{
ความรู้��เบื้�องต้�นและการู้ทำ�างานของ
หุ่��นยนต้�โดย อ.วิ�ทยากร ยาสิ�งห์�ทอง
โรงเร�ยนฝางวิ�ทยายน อ.บ้�านฝาง จ.ขอนแก�น
ทำ�าไมต้�องเรู้�ยนรู้��หุ่��นยนต้�หุ่��นยนต้�ใหุ่�ทำ�กษะหุ่ล�ก ๆ ก�บื้เรู้า
3 ด้�าน1. ทำ�กษะทำางด้�านกลไก
2. ทำ�กษะทำางด้�านอ$เล%กทำรู้อน$กส์�3. ทำ�กษะทำางด้�านการู้เข�ยนโปรู้แกรู้ม
1. ทำ�กษะทำางด้�านกลไก 1.1 ล�อ ยาง ขา รู้ะบื้บื้
ข�บื้เคล)อน
1.3 เฟื+อง รู้ะบื้บื้ทำด้ก�าล�ง1.4 โครู้งส์รู้�าง ส์มด้�ล
1.2 มอเต้อรู้�
เข�าใจการู้ทำ�างานของรู้ะบื้บื้เฟื+อง ล�อ การู้ถ่�วงส์มด้�ล การู้ข�บื้เคล)อนมอเต้อรู้�ได้� น�าความรู้��ไปส์รู้�างส์$)งปรู้ะด้$ษฐ์�ใหุ่ม� ๆ
1.1 ล�อ ยาง ขา รู้ะบื้บื้ข�บื้เคล)อน
Beam มอเต้อรู้�ข�บื้ต้รู้ง
ล�อข�บื้เคล)อนธรู้รู้มด้า
ล�อปรู้ะคอง
ข�บื้เคล)อน 4 ล�อ
ข�บื้เคล)อน X ล�อ
ข�บื้เคล)อนด้�วยล�อส์ายพาน
TransWheel
Omni Robot 3 ล�อ
Omni Robot 4 ล�อ
Mecanum Wheels
หุ่��นยนต้�ทำ�)ใช้� Mecanum
Wheels
หุ่��นยนต้�ทำ�)ใช้� Mecanum
Wheels
หุ่��นยนต้� 6 ขา ใช้�เซอรู้�โว 3 ต้�ว
หุ่��นยนต้�เด้$นส์องขาเซอรู้�โว 2 ต้�ว
หุ่��นยนต้� 6 ขา ใช้�เซอรู้�โว 12 ต้�ว
หุ่��นยนต้� 6 ขา ใช้�เซอรู้�โว 18 ต้�ว
หุ่��นยนต้� Worm เด้$นโยก และหุ่ม�นต้�ว
หุ่��นยนต้� Worm เด้$นโยก และหุ่ม�นต้�ว
หุ่��นยนต้�ต้ะขาบื้
หุ่��นยนต้�เด้$นส์องขา ด้$จ$ต้อลเซอรู้�โว 16 ต้�ว
1.2 มอเต้อรู้�
มอเต้อรู้�ไฟืต้รู้งพ�นฐ์าน
มอเต้อรู้� Brushless
มอเต้อรู้� Brushless
มอเต้อรู้� Brushless
มอเต้อรู้� Stepper
หุ่��นยนต้� MicroMouse ใช้� Stepper Motor
หุ่��นยนต้� MicroMouse ใช้� Stepper Motor
เซอรู้�โวมอเต้อรู้�
เซอรู้�โวมอเต้อรู้�
เซอรู้�โวมอเต้อรู้�
เซอรู้�โวมอเต้อรู้�
เร�อใบ้
เซอรู้�โวมอเต้อรู้�
ห์��นยนต์�ขนาดเล็�ก
เซอรู้�โวมอเต้อรู้�
โวิล็��ม
เฟื"อง
Inside เซอรู้�โวมอเต้อรู้�
การู้ทำ�างานภายใน เซอรู้�โวมอเต้อรู้�
หุ่ล�กการู้ทำ�างาน เซอรู้�โวมอเต้อรู้�
เอาเซอรู้�โวมอเต้อรู้�ไปทำ�าหุ่��นยนต้�
1.3 เฟื+อง รู้ะบื้บื้ทำด้ก�าล�ง
ช้�ด้เฟื+องข�บื้มอเต้อรู้�แบื้บื้ต้�างๆ
อ�ต้รู้าทำด้เฟื+อง
อ�ต้รู้าทำด้เฟื+องหุ่ลายช้��น
แกะเฟื+องมาค�านวณ
เข�าใจการู้ทำ�างานของรู้ะบื้บื้เฟื+อง ล�อ การู้ถ่�วงส์มด้�ล การู้ข�บื้เคล)อนมอเต้อรู้�ได้� น�าความรู้��ไปส์รู้�างส์$)งปรู้ะด้$ษฐ์�ใหุ่ม� ๆ
อ�ต้รู้าทำด้เฟื+องหุ่ลายช้��น
1.4 โครู้งส์รู้�าง
โครงสิร�างห์��นยนต์�ร$ปแบ้บ้ต์�างๆ
Robo-Circle Robo-PICA
Robo-BuilderRobo-Creator Rescue Robot
Micom-Car
Open Source Hardware
แบื้บื้ Laser Cut
แนะน�าhttp://www.thingiverse.com
Open Source Hardware
Electric Turtle
Open Source Hardware
Open Source Hardware
Open Source Hardware
Mini Servo Gripper
Open Source Hardware
Open Source Hardwareเค�าบื้อกว�า A better Pop-bot
DescriptionI bought a Pop-bot kit and was very dissapointed with the plastic platform that came with the kit. So I designed a better one.
2. ทำ�กษะทำางด้�านอ$เล%กทำรู้อน$กส์�
2.1 แหุ่ล�งจ�ายไฟื
2.3 วงจรู้ข�บื้มอเต้อรู้�2.4 วงจรู้ต้รู้วจจ�บื้ต้�างๆ
2.2 ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�
2.1 แหุ่ล�งจ�ายไฟื
Adaptor
เป5นแบื้บื้หุ่ม�อแปลงทำ�)วไป
เป5นแบื้บื้ส์ว$ต้ช้$)งส์�ญญาณรู้บื้กวนน�อย
กว�าจ�ายก�าล�งได้�มากกว�า
ถ่�านอ(ล็คาไล็น� / NiMH
1.5V 1.2V
ถ่�านช้ารู้�จแบื้บื้ Low Self Discharge การู้คายปรู้ะจ�น�อยเม)อไม�ได้�ใช้�
แบื้ต้เต้อรู้�)ต้ะก�)วกรู้ด้ ต้ะก�)วกรู้ด้ม�ซ�ลด้�
ป7องก�น
แบ้ต์เต์อร�*แบ้บ้ Lead-Acid
แบ้ต์เต์อร�*แบ้บ้ Li-PO
Lithium-Polymer Battery
แบ้ต์เต์อร�*แบ้บ้ Li-PO
ม�ขนาด้ใหุ่�เลอกใช้�งานค�อนข�างมาก
เคร�*องชาร�จ
แบื้บื้จ�ายกรู้ะแส์ต้�)าปรู้ะมาณ 800 mA
Battery Monitor
Lipo Alarm
เคร�*องม�อวิ(ดแบ้ต์เต์อร�*
เคร�*องชาร�จ
ช้ารู้�จได้�ทำ��ง NiMH,Pb และ Lipo
ควบื้ค�มด้�วยไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�
2.2 ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�
อ$นพ�ต้ เอาต้�พ�ต้
ปรู้ะมวลผล
ห์ล็(กการของระบ้บ้ควิบ้ค�ม
ป7อนกล�บื้
คอมพ$วเต้อรู้� คอ อ�ปกรณ์�ท�*ใช�ซอฟืต์�แวิร�เป/นต์(วิด0าเน�นการท0างาน วิ�าต์�องการให์�อ�ปกรณ์�ใดท0างานใดบ้�าง
การพั(ฒนาระบ้บ้คอมพั�วิเต์อร�ก�เป/นร$ปเป/นร�างมากข34นเม�*อ Intel ได�พั(ฒนาอ�ปกรณ์�สิ0าห์ร(บ้ประมวิล็ผล็ค0าสิ(*ง ท�*เร�ยกวิ�า ไมโ“ครโปรเซสิเซอร� ” "(Microprocessor)"
MPU 4004 (MCS-4)
สิ$�โล็กไมโครคอนโทรล็เล็อร�
ไมโครู้โปรู้เซส์เซอรู้�การู้ทำ�างานของไมโครู้โพรู้เซส์เซอรู้� จะทำ�าหุ่น�าทำ�)ปรู้ะมวลค�าส์�)งข�อม�ลในรู้�ปส์�ญญาณด้$จ$ต้อล มาเทำ�ยบื้ก�บื้ต้ารู้างช้�ด้ค�าส์�)ง เพ)อก�าหุ่นด้การู้ทำ�างานในแบื้บื้ต้�างๆ ส์�วนอ�ต้รู้าการู้ปรู้ะมวลผลน��น ข9�นอย��ก�บื้ความถ่�)ส์�ญญาณนาฬิ$กาทำ�)ป7อนใหุ่� ไมโครู้โพรู้เซส์เซอรู้� จ�าเป5นต้�องม�อ�ปกรู้ณ�รู้�วมอ)นๆปรู้ะกอบื้เข�าด้�วยก�น ไม�ว�าจะเป5นหุ่น�วยความจ�า อ�ปกรู้ณ�รู้�บื้-ส์�งส์�ญญาณต้�างๆ
Address
Data
Microprocessor
ROM
RAM
I/O
Address
Data
Address
Data
สิ$�โล็กไมโครคอนโทรล็เล็อร�
ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�ก�บื้ไมโครู้โปรู้เซส์เซอรู้�
Address
Data
Microprocessor
ROM
RAM
MicroController
I/O
Oscillator
Address
Data
Address
Data
Interrupt
Watchdog
จรู้$ง ๆ แล�วไมโครู้โปรู้เซส์เซอรู้�ส์ามารู้ถ่น�าไปปรู้ะย�กต้�ใช้�ในงานต้�างๆ มากมาย แต้�ด้�วยขนาด้ของรู้ะบื้บื้ซ9)งม�ขนาด้ใหุ่ญ� รู้วมถ่9งล�กษณะงานบื้างอย�างไม�จ�าเป5นต้�องใช้�ความส์ามารู้ถ่ในการู้ปรู้ะมวลผลมากน�กไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�จ9งได้�ถ่อก�าเน$ด้ข9�น โด้ยได้�ทำ�าการู้รู้วมอ�ปกรู้ณ�พ�นฐ์านต้�างๆเข�ามาอย��ในไอซ�ต้�วเด้�ยว เพ)อลด้ขนาด้และความซ�บื้ซ�อนของวงจรู้ลง ทำ�าใหุ่�รู้าคาของรู้ะบื้บื้ถ่�กลง
สิ$�โล็กไมโครคอนโทรล็เล็อร�
ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�ทำ�)ม�ใช้�งานทำ�)ว ๆ ไป
ไมโครู้โปรู้เซส์เซอรู้�
ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้� PIC
ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้� MCS-51
ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้� BASIC Stamp
ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้� AVR
สิ$�โล็กไมโครคอนโทรล็เล็อร�
ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�ทำ�)ม�ใช้�งานทำ�)ว ๆ ไป
สิ$�โล็กไมโครคอนโทรล็เล็อร�
ต้�วอย�างการู้ใช้�งานไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�ในเครู้)องปรู้�บื้อากาศ
ต้ รู้ ว จ ส์ อ บื้ ก า รู้ เ ป< ด้จ า ก รู้� โ ม ต้ หุ่ รู้ อ ส์ ว$ ต้ ช้�
รู้ ะ บื้ บื้ ค ว บื้ ค� ม ข อ ง เ ค รู้) อ ง ป รู้� บื้ อ า ก า ศ
ส์�) ง ใ หุ่� ค อ ม เ พ รู้ ส์ เ ซ อ รู้� ทำ�า ง า น
ต้ รู้ ว จ ส์ อ บื้ อ� ณ หุ่ ภ� ม$ จ า ก เ ซ น เ ซ อ รู้� ก� บื้ ค� า ทำ�) ต้�� ง ไ ว�
ส์�) ง ใ หุ่� ค อ ม เ พ รู้ ส์ เ ซ อ รู้� หุ่ ย� ด้ ทำ�า ง า น
ม า ก ก ว� าค� า ทำ�) ต้�� ง ไ ว�
น� อ ย ก ว� าค� า ทำ�) ต้�� ง ไ ว�
+V
220V
C om pressor
Microcontroller
A/D in
D ig ita l In
D ata In
D ig ita l O ut
สิ$�โล็กไมโครคอนโทรล็เล็อร�
รู้�ปแบื้บื้ทำ�) 1 ใช้�ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�ม�ต้�วแปลภาษา• โมด้�ลส์�าเรู้%จรู้�ป ไม�ต้�องพ9)งอ�ปกรู้ณ�
ภายนอก• ม� อ$นเต้อรู้�พรู้�ต้เต้อรู้� (ต้�วแปลภาษาในต้�ว)
• ซอฟืต้�แวรู้�ภาษาเบื้ส์$กเข�ยนง�าย ม�ใหุ่�ใช้�งานฟืรู้�• ใช้�เวลาในการู้เรู้�ยนรู้��น�อย พ�ฒนางานได้�เรู้%ว
รู้าคาค�อนข�างส์�งเมอเทำ�ยบื้ก�บื้ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�ต้รู้ะก�ลอ)น
การพั(ฒนาไมโครคอนโทรล็เล็อร�ในป6จจ�บ้(น
รู้�ปแบื้บื้ทำ�) 2 ใช้�ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้�ผ�านคอมไพเลอรู้�• ต้�องใช้�เครู้)องโปรู้แกรู้มภายนอกในการู้
โปรู้แกรู้ม• คอมไพเลอรู้�ภาษา C แจกฟืรู้�• ทำ�างานด้�วยความเรู้%วส์�ง• รู้าคา(ไมโครู้คอนโทำรู้ลเลอรู้� ) ไม�แพง
ส์�าหุ่รู้�บื้ผ��เรู้$)มต้�น ใช้�รู้ะยะเวลาในการู้เรู้�ยนรู้��นานกว�ารู้�ปแบื้บื้ทำ�) 1
การพั(ฒนาไมโครคอนโทรล็เล็อร�ในป6จจ�บ้(น
Arduin
o
คอมไพเลอรู้� Opensource
Edit + Compile + Download
POP-XT
www.arduino.cc
ต์�นก0าห์นด Arduino
• ค��มออ�างอ$งการู้ใช้�งาน• ต้�วอย�างฮารู้�ด้แวรู้�• จ�ด้ก�าเน$ด้ IDEA• ทำ�)ด้าวน�โหุ่ลด้โปรู้แกรู้ม• ทำ�)ซ�กถ่ามป?ญหุ่า
• ช้�ด้ค�าส์�)ง• ไลบื้รู้ารู้�)• ต้�วแปรู้• ค�าส์งวน
ข�อม$ล็อ�างอ�งสิ0าห์ร(บ้เข�ยนโปรแกรม
โครู้งการู้ Opensource จาก Arduino
POP-XT ของ inex
HARDWARE
ต์�นก0าเน�ด POP-XT
2.3 วงจรู้ข�บื้มอเต้อรู้�
BATTERY
+-
M
BATTERY
-+
M
ต้ามเข%มนาฬิ$กา ทำวนเข%มนาฬิ$กา
การข(บ้มอเต์อร�
M
BATTERY
+-
BATTERY
+-
S1
S2
การข(บ้มอเต์อร�
ไส์�ส์ว$ต้ช้�เพ)อกล�บื้ทำ$ศทำางมอเต้อรู้�
Q3R3
IN2
Q2R2
Q4R4
Q1R1
IN1
M
+V
เม�*อต์�องควิบ้ค�มท�ศทางด�วิยไมโครฯ
ใช� IC ข(บ้มอเต์อร�สิ0าเร�จร$ป
P12
P13
P14
P15
1213
11
12 3
910
8 54
6
9
2
7
1
15
10
16
13 12 5 4
I C6L293DNE
1A
2A
12EN
4A
3A
Vcc1
34EN
1Y
2Y
4Y
3Y
3
6
14
11
8
+Vm
25
24
23
22
M
M
• L293D ข(บ้มอเต์อร�ได� 2 ต์(วิ• ควิบ้ค�มท�ศทางการห์ม�นได�• ปร(บ้ควิามเร�วิการห์ม�นได�
ใช� IC ข(บ้มอเต์อร�สิ0าเร�จร$ป
Dual VNH2SP30 Motor Driver Carrier MD03A
Pololu
ใช� IC ข(บ้มอเต์อร�สิ0าเร�จร$ป
วิงจรข(บ้มอเต์อร�ของ POP-XT
4.8V 4.8V
2.4V
Volt
Time
Volt
Time
4.8V3.6V
Volt
Time
4.8V
1.2V
Volt
Time
• จ�ายไฟืเป5นแบื้บื้พ�ลส์�• ช้�วงบื้วกมากหุ่ม�นเรู้%ว• ช้�วงบื้วกน�อยหุ่ม�นช้�า
ปร(บ้ควิามเร�วิมอเต์อร� PWM
2.4 วงจรู้ต้รู้วจจ�บื้ต้�างๆ
5 ปรู้ะส์าทำรู้�บื้รู้��ของมน�ษย�การู้ส์�มผ�ส์
การู้มองเหุ่%นการู้ได้�ย$นเส์�ยง
การู้รู้�บื้รู้��รู้ส์การู้รู้�บื้รู้��กล$)น
1. เซนเซอรู้�ต้รู้วจจ�บื้แส์งด้�วยต้�วต้�านทำานแปรู้ค�าต้ามแส์ง
ได้�รู้�บื้แส์ง มาก ค�าทำ�)ต้รู้วจว�ด้ได้� มากได้�รู้�บื้แส์ง น�อย ค�าทำ�)ต้รู้วจว�ด้ได้� น�อย
GN D
+ 5V
O U TLD R
R 24k7
A nalog to D ig ita lC onverter M icrocontro lle r
Analog0-5V
D ig ital Value
0-1023 (10 b it)
0-255 (8 b it)
1. เซนเซอรู้�ต้รู้วจจ�บื้แส์งด้�วยต้�วต้�านทำานแปรู้ค�าต้ามแส์ง
ได้�รู้�บื้แส์ง น�อย ค�าทำ�)ต้รู้วจว�ด้ได้� มากได้�รู้�บื้แส์ง มาก ค�าทำ�)ต้รู้วจว�ด้ได้� น�อย
GN D
+ 5V
O U T
LD R
R 24k7 A nalog to D ig ita l
C onverter M icrocontro lle rAnalog
0-5V
D ig ital Value
0-1023 (10 b it)
0-255 (8 b it)
การู้แข�งข�นหุ่��นยนต้�
Robot Camp พรู้ะจอมเกล�าพรู้ะนครู้เหุ่นอ 2546
Robot Camp พรู้ะจอมเกล�าพรู้ะนครู้เหุ่นอ 2546 (Interactive C)
ค�ายเยาวช้นส์มองแก�ว ป@ 2547
หุ่��นยนต้�ว$)งต้ามเส์�นแบื้บื้ม�เส์�นต้�ด้ขวาง แข�งความเรู้%ว
หุ่��นยนต้� ซ�โม�
หุ่��นยนต้� ว$)งเป@� ยว
หุ่��นยนต้� ด้�บื้เพล$ง
แข�งข�นหุ่��นยนต้� ส์ส์วทำ ป@ 2549
แข�ง Micom Car พรู้ะจอมเกล�าพรู้ะนครู้เหุ่นอ ป@ 2549
แข�ง TPA Junior Robot 2008 ถ่นนส์�ขาว
แข�ง TPA Junior Robot 2009 หุ่��นยนต้�ส์องต้�วช้�วยก�นขนย�ายกรู้ะปAอง
แข�งข�นหุ่��นยนต้�ย�าโมโรู้บื้อทำ ป@ 2009
แข�งข�นหุ่��นยนต้�เก%บื้ของใต้�น��า Singapore Robot Games 2010
แข�งข�นหุ่��นยนต้� RoboFest ป?ญญาภ$ว�ฒน� 2554 (Relay Rover )
แข�งข�นหุ่��นยนต้� TPA Robot 2554
แข�งข�นหุ่��นยนต้� TPA Robot 2555
แข�งข�นหุ่��นยนต้� Balloon War
แข�งข�นหุ่��นยนต้� Balloon War
แข�งข�นหุ่��นยนต้� ว�ายน��าควบื้ค�มด้�วย Android
แข�งข�นหุ่��นยนต้� TPA Robot 2556
แข�งข�นหุ่��นยนต้� TPA Robot 2556
กฤษด้า ใจเย%นบื้รู้$ษ�ทำ อ$นโนเวต้�ฟื เอ%กเพอรู้$เมนต้� จ�าก�ด้
108 ซอยส์�ข�มว$ทำ 101/2 ถ่.ส์�ข�มว$ทำแขวงบื้างนา เขต้บื้างนา กรู้�งเทำพฯ 10260โทรศ(พัท� 02-7477001-4 โทรสิาร 02-7477005www.inex.co.th
ขอขอบื้ค�ณ