BASE_SPD + correction;
  int rightSpd = BASE_SPD - correction;
  setMotors(leftSpd, rightSpd);
  delay(10);
}

تنظیم PID برای Line Follower

• اول Kp را تنظیم کنید: Ki=0 و Kd=0 بگذارید. Kp را افزایش دهید تا ربات روی خط بماند ولی نلرزد.
• بعد Kd: لرزش را کاهش می‌دهد. آهسته افزایش دهید.
• آخر Ki: برای خطای ماندگار در پیچ‌های تند. معمولاً خیلی کوچک.

چک‌لیست تست

ویدئوهای آموزشی

منابع بیشتر

• آپارات: ربات خط‌دنبال‌کن آردوینو
• Instructables: Line Follower Robot
• Wikipedia: AGV — Autonomous Guided Vehicle