مقدمه

بر روی زمین خطی سیاه رنگ متمایز از زمینه روشن تصور کنید . پهنای این خط در حدود دو سانتی متر و طول انرا نامحدودبا پیچ وخمهای فراوان تصورکنید تئوری میگوید وقتی نور به جسمی کدر یا سیاه رنگ برخورد می کند قسمت بیشتری از نورجذب ان می شود و مقدار کمی از ان باز تابیده میشود و وقتی نور به جسمی روشن و سفید بتابد قسمت زیادی از نور را باز می تاباند و قسمت کمی را جذب می کند پس میتوان سفید یا سیاه بودن دو جسم را با اندازه گیری نوربازتابیده شده ازان حدس زد کافی است یک منبع نورانی داشته باشیم که نور رابه طرف جسم مورد نظر بتاباند ودرهمان حال یک سنسورنوری میزان نور بازتابش را اندازه گیری کند مطمئنا برای دو جسم با رنگهای مختلف یا دو جسم سفید وسیاه میزان باز تابش متفاوت ثبت خواهد شد.

انجام ازمایش بالا درتاریکی ممکن است به نتایج خوبی منجر شود اما در محیطی مثل محیط اتاق انواع و اقسام منابع نوری را داریم .همچنین باید در نظر داشته باشیم که سنسورنوری مابرروی روباتی قرار دارد که همواره در حال حرکت است و نسبت به منابع نوری در اتاق درزاویه های تاریک و روشن واقع میشود اگر محیط با لامپهای فلورسنت روشن میشود.

الگوریتم تعقیب خط در یک ربات مسیریاب

ربات مسیریاب ساده باید قادر باشد یک خط مشکی رنگ به پهنای تقریبی 2 سانتی‌متر را در یک زمینه‌ی سفید دنبال کند. البته در ربات‌های مسیریاب حرفه‌ای بحث خیلی پیچیده‌تر شده و ربات‌ها باید قادر باشند حتی در بخش‌هایی از زمین مسابقه خط سفید رنگ را در زمینه‌ی سیاه دنبال کنند.

جسم سفید نور تابیده شده به خود را بازتاب می‌کند و جسم سیاه رنگ بیشتر نور تابیده شده به خود را جذب کرده و بازتاب نمی‌کند. ما هم با استفاده از همین خاصیت و به کمک گیرنده فرستنده‌های نوری خود می‌توانیم خط سیاه را در کف زمینه‌ی سفید تشخیص دهیم. به این صورت که ما یک جفتِ گیرنده فرستنده گیرنده‌ی نوری را در کنار هم قرار می‌دهیم، با مدارهای راه‌انداز، فرستنده، نور را به کف زمین می‌تاباند و گیرنده با توجه به تغییرات نور دریافتی از کف زمین، می‌تواند خط سیاه را پیدا کند. به شکل نگاه کنید. (دید از بالا)

بر روی بدنه‌ی ربات 2 سنسور به گونه‌‌ای تعبیه شده است که وقتی ربات دقیقاً بر روی خط قرار می‌‌گیرد سنسورها در 2 طرف خط مشکی رنگ قرار گیرند. زمانی که ربات را فعال می‌کنیم هر 2 چرخ ربات شروع به چرخیدن به سمت جلو می‌کنند. ربات به سمت جلو حرکت می‌کند تا زمانی که مانند شکل ربات به پیچ اول برسد و سنسور سمت راست آن بر روی خط مشکی قرار گیرد، حال ربات باید به صورت خودکار موتور سمت راست خود را خاموش کند تا با چرخش موتور سمت چپ، ربات به دور خود بچرخد و از مسیر منحرف نشود. پس الگوریتم حرکت ربات به این صورت است که سنسور هر سمت بر روی خط قرار بگیرد، موتور همان سمت متوقف می‌شود تا ربات به مسیر اصلی باز گردد.
اما مشکلی که در اینجا مطرح می‌شود این است که اگر ربات با سرعت زیادی حرکت کند و قادر نباشد سر پیچ بطور کامل پیچ را دنبال کند و از خط خارج شود دیگر راهی برای بازگشت به مسیر اصلی وجود ندارد.
برای حل این مشکل به هر طرف، چند سنسور دیگر اضافه می‌کنیم تا اگر سنسور اول از خط خارج شد، سنسورهای بعدی بتوانند خط را دنبال کنند.