ربات مسیر یاب یا همان تعقیب کننده خط که به انگلیسی به آن Line follower robot می‌گویند؛ در واقع یک ربات را نشان می‌دهد که می‌تواند دنباله یک خط پررنگ با کنتراست بالا روی پس زمینه روشن یا برعکس (به طور مثال خط سیاه در پس زمینه سفید، یا خط سفید در پس زمینه سیاه) را دنبال کند. این ربات قادر است مسیر خاصی را شناسایی کرده و آن را پیش ببرد؛ البته این خطوط باید مشخص بوده و دارای عرض قابل قبولی باشند. در این مطلب قصد داریم در مورد این ربات‌های ساده اما در عین حال جذاب حرف بزنیم. ربات‌های مسیر یاب به صورت پیشرفته‌تری نیز تولید می‌شوند و از مدل‌های بسیار ساده و تا مدل‌های پیشرفته را به خود اختصاص داده‌اند و دارای کاربردهای بسیار زیادی در بخش خانگی، صنعتی، پزشکی و … می‌باشند.

ربات مسیریاب چیست؟

ربات مسیریاب، رباتی است که می‌تواند خطوط را تشخیص داده و آن‌ها را دنبال کند و هر زمان که خطوط تغییر مسیر دادند، ربات مسیریاب نیز مسیر خود را همراه با خطوط تغییر می‌دهد. معمولا این نوع ربات‌ها، ساده ترین نوع ربات‌های شناخته شده هستند و انتخاب بسیار مناسبی برای افراد تازه کار و علاقه مندان به یادگیری رباتیک است. ساخت این نوع ربات علاوه بر اینکه بسیار جالب و سرگرم کننده است، باعث می‌شود تا مهارت‌های برنامه نویسی و الکترونیک شما افزایش پیدا کند.

شما می‌توانید یک ربات مسیریاب ساده بسازید که خطوط مشکی یا سفید رسم شده روی زمین را دنبال کند یا اینکه می‌توانید ربات پیشرفته‌تری طراحی کنید که خطوط با رنگ‌های مختلف را شناسایی کند و فقط یک رنگ خاص را دنبال کند. بدون در نظر گرفتن اینکه قصد ساخت کدام نمونه ربات مسیریاب را دارید، تمام این ربات‌ها دارای ویژگی‌های مشترکی هستند. این ربات‌های هوشمند همگی از چرخ یا شنی و از دو موتور یا بیشتر برای سیستم حرکتی و از سنسور‌ها برای تشخیص خطوط استفاده می‌کنند. همه‌ی این ربات‌ها برای استحکام، دارای شاسی هستند و از یک برد الکترونیکی به عنوان مغز متفکر ربات استفاده می‌کنند.

ربات مسیریاب ماموریت ساده ای دارد،  “دنبال کردن خطوط “. این ربات‌ها را می‌توان با کمترین منابع ساخت و نیازی به مهارت‌های الکترونیکی و برنامه نویسی بالا برای ساخت این نوع ربات وجود ندارد.

کاربرد ربات مسیریاب

یکی از کاربرد‌های عمده این ربات، حمل‌و‌نقل وسایل و کالاهای مختلف در کارخانجات، بیمارستان‌ها، فروشگاه‌ها، کتابخانه‌ها وغیره می‌باشد.
ربات مسیریاب تا حدی قادر به انجام وظیفه کتاب‌داری کتابخانه‌ها می‌باشد. به این صورت که بعد از دادن کد کتاب، ربات با دنبال کردن مسیری که کد، آن را تعیین می‌کند، به محلی که کتاب در آن قرار گرفته می‌رود و کتاب را برداشته و به نزد ما می‌آورد.

از این ربات در کارخانه‌ها برای جابه‌جا کردن ابزار و سامان‌دهی وسایل مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال در آمازون برای جا‌به‌جا‌یی وسایل مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اجزا یک ربات مسیر یاب

بک ربات مسیر یاب یا دنبال کننده خط، دارای ۴ بخش اصلی است؛ بدنه ربات همان چیزی است که شما آن را مشاهده می‌کنید؛ چرخ‌ها ربات را به حرکت در می‌آورند؛ موتور و سنسورها نیز محرک ربات هستند. این ۴ جز در کنار هم می‌توانند یک ربات مسیر یاب ساده را به وجود بیاورند.

• بدنه ربات

با توجه به اینکه ربات را به چه منظور و برای چه کاری می‌سازید؛ بدنه می‌تواند از مواد مختلفی ساخته شود. شما باید به نکاتی مانند قیمت مواد، میزان مقاومت و انعطاف پذیری آن‌ها دقت کنید. به طور مثال برای ساخت ربات‌های مسیریاب ابتدایی برای مدارس و یا پروژه‌های درسی می‌توانید از آلومینیوم یا پلاستیک فشرده استفاده نمایید.

• چرخ‌ها

جنس چرخ‌ها نیز اهمیت دارد و باید به گونه‌ای انتخاب شود که با سطح اصطکاک ایجاد کرده و میزان اشتباه در آن کاهش یابد؛ در نتیجه در طول مسیر بتواند با تعادل حرکت کرده و واژگون نشود. اندازه چرخ نیز باید اصولی و طبق اندازه بدنه ربات انتخاب شود تا ربات را در طول حرکت سرنگون نسازد.

• سنسور

سنسورها نیز در زیر ربات نصب شده و با عملکرد خود می‌تواند مسیر درست را به ربات نشان دهند.

• موتور

موتور این ربات‌ها مسئله دیگری است که باید به آن دقت شود؛ موتورها باید انرژی را به حرکت مکانیکی تبدیل کرده و ربات را رو به جلو حرکت دهند. موتورهای دی سی و ای سی نمونه‌های رایجی از این موتورها هستند که برای استفاده در ربات‌های مسیر یاب مناسب می‌باشند.

ساخت ربات مسیریاب

ساخت ربات مسیریاب کاری نسبتا ساده می‌باشد، برای ساخت ربات شما نیاز به دانش برنامه نویسی برای پردازنده و رباتیک برای ساخت قسمت متحرک دارید، شما همچنین باید طریقه کار با سنسور‌ها را بدانید. برای ساختن یک ربات باید آشنایی مقدماتی با ۳ رشته مکانیک ، برنامه نویسی و الکترونیک آشنایی داشته باشیم. البته نیازی نیست در تمامی این رشته‌ها خود تسلط داشته باشیم چنانچه شما عضو یک تیم هستید هریک از اعضای تیم باید در مهارت خود تسلط داشته باشند تا شما به نتیجه دلخواه و ایده آل خود برسید. “البته برای ربات‌های ساده احتیاج به یک تیم و مهارت بالا نیست”.

روش کار ربات مسیر یاب

بعد از طراحی و ساخت این رباط که به صورت اصول مکانیکی، برنامه نویسی و الکترونیک انجام می‌شود؛ برای حرکت این ربات به یک زمینه روشن به رنگ مثلاً سفید و یک خط تیره به رنگ (به طور مثال مشکی) نیاز دارید. همانطور که در ابتدا اشاره شد عرض این خط نیز اهمیت دارد و باید حداقل دو سانتی متر باشد تا ربات بتواند آن را تشخیص دهد. طول خط و میزان پیچ و تاب‌هایی که در مسیر با آن مواجه می‌شود محدودیت خاصی ندارد.

همانطور که در ابتدا اشاره شد این ربات‌ها از دو طریق نور و مادون قرمز کار می‌کنند. در ابتدا با کار سنسور تابش نور آشنا شوید. همه ما می دانیم وقتی به جسم روشنی نور بتابانیم؛ مقدار زیادی نور از آن عبور کرده و مقداری کمی از آن نور جذب می‌شود؛ در مقابل با تابش نور به جسم تیره، بر عکس این موضوع اتفاق می افتد؛ در نتیجه مقداری زیادی نور جذب شده و تنها مقدار کمی از آن عبور داده می‌شود.

بنابراین این روش می‌تواند رنگ تیره را از روشن تشخیص دهد. وقتی ربات شما در حال حرکت روی زمینه سفید با خط‌های سیاه است؛ می‌تواند با یک منبع نور را به آن بتاباند و توسط سنسورهایی که در ربات تعبیه شده؛ مقدار بازگشت از نور را اندازه بگیرد. در این صورت خط مشکی روی پس زمینه سفید را تشخیص داده و به سادگی می‌تواند خط را دنبال کند و از تمام پیچ و خم‌های مربوط به آن عبور کرده و به مقصد برسد. در واقع این گیرنده و فرستنده نور که در ربات تعبیه شده؛ می‌تواند مسیر را تشخیص داده و حرکت کند.

الگوریتم مسیر‌یابی

الگوریتم مسیر‌یابی باید طوری نوشته شود تا ربات بتواند هرگونه مسیری را، با هر اندازه پیچ و خم دنبال کند، به‌طوری که خطای آن مینیمم باشد. تجربه نشان می‌دهد که بهترین روش برای یافتن و دنبال کردن مسیر، استفاده از ۵ سنسور است. البته با استفاده از حداقل ۲ سنسور نیز می‌توان ربات مسیریاب ساخت، ولی قضیه دو دوتا ۴ تاست! یعنی با کم کردن سنسور ضریب اطمینان ربات نیز کاهش می‌یابد. وظیفه سنسورهای ۱ و ۲ تشخیص پیچ‌های مسیر و سنسور ۳ مقدار چرخش ربات به جهات مختلف را تعیین می‌کند .

مرکز آموزشی و کارآفرینی خوارزمی در مسیر یادگیری مهارت های حرفه ای، پیشرفت شغلی، کارآفرینی و توسعه کسب و کار با بهره مندی از دانش و تجربه اساتید متخصص و دارا بودن کادری مجرب در کنار فراهم آوردن محیطی پویا با امکانات روز آموزشی، با افتخار در کنار شما خواهد بود. امیدواریم بتوانیم نقش و سهمی موثر در آینده، جایگاه شغلی و اجتماعی شما مردم کشور عزیزمان ایران داشته باشیم و رسالت اجتماعی خود را به نحو احسن ایفا نماییم.