V4 Speed Line-Follower Roboter – Fortgeschrittenes Arduino Nano System mit Custom PCB

Benötigte Komponenten

Werkzeuge

• Lötkolben, bleifreies Lot
• Third-Hand mit Lupe
• Multitool/Schraubendreher

Projektbeschreibung

Dies ist mein zweiter Line-Follower-Roboter (Version 4). Im Gegensatz zum Vorgänger wurde die Leiterplatte mit EasyEDA entworfen – die PCB dient gleichzeitig als Chassis. Fertigung über JLCPCB: hervorragende Qualität, schneller Versand.

Sensorbestückung & Kalibrierung

8 CNY70-Sensoren werden analog an A0–A7 des Arduino Nano eingelesen. Ein Kalibrieralgorithmus normalisiert die Werte auf 0–1000 (0 = weißer Untergrund, 1000 = schwarze Linie). Aus den Sensorwerten wird eine Positionenberechnung (0–7000, links nach rechts) durchgeführt.

Regelung: PID-Algorithmus

Der Proportionalfehler P liegt zwischen -3500 (links) und +3500 (rechts). Der Algorithmus merkt sich den letzten Sensor, der die Linie sah – für Bremsmanöver und Linienwiederfindung. Ein vollständiger PID-Regler glättet die Korrekturen und hält die Spur zuverlässig.

Stromversorgung & Verbrauch

Zwei 14500 Li-Ion-Zellen (3,7V) → 7805-Regler → 5V für Logik und Motortreiber. Maximaler Stromverbrauch: ca. 200 mA.

Entwicklungsprozess

• PCB-Design in EasyEDA (mehrere Iterationen, 3D-Modelle in TinkerCAD)
• Bestückung: SMD-Bauteile löten, Motor, Sensoren, Arduino Nano aufstecken
• Code-Upload über "Code Load Mode" (Bootloader-Modus)
• Sensortest, Strecken-Test, Parameter-Tuning
• Simulation in Webots (virtuelle Testumgebung) zur Logik-Verifikation

Code

Der vollständige, kommentierte Code liegt auf GitHub:

github.com/DrakerDG/Speed-Line-Follower-Robot

Ergebnis

Der Roboter folgt der Linie schnell und präzise. Weitere Optimierungen am PID-Regler und der mechanischen Ausrichtung sind geplant.