Robô seguidor de linha (preto e branco) com Arduino, com um extra: um sensor de cor lê marcadores coloridos na pista e o robô muda de comportamento conforme a cor encontrada.
| Cor do marcador | Ação do robô |
|---|---|
| 🟥 Vermelho | vira para a direita |
| 🟩 Verde | vira para a esquerda |
| 🟦 Azul | para por alguns segundos e depois segue |
Projeto feito durante a faculdade. Este repositório reúne o código final organizado, as fotos e os vídeos da evolução do robô, para servir de registro e de ponto de partida para quem quiser montar o seu.
- O que é um robô segue linha?
- O que este projeto faz
- Veja funcionando
- Primeira montagem
- Hardware
- Como o código funciona
- Como usar
- Estrutura do repositório
- Ideias para evoluir
É um robô móvel autônomo que percorre um caminho desenhado no chão, normalmente uma linha preta sobre fundo branco. É um dos projetos mais clássicos para quem está começando em robótica e um tipo comum de competição (como a OBR, a Olimpíada Brasileira de Robótica).
O princípio é simples:
- Sensores infravermelhos (IR) ficam na frente do robô, apontados para o chão. Cada um tem um emissor (LED IR) e um receptor (fototransistor).
- A superfície branca reflete bastante luz IR e a preta absorve. Assim, a leitura analógica de cada sensor diz se ele está em cima da linha ou não.
- Com dois sensores, um de cada lado da linha, o robô sabe para onde corrigir:
| Sensor esquerdo | Sensor direito | Situação | O que fazer |
|---|---|---|---|
| branco | branco | linha está no meio | seguir reto |
| preto | branco | linha escapando pela esquerda | virar para a esquerda |
| branco | preto | linha escapando pela direita | virar para a direita |
| preto | preto | cruzamento ou marcador | decidir (aqui entra o sensor de cor) |
Para virar, basta desacelerar ou parar uma das rodas (tração diferencial): o robô gira para o lado da roda mais lenta.
Além de seguir a linha, o robô tem um sensor de cor TCS3200 montado entre os sensores IR. Quando os dois sensores IR enxergam "preto" ao mesmo tempo, o robô está sobre um marcador ou cruzamento. Ele então:
- dá uma ré curta para frear e parar exatamente em cima do marcador;
- lê a cor com o TCS3200;
- executa a ação:
- vermelho: gira no próprio eixo para a esquerda e avança para sair do marcador;
- verde: gira para a direita e avança;
- azul: para por 3 segundos e depois segue em frente;
- nenhuma cor (cruzamento preto comum): segue em frente.
Out/2018: pista com marcadores vermelho, verde e azul |
 Out/2018: seguindo uma pista com curvas |
 Out/2018: atalho com marcadores verde e vermelho |
 Out/2018: mais testes na mesma pista (3x mais rápido) |
Primeira versão em um chassi de acrílico 2WD com motores amarelos de redução, Arduino, ponte H e dois sensores IR na frente. Uma roda boba (caster) atrás dá o terceiro ponto de apoio, e a chave liga/desliga fica embaixo do chassi. A primeira pista era uma linha de fita isolante sobre papel.
 |
 |
 |
 |
 Primeiros testes seguindo a linha |
|
O robô ganhou uma "carroceria" de papel: primeiro um desenho à mão, depois um molde impresso e montado em papel branco. Em seguida veio a versão personalizada, inspirada no Relâmpago McQueen (aqui, "Relâmpago Marquinhos", nº 12). Os moldes para imprimir estão em docs/carroceria/ (laterais + tira de 14 × 41,45 cm com frente, capô, janela, teto e traseira).
 Desenho à mão |
 Molde impresso |
 Carroceria branca montada |
 Versão McQueen |
 |
 |
Moldes da carroceria: McQueen e versão em branco para personalizar |
||
 Com a carroceria branca |
 Com a carroceria McQueen |
Entrou o sensor de cor TCS3200 e a pista ficou mais difícil: cruzamentos, marcadores verdes e vermelhos, "oito", zigue-zague e trechos tracejados, no estilo das pistas de competição. Desta fase são os códigos 2017-10_Robo.ino, só com o seguidor de linha (a lógica de cores ainda estava comentada), e 2017-10_Robo_Cor.ino, que já virava ao ver vermelho ou verde.
 Set/2017: marcadores nos cruzamentos |
 Set/2017: pista completa (3x) |
 Out/2017: pista completa vista de cima |
O robô foi reconstruído: placa própria para os sensores IR (LED emissor azul + receptor preto), placa de ligação com conectores identificados, ponte H com dissipador, sensor de cor TCS3200 numa posição nova e encoders nas rodas (ligados aos pinos 2 e 3, mas sem uso na lógica final). Com a pinagem nova surgiu o código 2018_seguidor3.ino, a última versão, que deu origem ao código atual.
 Sensores IR |
 Sensor de cor TCS3200 |
 Fiação e ponte H |
 Placa de conexões |
 |
 |
 |
 |
Testes finais na pista com marcadores vermelho, verde e azul (GIFs em Veja funcionando) e apresentação do robô em um evento.
O seguidor3.ino é a versão mais recente (pinagem do robô de 2018 e lógica de marcadores mais completa) e foi refatorado em src/segue_linha/segue_linha.ino. As versões antigas ficaram em src/historico/ como registro.
- Arduino Uno (ou compatível)
- Chassi 2WD (acrílico) com 2 motores DC com redução, rodas e roda boba
- Ponte H dupla (ex.: L298N), controlada por 4 pinos PWM
- 2 sensores IR de reflexão (LED IR + fototransistor), saída analógica
- Sensor de cor TCS3200 (GY-31)
- Bateria e chave liga/desliga
| Componente | Sinal | Pino Arduino |
|---|---|---|
| Motor esquerdo | frente / ré | 11 / 10 |
| Motor direito | frente / ré | 6 / 5 |
| Sensor IR direito | analógico | A0 |
| Sensor IR esquerdo | analógico | A1 |
| TCS3200 | S0 / S1 | 4 / 7 |
| TCS3200 | S2 / S3 | 8 / 12 |
| TCS3200 | OUT | 13 |
| Encoders (opcional, não usados) | esquerdo / direito | 2 / 3 |
Atenção: no
seguidor3.inooriginal, o sensor em A0 se chamava "esquerdo", mas pela reação dos motores ele estava montado do lado direito do robô. O código novo usa o nome correto. Se o seu robô fugir da linha em vez de corrigir, troqueSENSOR_DIREITOeSENSOR_ESQUERDOno topo do sketch.
flowchart TD
A[Lê os 2 sensores IR] --> B{Esquerdo e direito<br>veem preto?}
B -- os dois --> M[Ré curta e para]
M --> C{Lê a cor}
C -- vermelho --> L[Gira para a esquerda<br>e avança]
C -- verde --> R[Gira para a direita<br>e avança]
C -- azul --> P[Para 3 s e avança]
C -- nenhuma --> F[Avança, cruzamento comum]
B -- só o direito --> D[Corrige para a direita]
B -- só o esquerdo --> E[Corrige para a esquerda]
B -- nenhum --> S[Segue reto]
Pontos principais do segue_linha.ino:
- Todos os ajustes ficam no topo do arquivo: pinos, velocidades, tempos e limiares. Não precisa mexer na lógica para calibrar.
motores(velE, velD)controla as duas rodas com um único comando: valor positivo é frente, negativo é ré, zero é parado.- Correção em pulsos: quando a linha escapa para um lado, só a roda do lado oposto gira por 40 ms. Ao trocar de lado, o robô freia e espera um pouco antes de corrigir. Isso evita o zigue-zague com motores rápidos e sensores simples.
- Sensor de cor: o TCS3200 gera uma onda quadrada, e quanto menor a largura do pulso, mais daquela cor. Cada canal (R, G, B) é lido 3 vezes e é feita a média. Uma cor só vale se for o menor dos três canais e estiver abaixo do seu limiar, porque o preto dá valores altos em todos. As leituras têm timeout, para o robô não travar se o sensor desconectar.
- Modo DEBUG: com
#define DEBUG 1, as leituras dos sensores IR, os valores R/G/B e a cor reconhecida aparecem no Monitor Serial.
- Pinos, velocidades e tempos viraram constantes com nome, em um só lugar.
- O código repetido de
analogWritevirou as funçõesmotores(),corrigir(),girar()eatravessar(). - Marcador azul implementado (antes o bloco estava vazio): para 3 s e segue.
- Cruzamento sem cor: o robô agora avança. Antes ficava dando ré curta em loop.
- Correção de bug: na manobra do vermelho, o pino de ré do motor esquerdo continuava ligado durante o avanço, então o robô fazia uma curva em vez de seguir reto. Com
motores()isso não acontece mais. - Limiar também para verde e azul, para que o preto de um cruzamento não seja lido como azul.
- Removidos código morto e variáveis sem uso (encoders,
vel, trechos comentados).
-
Instale a Arduino IDE (ou o
arduino-cli). -
Abra
src/segue_linha/segue_linha.ino, selecione a placa Arduino Uno e a porta, e faça o upload.Pelo terminal:
arduino-cli core install arduino:avr arduino-cli compile -b arduino:avr:uno src/segue_linha arduino-cli upload -b arduino:avr:uno -p /dev/ttyUSB0 src/segue_linha
-
Calibre (cada robô, sensor e iluminação é diferente):
- Mude para
#define DEBUG 1, faça o upload e abra o Monitor Serial em 9600 baud. - Coloque cada sensor IR sobre o branco e sobre o preto e escolha um
LIMIAR_PRETOentre os dois valores. - Coloque o sensor de cor sobre cada marcador (vermelho, verde, azul) e sobre o preto, e ajuste
LIMIAR_VERMELHO,LIMIAR_VERDEeLIMIAR_AZUL. Só o vermelho veio calibrado do código original. - Volte para
#define DEBUG 0, porque a leitura de cor a cada ciclo deixa o robô lento.
- Mude para
-
Ajuste
VEL_*eTEMPO_*até o robô fazer as curvas sem sair da linha.
- Fundo branco fosco (papel, lona ou MDF branco) e fita isolante preta de 18–20 mm.
- Marcadores: quadrados de papel colorido (vermelho, verde, azul) um pouco mais largos que a linha, para que os dois sensores IR fiquem sobre ele ao mesmo tempo.
- Evite luz forte direta: ela atrapalha tanto os sensores IR quanto o de cor.
.
├── src/
│ ├── segue_linha/
│ │ └── segue_linha.ino # código final (use este)
│ └── historico/ # versões originais, só como registro
│ ├── 2017-10_Robo.ino
│ ├── 2017-10_Robo_Cor.ino
│ └── 2018_seguidor3.ino
└── docs/
├── fotos/ # fotos da montagem (2017–2018)
├── gifs/ # vídeos convertidos para o README
├── videos/ # vídeos originais (.mp4)
└── carroceria/ # moldes da carroceria para imprimir
- Controle PID com 3 a 5 sensores (ou uma barra QTR-8) para curvas suaves e mais velocidade, sem as pausas atuais.
- Usar os encoders que já estavam no robô para fazer giros com ângulo exato em vez de giros por tempo.
- Trocar os
delay()por uma máquina de estados commillis(), para que o robô continue lendo os sensores durante as manobras. - Desvio de obstáculo com um sensor ultrassônico (HC-SR04).