Návrh a realizace mobilního robotu pro soutěž Sledovač čáry

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací mobilního robota určeného pro účast v soutěži Sledovač čáry. Hlavním cílem je vytvoření autonomního systému schopného sledovat vyznačenou trasu a optimalizovat rychlost s ohledem na dosažený čas. V teoretické části je provedena analýza existujících řešení, rešerše řídicích algoritmů a popsán teoretický základ klíčových součástek. V prak- tické části je popsán návrh vlastní PCB desky v programu Autodesk Fusion, mechanické komponenty zhotovené technologií 3D tisku a implementace řídicího algoritmu na platformě ESP32. Zásadní částí realizace je implementace kaskádního PID řízení, které kombinuje vnější smyčku regulace polohy čáry se vnitřní smyčkou regulace rychlosti motorů využívající zpětnou vazbu z Hallových enkodérů. Kvalita regulátoru rychlosti byla vyhodnocena pomocí kritéria ITAE při analýze odezvy na jednot- kový skok. Funkčnost robota byla ověřena testováním na zkušební trati a jsou navrženy možnosti budoucího vylepšení.

This Bachelor’s thesis focuses on the design and implementation of a mobile robot intended for the Line Follower competition. The main objective is to create an autonomous system capable of accurately tracking a marked path while optimizing speed with respect to competition time. The theoretical section includes an analysis of existing solutions, a review of control algorithms, and a description of the theoretical background of key components. The practical part details the design of a custom PCB in Autodesk Fusion, mechanically 3D-printed components, and the implementation of the control algorithm on the ESP32 platform. A key component of the implementation is a cascaded PID control system combining an outer position control loop with an inner motor speed control loop utilizing Hall encoder feedback. The quality of the speed controller was evaluated using the ITAE criterion through step response analysis. The robot’s functionality was verified through testing on a custom track and suggestions for future improvements are proposed.