T A D Q I Q O T L A R
jahon ilmiy – metodik jurnali
https://scientific-jl.com
59-son_4-to’plam_Aprel-2025
241
ISSN:3030-3613
ARDUINO VA INFRAQIZIL SENSORLAR ASOSIDAGI AVTONOM
CHIZIQQA ERGASHUVCHI ROBOT
Ziyamuxammedova U.A., Turobjonov S.B., Djaxangerov T.S.
Annotatsiya:
Ushbu maqolada Arduino Uno mikrokontrolleridan foydalangan
holda avtonom chiziqqa ergashuvchi robotning dizayni, ishlab chiqilishi va baholanishi
batafsil yoritilgan. Robot oldindan belgilangan chiziq bo‘ylab harakatlanadi; bunda u
yo‘lni aniqlash uchun infraqizil (IR) sensorlardan va motorlarni boshqarish uchun
proporsional-integral-differentsial (PID) nazorat algoritmidan foydalanadi. Robotning
apparat qismi Arduino Uno, IR sensorlar, doimiy tok (DC) motorlari va ixcham
shassisga o‘rnatilgan L298N motor drayveridan iborat. Arduino IDE muhitida ishlab
chiqilgan dasturiy ta’minot sensor ma’lumotlarini qayta ishlaydi, robotning
belgilangan yo‘l va joriy holati o‘rtasidagi xatolikni hisoblaydi va PID algoritmi
yordamida uni minimallashtiradi. Turli yo‘l shakllarida o‘tkazilgan keng qamrovli
tajribalar robotning chiziq bo‘ylab harakatlanishda yuqori aniqlik va barqarorlikka ega
ekanligini ko‘rsatdi. PID kontrolleri tomonidan motor tezliklarining dinamik
moslanishi robotga murakkab yo‘nalishlarni samarali bosib o‘tishga imkon berdi va
an’anaviy chegaraviy usullarga nisbatan ustunlikni namoyish etdi. Ushbu tadqiqot
robotning avtomatlashtirilgan boshqaruvli transport vositalari (AGV), sanoat
avtomatizatsiyasi va ta’limiy vositalardagi qo‘llanilish imkoniyatlarini yoritib beradi.
Tadqiqot natijalari chiziq bo‘ylab harakatlanuvchi robotlar samaradorligini oshirishda
PID boshqaruv tizimining yuqori samara berishini tasdiqlaydi va bu yo‘nalishda
kelgusidagi innovatsiyalar uchun zamin yaratadi.
Kalit
:so‘zlar: Arduino Uno, qora chiziq, IR (infraqizil) sensorlar
Masalaning qo‘yilishi:
Chiziqqa ergashuvchi robotlar robototexnikada muhim
o‘rin tutadi; ular sanoat avtomatizatsiyasi, ombor logistikasi hamda ta’lim kabi
sohalarda keng qo‘llaniladi. Bunday robotlar yer sathida ko‘rinadigan yoki
ko‘rinmaydigan chiziq bilan belgilangan yo‘l bo‘ylab avtonom ravishda harakatlanadi.
Chiziq bo‘ylab aniq harakatlanish avtomatlashtirilgan yo‘naltiruvchi transport
vositalari (AGV) va tartiblangan muhitda ishlovchi xizmat robotlari kabi vazifalar
uchun juda muhim hisoblanadi. Ushbu loyihaning maqsadi Arduino Uno
mikrokontrolleri yordamida yuqori samaradorlikka ega chiziqqa ergashuvchi robotni
loyihalash va yaratishdan iborat. Ko‘p qirraliligi va kuchli hamjamiyat ko‘magiga ega
bo‘lgani bois tanlangan Arduino Uno infraqizil (IR) sensorlar va motor drayveri bilan
birgalikda robot apparat qismining asosini tashkil etadi. Loyiha doirasida IR sensorlar
chiziqni aniqlaydi, proporsional-integral-differentsial (PID) boshqaruv algoritmi esa
yo‘nalishni aniqlik bilan kuzatib borish uchun motor tezligini moslab turadi. PID
T A D Q I Q O T L A R
jahon ilmiy – metodik jurnali
https://scientific-jl.com
59-son_4-to’plam_Aprel-2025
242
ISSN:3030-3613
kontroller oddiylik va samaradorlikni muvozanatlab, robotning silliq harakatlanishini
ta’minlaydi. Ushbu maqolada apparat qismlarni yig‘ishdan boshlab dasturiy ta’minotni
ishlab chiqishgacha bo‘lgan butun rivojlantirish jarayoni yoritilgan. Shuningdek, unda
robotning turli yo‘l konfiguratsiyalaridagi ishlashini namoyish etuvchi tajriba natijalari
taqdim etilgan. Ushbu tadqiqot ishonchli chiziq kuzatuvchi robot dizaynini namoyish
etish orqali robototexnika sohasidagi yutuqlarga hissa qo‘shadi va avtonom navigatsiya
bo‘yicha kelgusi innovatsiyalar uchun zamin hozirlaydi. An’anaviy chiziq kuzatuvchi
robotlar chiziqni aniqlash uchun chegaraviy qiymatlarga asoslangan usullardan
foydalanadi; bunda sensorlar yorug‘lik qaytarilishidagi o‘zgarishlarni sezadi va
belgilangan chegaraviy qiymatlar oshilganda oldindan belgilangan javob choralarini
ishga tushiradi. Bu usullarni amalga oshirish juda sodda bo‘lib, robot harakatini
oldindan o‘rnatilgan chegara qiymatlariga asoslanib moslashtiradi. Biroq, bunday
yondashuvlar ko‘pincha aniqlik va ishonchlilik borasida muammolarga duch keladi,
ayniqsa yorug‘lik sharoiti va yer sirtining tuzilishi o‘zgaruvchan bo‘lgan muhitlarda.
Chegaraviy qaror qabul qilishning ikkilik tabiati robotning harakatini beqaror qilishi
mumkin, natijada robot tez-tez belgilangan yo‘ldan chiqib ketadi. Shunday qilib,
bunday usullar murakkabroq yo‘llar va muhitlarda qo‘llash uchun cheklangan bo‘ladi.
Ilg‘or boshqaruv strategiyalari
Chiziq kuzatuvchi robotlar dizaynidagi so‘nggi tadqiqotlar noaniq mantiq va
sun’iy neyron tarmoqlar kabi ilg‘or boshqaruv strategiyalarini qo‘llashga qaratilgan.
Noaniq mantiq tizimlari kirish va chiqish ma’lumotlarining aniq bo‘lmagan holatlariga
ham yo‘l qo‘ygan holda insonning qaror qabul qilish jarayonlarini taqlid qiladi — bu
esa robotlarga noaniq muhitlarda yanada dinamik harakatlanish imkonini beradi.
Neyron tarmoqlar esa mashinaviy o‘qitish algoritmlaridan foydalanib, vaqt o‘tishi
bilan tajriba asosida o‘z ishlashini moslashtiradi va takomillashtiradi. Bu ilg‘or
boshqaruv strategiyalari an’anaviy usullarga nisbatan yuqori samaradorlik va
moslashuvchanlikni ta’minlaydi. Biroq, ularni samarali joriy etish katta hajmdagi
nozik sozlash ishlarini va katta hisoblash resurslarini talab etadi — maxsus
mutaxassislik bilimlari va yetarli hisoblash quvvatisiz bunday tizimlarni amalda
qo‘llash qiyin.
PID boshqaruv yondashuvi
PID
(proporsional-integral-differentsial)
boshqaruv
yondashuvi
chiziq
kuzatuvchi robotlar uchun keng qo‘llaniladigan usullardan biridir. U robotning
belgilangan yo‘l va joriy holati o‘rtasidagi farqdan kelib chiqadigan xatolik signalini
uzluksiz hisoblab borish orqali ishlaydi. So‘ngra PID kontroller ushbu xatoni
minimallashtirish maqsadida proporsional, integral va differentsial boshqaruv
ta’sirlarini qo‘llash orqali robot harakatini moslashtiradi. PID boshqaruv muvozanatli
yondashuvni ta’minlab, robotning harakatini silliq va aniq ushlab turadi, shu bilan
birga uni amalga oshirish va sozlash nisbatan sodda. Bu tizim chiziqni aniqlash
T A D Q I Q O T L A R
jahon ilmiy – metodik jurnali
https://scientific-jl.com
59-son_4-to’plam_Aprel-2025
243
ISSN:3030-3613
jarayoni hamda atrof-muhit sharoitlaridagi o‘zgarishlarga samarali moslasha oladi,
shuning uchun real vaqt rejimidagi chiziq kuzatish kabi ilovalar uchun mos keladi.
Bundan tashqari, PID boshqaruv robot harakatining barqarorligini ta’minlab,
tebranishlarni minimallashtiradi va yo‘lni aniq kuzatishni kafolatlaydi.
Aparat qismni loyihalash
Mikrokontroller (Arduino Uno): Arduino Uno robotning “miyasi” vazifasini
bajaradi, ya’ni u sensorlardan olingan ma’lumotlarni qayta ishlaydi va oldindan
belgilangan algoritmlar asosida motorlar harakatini boshqaradi.
Infraqizil (IR) sensorlar: IR sensorlar yer yuzasidagi chiziqni aniqlash uchun
robotga strategik ravishda joylashtirilgan. Ushbu sensorlar infraqizil nurni taratib,
uning yuzadan qaytgan intensivligini o‘lchash orqali chiziqning mavjudligi va
joylashuvini aniqlaydi.
Doimiy tok motorlari (DC): DC motorlar robot harakati uchun zarur
harakatlantiruvchi kuchni ta’minlaydi. Motorlarning aylanishi robotga aniqlangan
chiziq bo‘ylab harakatlanish imkonini beradi.
Motor drayveri (L298N): Motor drayver Arduino Uno va DC motorlar
o‘rtasidagi interfeys vazifasini bajaradi. U motorlarning tezligi va yo‘nalishini
boshqarish uchun zarur bo‘lgan quvvat va boshqaruv signallarini ta’minlaydi.
Shassi: Shassi robotning ichki qismlarini ushlab turuvchi va ularni himoya
qiluvchi struktura vazifasini bajaradi. Odatda, u mustahkam plastmassa yoki alyuminiy
kabi materiallardan yasaladi va robot harakatining og‘ir sharoitlariga bardosh berishga
mo‘ljallangan.
G‘ildiraklar: G‘ildiraklar DC motorlarga ulangan bo‘lib, robot chiziq bo‘ylab
harakatlanayotganda unga tortish kuchi va barqarorlikni ta’minlaydi. G‘ildiraklarning
o‘lchami va turi er yuzasi xususiyatlari hamda robotning qo‘llanilish maqsadiga qarab
o‘zgarishi mumkin.
Quvvat manbai: Batareya bloki yoki tashqi quvvat adapteri kabi quvvat manbai
mikrokontroller, sensorlar, motorlar va boshqa elektron komponentlarni ishlatish
uchun zarur elektr energiyasini ta’minlaydi.
O‘rnatish qismlari: Vintlar, gaykalar va masofa saqlovchi halqalar (spacerlar)
komponentlarni shassiga mahkam o‘rnatish va robotning to‘g‘ri hizalanishi hamda
barqarorligini ta’minlash uchun qo‘llaniladi.
Dasturiy qismni loyihalash
Dastur Arduino IDE muhitida ishlab chiqilgan. Uning asosiy ishlash mantiqi IR
sensorlar qiymatlarini o‘qish, robotning belgilangan va joriy pozitsiyasi o‘rtasidagi
xatoni (og‘ishni) hisoblash hamda motor tezliklarini PID boshqaruv algoritmi
yordamida moslashtirishdan iborat.
Tajriba sharoitlari:
Robot tekis chiziqli segmentlar, egri burilishlar va
chorrahalarni o‘z ichiga olgan turli yo‘l konfiguratsiyalariga ega treklarda sinovdan
T A D Q I Q O T L A R
jahon ilmiy – metodik jurnali
https://scientific-jl.com
59-son_4-to’plam_Aprel-2025
244
ISSN:3030-3613
o‘tkazildi. Uning ishlash samaradorligi robotning chiziqqa nisbatan hizalanishni saqlay
olishi (aniq ergashishi) va harakat davomida barqarorligini ushlab turishi kabi
mezonlar bo‘yicha baholandi. Robotning belgilangan yo‘l bo‘ylab muvaffaqiyatli
harakatlanishi barcha sinov konfiguratsiyalarida izchil kuzatildi, bu esa uning
funksional imkoniyatlari samaradorligini namoyish etdi. PID kontrollerini joriy etish
robotning barqarorligi va aniqligini sezilarli darajada oshirdi, ayniqsa oddiy chegaraviy
boshqaruv usuli bilan solishtirilganda bu yaxshilanishlar yaqqol ko‘rindi. Sinchkov
tajribalar davomida PID regulatorining optimal parametr qiymatlari (K_p = 2,0; K_i =
5,0; K_d = 1,0) tanlab olindi va bu robotning belgilangan trayektoriyaga rioya etishini
yanada mustahkamladi. E’tiborlisi, robotning tebranishi minimal darajada bo‘lib,
belgilangan yo‘ldan har qanday og‘ishlar tezda tuzatildi va u o‘z yo‘nalishini aniqlik
bilan saqlay oldi.Ushbu tadqiqot doirasida Arduino Uno va PID nazorati yordamida
chiziqqa ergashuvchi robot muvaffaqiyatli loyihalashtirilib yaratildi. Robot yuqori
aniqlik va barqarorlikka erishdi, bu esa uni AGVlar va boshqa avtonom tizimlar uchun
ideal yechimga aylantiradi. Olingan natijalar chiziq kuzatuvchi robotlarda PID
boshqaruvining naqadar samarali ekanligini tasdiqlab, ushbu yo‘nalishda keyingi
rivojlanishlar uchun asos yaratadi.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO‘YXATI
1.
Lee, J. H., "A survey on the PID control algorithm,"
IEEE Transactions on
Industrial Electronics
, vol. 64, no. 2, pp. 301-309, 2017.
2.
Mahmoud, M. S.,
PID control: Analysis, design, and technology
, Springer, 2018.
3.
Smith, A., "Design and implementation of a line-following robot using fuzzy logic,"
International Journal of Robotics Research
, vol. 12, no. 3, pp. 123-135, 2019.
4.
U. S. Kurmi, “Study of different face recognition algorithms and challenges,”
International Journal of Engineering Research
, vol. 3, no. 2, pp. 112-115, 2019.
5.
Khera, U. S. Kurmi, “Enhancing Performance of Wide Area CIoT SDN by US-ML
Based Optimum Controller Placement,”
Research Reports on Computer Science
,
pp. 112-121, 2020.
6.
U. S. Kurmi, A. Khera,
Enhancement of Cellular Network Using Application of
Industrial IoT in WAN Communication
, U.S. Patent Application 202421002313,
2020.
7.
S. Gupta, U. S. Kurmi, “A review – design of area and power efficient digital FIR
filter based on faithfully rounded truncated 12-bit constant,”
International Journal
of Computer Applications
, vol. 149, no. 6, 2017.
