Le capteur suiveur de ligne

• Comprendre le principe de fonctionnement d'un capteur suiveur de ligne (infrarouge).
• Savoir comment ce capteur est intégré et connecté au mBot.
• Être capable d'écrire un programme simple en blocs (mBlock) pour faire suivre une ligne noire au mBot.

Le principe de détection : la réflexion de la lumière

Le capteur suiveur de ligne du mBot fonctionne sur un principe optique simple utilisant la lumière infrarouge (IR). Il est composé de deux éléments principaux par 'œil' : une LED infrarouge qui émet un rayon lumineux invisible pour nous, et un phototransistor qui détecte la lumière réfléchie. Le principe clé est la différence de réflexion selon la couleur de la surface. Sur une surface claire (comme une feuille blanche), la majeure partie de la lumière infrarouge est réfléchie vers le capteur. Le phototransistor la détecte et envoie un signal 'haut' (valeur numérique 1 ou analogique élevée). Sur une surface sombre (comme une ligne noire tracée au feutre), la lumière est beaucoup plus absorbée. Très peu de lumière est réfléchie, le phototransistor ne détecte presque rien et envoie un signal 'bas' (valeur numérique 0 ou analogique faible). C'est cette différence de signal qui permet au robot de 'voir' la ligne. Le mBot Ranger et certains modèles ont deux capteurs (gauche et droit) côte à côte, ce qui permet une détection plus précise pour savoir si le robot est centré, dévié à gauche ou à droite.

L'intégration sur le mBot et la connexion électronique

Sur le mBot standard, le capteur suiveur de ligne est un module séparé qui se branche sur la carte mCore. Il est généralement connecté sur l'un des ports numériques étiquetés (par exemple, le port 2 ou 3). Ce module contient les deux paires LED/phototransistor dont nous avons parlé. La carte mCore fournit l'alimentation électrique (5V et la masse GND) au module et reçoit en retour les signaux de mesure. Dans l'environnement de programmation mBlock (basé sur Scratch), nous accédons à ces signaux via des blocs spécifiques de la catégorie 'Robots' > 'mBot'. Le bloc le plus courant est 'valeur du capteur de ligne [port] [gauche/droit]'. Ce bloc renvoie une valeur numérique, souvent 0 (noir/détecté) ou 1 (blanc/non détecté), selon la configuration. Il est crucial de bien calibrer le capteur pour la surface utilisée. Parfois, la lumière ambiante (comme le soleil) peut contenir des infrarouges et perturber la mesure. C'est pourquoi le capteur est souvent placé près du sol et parfois protégé par un cache pour éviter les interférences.

La logique de programmation pour le suivi

Pour que le robot suive une ligne noire sur fond blanc, il faut programmer une boucle infinie (répéter indéfiniment) qui interroge en permanence l'état des deux capteurs et qui commande les moteurs en conséquence. C'est un algorithme de décision simple. Prenons l'exemple d'une ligne noire à suivre avec un capteur à deux 'yeux'. Si les deux capteurs voient du blanc, le robot est complètement sorti de la ligne : il doit peut-être tourner pour la retrouver (logique plus avancée). Si seul le capteur de gauche détecte le noir (valeur 0), cela signifie que la ligne est sous le capteur gauche : le robot doit donc tourner à GAUCHE (en ralentissant ou arrêtant la roue gauche) pour recentrer la ligne. Inversement, si seul le capteur de droit détecte le noir, le robot doit tourner à DROITE. Si les deux capteurs détectent le noir, le robot est parfaitement centré sur la ligne : il doit donc avancer TOUT DROIT en faisant tourner les deux moteurs à la même vitesse. Cette logique de base (si...sinon si...sinon) est au cœur de la programmation du suivi de ligne et peut être affinée pour des virages plus serrés ou des trajectoires plus complexes.

Applications pratiques et défis

Maintenant, passons à la pratique ! Votre mission sera de programmer votre mBot pour qu'il suive un parcours en forme de circuit fermé tracé au ruban adhésif noir sur un fond blanc. Vous devrez d'abord brancher correctement le module, puis écrire le programme en blocs dans mBlock en utilisant la logique expliquée. Un défi classique est de réussir un virage en épingle à cheveux : il faudra peut-être ajuster les vitesses de rotation des moteurs dans vos blocs de commande. Une autre application concrète est la simulation d'un système de transport automatique dans une usine, où le robot suivrait une piste prédéfinie pour déplacer des objets. Vous pouvez aussi imaginer un robot nettoyeur qui suit le bord d'une pièce (une ligne sombre contre le mur). En testant votre programme, observez ce qui se passe si la ligne est trop fine ou si l'éclairage change : vous constaterez les limites du capteur et l'importance d'un circuit bien contrasté.