โปรเจค หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง Arduino เวอร์ชั่น 2




หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง เวอร์ชั่น 2 อุปกรณ์ที่ต้องใช้ก็คือ


     1. 4WD Smart Robot Car Chassis Kits

     2. Arduino UNO R3 - Made in italy

     3. Arduino Sensor Shield V5.0

     4. เซนเซอร์ Ultrasonic Module HC-SR04

     5. Mounting Bracket for HC-SR04 Ultrasonic Module แบบสั้น

     6. Motor Drive Module L298N

     7. สาย Jumper Female to Male ยาว 20cm.

     8. สาย Jumper Female to Female ยาว 20cm.

     9. รางถ่านแบบ 18650 ใส่ถ่าน 2 ก้อน

     10. แบตเตอรี่ลิเธียม 18650 จำนวน 2 ก้อน

     11. เสารองแผ่นพีซีบีโลหะแบบเหลี่ยม 6 mm 12 ชิ้น

     12. สกรูหัวกลมน็อตตัวเมีย ขนาด 3มม ยาว12มม. 10 ตัว

     13. เพาเวอร์สวิตซ์สำหรับเปิดปิด (ON / OFF Rocker Switch)

    14. Infrared Remote Control Kit

    15. Servo Motor Servo Pro SG90 หรือ เซอร์โวมอเตอร์ MG996R พร้อมกับอุปกรณ์เสริม

ถ้าเลือกใช้ Servo Motor  Pro SG90 มีอุปกรณ์เสริม คือ Mounting Bracket for Servo SG90

เริ่มด้วย ต่อสายไฟสำหรับมอเตอร์ ทั้ง 4 ตัว ที่ 4WD smart car chassis ให้มา โดยให้ ขั้วลบ สายไฟสีดำ อยู่ด้านบน เหมือนกันทั้ง 4 ตัว


ประกอบเข้ากับ โครง ชิ้นที่ 1 ของ 4WD smart car chassis ดังรูป



ประกอบ น็อต 6 จุด สำหรับ วาง โครง ชิ้นที่ 2


ประกอบ บอร์ด Motor Drive Module L298N ลงที่ โครง ชิ้นที่ 1

หมายเหตุ : Jumper ที่ขา ENA และ ENB ของ บอร์ด L298N  ไม่ต้องถอดออก



เริ่มด้วยเชื่อมต่อ บอร์ด Motor Drive Module L298N ดังรูป





** VCC ของ Arduino Sensor Shield V5.0  คือ V ***





เชื่อมสายไฟ ของ มอเตอร์ ด้านบน สายสีดำ ขั้ว -  ของมอเตอร์ ตัวที่1 เข้า กับมอเตอร์ ตัวที่2 และ สายสีแดง ขั้ว+  ของมอเตอร์ ตัวที่1 เข้า กับมอเตอร์ ตัวที่2 และ เช่นกันทำที่ มอเตอร์ คู่ด้านล่างด้วย เพื่อให้เหมือนมีมอเตอร์ จาก 4 ตัว เหลือ 2 ตัว

จากนั้น ประกอบสายไฟ ของมอเตอร์ ทั้ง 2 ตัว เข้ากับ บอร์ด L298N ดังรูป



ประกอบ โครงชิ้นที่ 2 เข้าที่ ด้านบนของ โครงชิ้นที่ 1 และ ประกอบ บอร์ด Arduino UNO R3 ลงที่โครงชิ้นที่ 2 ซึ่งอยู่ชั้นบน


ประกอบ บอร์ด Arduino Sensor Shield V5.0 ลงที่ บอร์ด Arduino UNO R3



ประกอบ รางถ่านแบบ 18650 และ เชื่อมต่อ วงจรตามรูป




เพิ่ม Infrared Remote Control Kit เข้าไปดังรูป



และ ทดสอบการทำงาน การต่อวงจร ตามลิงค์นี้

http://robotsiam.blogspot.com/2016/09/infrared-remote-control-kit.html

จากนั้นเพิ่ม Servo Motor  "Pro SG90" หรือ "เซอร์โวมอเตอร์ MG996R" ความแตกต่างหลักๆของ 2 ตัวนี้ คือ รุ่น MG996R  จะเป็น เฟืองโลหะ ส่วน Pro SG90 จะเป็น เฟืองพลาสติก


ประกอบเข้ากับ เซนเซอร์ Ultrasonic Module HC-SR04 ตามรูป


จากการทดสอบ เมื่อเลือกใช้ รุ่น MG996R เซอร์โวมอเตอร์จะเป็น เฟืองโลหะ ต้องเพิ่ม Jack 5.5 X 2.1mm สำหรับ เพาเวอร์ซัพพลาย ของ Arduino ตัวผู้ ต่อจากรางถ่าน ขั้วบวก + สีแดง และ ขั้วลบ- สีดำ ของ แบตเตอรี่ 18650 เข้าไปยัง Jack ซัพพลายตัวเมีย ของ Arduino UNO R3 ดังรูปด้วย







จากนั้นทดสอบ หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง ได้โดย  Upload โค้ดนี้ ไปยัง บอร์ด Arduino UNO R3



#include "IRremote.h"
#include <Servo.h>

//Pins for motor A 
const int MotorA1 = 6;
const int MotorA2 = 7; 
//Pins for motor B 
const int MotorB1 = 8;
const int MotorB2 = 9;
//Pins for ultrasonic sensor
const int trigger=10;
const int echo=11;

int leftscanval, centerscanval, rightscanval, ldiagonalscanval, rdiagonalscanval;
char choice;
  
//Pin for IR control
int receiver = 12; // pin 1 of IR receiver to Arduino digital pin 12
IRrecv irrecv(receiver);           // create instance of 'irrecv'
decode_results results; 
char contcommand;
int modecontrol=0;
int power=0;

const int distancelimit = 27; //Distance limit for obstacles in front           
const int sidedistancelimit = 12; //Minimum distance in cm to obstacles at both sides (the robot will allow a shorter distance sideways)

int distance;
int numcycles = 0;
char turndirection; //Gets 'l', 'r' or 'f' depending on which direction is obstacle free
const int turntime = 900; //Time the robot spends turning (miliseconds)
int thereis;
Servo head;

void setup(){
  head.attach(5);
  head.write(80);
  irrecv.enableIRIn(); // Start the IR receiver
  pinMode(MotorA1, OUTPUT); 
  pinMode(MotorA2, OUTPUT); 
  pinMode(MotorB1, OUTPUT); 
  pinMode(MotorB2, OUTPUT);
  pinMode(trigger,OUTPUT);
  pinMode(echo,INPUT);
  //Variable inicialization
  digitalWrite(MotorA1,LOW);
  digitalWrite(MotorA2,LOW);
  digitalWrite(MotorB1,LOW);
  digitalWrite(MotorB2,LOW);
  digitalWrite(trigger,LOW);
}

void go(){ 
   digitalWrite (MotorA1, HIGH);                              
   digitalWrite (MotorA2, LOW); 
   digitalWrite (MotorB1, HIGH); 
   digitalWrite (MotorB2, LOW);
}

void backwards(){
  digitalWrite (MotorA1 , LOW);                              
  digitalWrite (MotorA2, HIGH); 
  digitalWrite (MotorB1, LOW); 
  digitalWrite (MotorB2, HIGH);
}

int watch(){
  long howfar;
  digitalWrite(trigger,LOW);
  delayMicroseconds(5);                                                                              
  digitalWrite(trigger,HIGH);
  delayMicroseconds(15);
  digitalWrite(trigger,LOW);
  howfar=pulseIn(echo,HIGH);
  howfar=howfar*0.01657; //how far away is the object in cm
  return round(howfar);
}

void turnleft(int t){
  digitalWrite (MotorA1, LOW);                              
  digitalWrite (MotorA2, HIGH); 
  digitalWrite (MotorB1, HIGH); 
  digitalWrite (MotorB2, LOW);
  delay(t);
}

void turnright(int t){
  digitalWrite (MotorA1, HIGH);                              
  digitalWrite (MotorA2, LOW); 
  digitalWrite (MotorB1, LOW); 
  digitalWrite (MotorB2, HIGH);
  delay(t);
}  

void stopmove(){
  digitalWrite (MotorA1 ,LOW);                              
  digitalWrite (MotorA2, LOW); 
  digitalWrite (MotorB1, LOW); 
  digitalWrite (MotorB2, LOW);
}  

void watchsurrounding(){ //Meassures distances to the right, left, front, left diagonal, right diagonal and asign them in cm to the variables rightscanval, 
                         //leftscanval, centerscanval, ldiagonalscanval and rdiagonalscanval (there are 5 points for distance testing)
  centerscanval = watch();
  if(centerscanval<distancelimit){stopmove();}
  head.write(120);
  delay(100);
  ldiagonalscanval = watch();
  if(ldiagonalscanval<distancelimit){stopmove();}
  head.write(160); //Didn't use 180 degrees because my servo is not able to take this angle
  delay(300);
  leftscanval = watch();
  if(leftscanval<sidedistancelimit){stopmove();}
  head.write(120);
  delay(100);
  ldiagonalscanval = watch();
  if(ldiagonalscanval<distancelimit){stopmove();}
  head.write(80); //I used 80 degrees because its the central angle of my 160 degrees span (use 90 degrees if you are moving your servo through the whole 180 degrees)
  delay(100);
  centerscanval = watch();
  if(centerscanval<distancelimit){stopmove();}
  head.write(40);
  delay(100);
  rdiagonalscanval = watch();
  if(rdiagonalscanval<distancelimit){stopmove();}
  head.write(0);
  delay(100);
  rightscanval = watch();
  if(rightscanval<sidedistancelimit){stopmove();}

  head.write(80); //Finish looking around (look forward again)
  delay(300);
}

char decide(){
  watchsurrounding();
  if (leftscanval>rightscanval && leftscanval>centerscanval){
    choice = 'l';
  }
  else if (rightscanval>leftscanval && rightscanval>centerscanval){
    choice = 'r';
  }
  else{
    choice = 'f';
  }
  return choice;
}

void translateIR() { //Used when robot is switched to operate in remote control mode
  switch(results.value)
  {
  case 0xFD8877
: //Case 'FORWARD'
    go();
    break;
  case 0xFD28D7



: //Case 'LEFT'
    turnleft(turntime); 
    stopmove();  
    break;
  case 0xFDA857
: //Case 'OK'
    stopmove();   
    break;
  case 0xFD6897: //Case 'RIGHT'
    turnright(turntime);
    stopmove(); 
    break;
  case 0xFD9867
: //Case 'REVERSE'
    backwards();
    break;
  case 0xFD40BF:  //Case '*'
    modecontrol=0; stopmove(); // If an '*' is received, switch to automatic robot operating mode
    break;
  default: 
    ;
  }// End Case
  delay(500); // Do not get immediate repeat


void loop(){
  
  if (irrecv.decode(&results)){ //Check if the remote control is sending a signal
    if(results.value==0xFD00FF
){ //If an '1' is received, turn on robot
      power=1; }
    if(results.value==0xFDB04F
){ //If a '0' is received, turn off robot
      stopmove();
      power=0; }
    if(results.value==0xFD40BF

){ //If an '*' is received, switch operating mode from automatic robot to remote control (press also "*" to return to automatic robot mode)
      modecontrol=1; //  Activate remote control operating mode
      stopmove(); //The robot stops and starts responding to the user's directions
    }
    irrecv.resume(); // receive the next value
  }
  
  while(modecontrol==1){ //The system gets into this loop during the remote control mode until modecontrol=0 (with '*')
    if (irrecv.decode(&results)){ //If something is being received
      translateIR();//Do something depending on the signal received
      irrecv.resume(); // receive the next value
     }
  }
  if(power==1){
  go();  // if nothing is wrong go forward using go() function above.
  ++numcycles;
  if(numcycles>130){ //Watch if something is around every 130 loops while moving forward 
    watchsurrounding();
    if(leftscanval<sidedistancelimit || ldiagonalscanval<distancelimit){
      turnright(turntime);
    }
    if(rightscanval<sidedistancelimit || rdiagonalscanval<distancelimit){
      turnleft(turntime);
    }
    numcycles=0; //Restart count of cycles
  }
  distance = watch(); // use the watch() function to see if anything is ahead (when the robot is just moving forward and not looking around it will test the distance in front)
  if (distance<distancelimit){ // The robot will just stop if it is completely sure there's an obstacle ahead (must test 25 times) (needed to ignore ultrasonic sensor's false signals)
      ++thereis;}
  if (distance>distancelimit){
      thereis=0;} //Count is restarted
  if (thereis > 25){
    stopmove(); // Since something is ahead, stop moving.
    turndirection = decide(); //Decide which direction to turn.
    switch (turndirection){
      case 'l':
        turnleft(turntime);
        break;
      case 'r':
        turnright(turntime);
        break;
      case 'f':
        ; //Do not turn if there was actually nothing ahead
        break;
    }
    thereis=0;
  }
 }

}


ทดสอบการทำงาน ที่รีโมท ด้วยการกด 0 จะหยุดการทำงาน และถ้า กด 1  หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง จะเริ่มทำงาน

หมายเหตุ : ถ้ากด 3 จะควบคุมด้วยรีโมท ถ้าจะยกเลิกให้กด 3 อีกครั้ง


วีดีโอผลลัพธ์การทำงานของ หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง Arduino เวอร์ชั่น 2