SparkFun L298で作る最シンプルなArduinoライントレースロボット

必要な部品と材料

必要な工具

• グルーガン
• ドライバー
• ライントレースロボットキット (シャーシ、モーター、ホイール含む)

  使用ソフトウェア

  • Arduino IDE

  プロジェクト概要

  ライントレースロボットはロボティクスの「Hello World」的存在です。このロボットは非常にシンプルで、初心者でも簡単に製作できます。2つのIR反射型センサーで黒線(ライン)を検出し、左右のモーターを制御してラインを追従します。

  Arduinoスケッチ

  基本的な4状態制御(前進、右折、左折、停止)を実装しています。

  /*------- 入力ピン定義 -------*/
  #define LS 2  // 左センサー
  #define RS 5  // 右センサー
  
  /*------- 出力ピン定義 -------*/
  #define LM1 11 // 左モーター制御1
  #define LM2 10 // 左モーター制御2
  #define RM1 9  // 右モーター制御1
  #define RM2 6  // 右モーター制御2
  
  void setup() {
    pinMode(LS, INPUT);
    pinMode(RS, INPUT);
    pinMode(LM1, OUTPUT);
    pinMode(LM2, OUTPUT);
    pinMode(RM1, OUTPUT);
    pinMode(RM2, OUTPUT);
  }
  
  void loop() {
    // 両センサーがライン検出せず (白地) → 前進
    if ((digitalRead(LS) == LOW) && (digitalRead(RS) == LOW)) {
      MoveForward();
    }
    // 両センサーがライン検出 (黒線上) → 停止
    if ((digitalRead(LS) == HIGH) && (digitalRead(RS) == HIGH)) {
      Stop();
    }
    // 左センサーのみ白、右センサーが黒 → 右に曲がる (左モーター前進、右停止)
    if ((digitalRead(LS) == LOW) && (digitalRead(RS) == HIGH)) {
      TurnLeft();
    }
    // 左センサーが黒、右センサーのみ白 → 左に曲がる (右モーター前進、左停止)
    if ((digitalRead(LS) == HIGH) && (digitalRead(RS) == LOW)) {
      TurnRight();
    }
  }
  
  void MoveForward() {
    analogWrite(LM1, 50); analogWrite(LM2, 0); // 左前進
    analogWrite(RM1, 50); analogWrite(RM2, 0); // 右前進
    delay(20);
  }
  
  void TurnRight() {
    analogWrite(LM1, 0);  analogWrite(LM2, 60); // 左後退
    analogWrite(RM1, 60); analogWrite(RM2, 0);  // 右前進
    delay(30);
  }
  
  void TurnLeft() {
    analogWrite(LM1, 60); analogWrite(LM2, 0);  // 左前進
    analogWrite(RM1, 0);  analogWrite(RM2, 60); // 右後退
    delay(30);
  }
  
  void Stop() {
    analogWrite(LM1, 0); analogWrite(LM2, 0);
    analogWrite(RM1, 0); analogWrite(RM2, 0);
    delay(20);
  }
  

  回路図

  

  配線のポイント

  • IRセンサー: VCC→5V, GND→GND, OUT左→D2, OUT右→D5。センサーは黒線上でHIGH、白地でLOWを出力するタイプを想定。
  • L298N: IN1→D11, IN2→D10 (左モーター), IN3→D9, IN4→D6 (右モーター)。ENA/ENBはジャンパーで常時HIGH (PWM制御はINピンで実施)。
  • 電源: モーター用電池ボックスをL298NのVCC/GNDに接続。ArduinoはUSBまたは別電源。

  動作原理と調整のコツ

  4状態の論理

  左センサー	右センサー	状態	動作
  LOW (白)	LOW (白)	ライン中央	前進
  HIGH (黒)	HIGH (黒)	ライン外れ/太線	停止
  LOW (白)	HIGH (黒)	右にはみ出し	左旋回 (右モーター後退/停止)
  HIGH (黒)	LOW (白)	左にはみ出し	右旋回 (左モーター後退/停止)

  改良のヒント

  • PID制御導入: 単純なON/OFF制御ではなく、センサー値のアナログ読み取りとPID制御でスムーズな追従が可能。
  • センサー増設: 3-5個のセンサー配列でより正確な位置検出と高速走行が可能。
  • 速度調整: analogWriteの値(50, 60等)でモーター速度を調整。バッテリー電圧低下時は値を上げる必要あり。
  • コース設計: 急カーブや分岐がある場合、停止条件(両センサーHIGH)を見直し、交差点検出ロジックを追加。
  • シャーシ剛性: フレームが歪むとセンサー高さが変わり誤動作の原因に。しっかり固定すること。

  学習ステップとしての位置づけ

  このプロジェクトは以下のスキル習得に最適です:

  1. マイコンによるGPIO制御 (入力読み取り、PWM出力)
  2. モータードライバー (Hブリッジ) の使い方
  3. フィードバック制御の基本 (センサー→判断→アクチュエーター)
  4. ロボットシャーシの機械的組み立て
  5. トラブルシューティング (配線ミス、ノイズ、電源降下等)

  このベースから、迷路解析ロボット、障害物回避ロボット、Bluetooth/スマホ制御ロボットなどへステップアップできます。

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