ข้ามไปที่เนื้อหาหลัก

โปรเจค หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง ESP8266 NodeMCU V2



โปรเจค นี้จะเป็นการนำ  ESP8266 NodeMCU V2 ESP-12E  มาทำเป็น หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง

NodeMCU V2 เป็นบอร์ดที่ใช้ ESP8266 เป็น CPU สำหรับประมวลผลโปรแกรมต่างๆ มีข้อดีกว่า Arduino ตรงที่ตัวมันมีขนาดเล็กกว่า มีพื้นที่เขียนโปรแกรมลงไปมากกว่า และสามารถเชื่อมต่อกับ WiFi ได้


อุปกรณ์ที่ใช้


1. 2WD Smart Car Robot Chassis Kits

2. NodeMCU V2 CP2102 Lua WIFI ESP8266 ESP-12E

3. Micro USB Cable Wire 1m for NodeMCU

4. Breadboard 8.5CM x 5.5CM

5. Motor Driver Module HG7881

6. Jumper (M2M) 20cm

7. Jumper (F2M) 20cm

8. Ultrasonic Sensor HC-SR04

9. Mounting Bracket for HC-SR04 แบบสั้น

10. สกรูหัวกลม+น็อตตัวเมีย 12มม

.


การจะใช้ NodeMCU ได้นั้น จำเป็นต้องติดตั้ง แพลตฟอร์ม ESP8266  เพื่อ ทำการติดต่อ ระหว่าง Arduino IDE กับ NodeMCU

ลิงค์ : ขั้นตอนการติดตั้ง แพลตฟอร์ม ESP8266


https://robotsiam.blogspot.com/2017/06/esp8266-platform-nodemcu.html


ลิงค์ : การใช้งาน NodeMCU V2 ESP8266 ESP-12E


https://robotsiam.blogspot.com/2017/06/nodemcu-lua-wifi-esp8266-esp-12e-module.html

ประกอบหุ่นยนต์



ต่อวงจรตามรูป




เริ่มต้นด้วยการ ประกอบ 2WD Smart Car Robot Chassis Kits



ยึด รางถ่าน ขนาด AA  4 ก้อน และ ต่อสายสีแดงจากรางถ่านเข้า สวิทช์



ประกอบ  NodeMCU V2 เข้ากับ Breadboard 8.5CM x 5.5CM ติดลงที่ Smart Car 





ต่อสาย  จาก สวิทช์อีกด้าน ไปยัง ไฟ+ ของ Breadboard  และ สายสีดำจากรางถ่าน ไปยัง ไฟ- ของ Breadboard  




ยึด Motor Driver 




ต่อสาย จาก Motor Driver ทั้ง 2 ด้าน ไปยัง มอเตอร์ ทั้ง 2 ตัว




การต่อสาย มอเตอร์ด้านล่าง ทั้ง 2 ตัว




ต่อสาย จาก Motor Driver ไปยัง NodeMCU V2

Driver <-> NodeMCU 

B-IA <-> D2
B-IB <-> D1
GND <-> G
VCC <-> VIN
A-IA <-> D3
A-IB <-> D4




ต่อสาย จาก ไฟ+  ของ Breadboard  ไปยัง ขา VIN ของ NodeMCU V2 และ ต่อสาย จาก ไฟ-  ของ Breadboard  ไปยัง ขา G ของ NodeMCU V2





ภาพรวม หุ่นยนต์สำหรับทดสอบ การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์




  

การใช้งาน Digital/Input ซึ่งการใช้งาน Digital I/O ของ ESP8266 นั้น สามารถใช้งานคำสั่ง digitalWrite, digitalRead ได้เช่นเดียวกับการใช้งาน Digital I/O ของ Arduino โดยกำหนดหมายเลขของ Pin เช่นตัวอย่าง Pin ที่  5 หรือจะกำหนดชื่อ Pin โดยอ้างตามชื่อ Pin บนบอร์ด NodeMCU  V2 เป็น D1 ก็ได้เช่นกัน



1.ตรวจสอบการติดตั้งไดร์เวอร์ ของ NodeMCU V2 



โดย คลิกขวา Computet -> Properties






คลิกที่ Device Manager




ที่ Ports (COM & LPT) จะพบ ไดร์เวอร์ ของ NodeMCU V2 ในตัวอย่างเป็น "COM12"



(ถ้าไม่พบให้ทำการติดตั้งไดร์เวอร์ก่อน) 
การติดตั้งโปรแกรม Arduino (IDE) และ การติดตั้งไดร์เวอร์


2. ทดสอบ การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์



เปิดโปรแกรม Arduino (IDE) และ Upload โค้ดนี้ ไปยัง บอร์ด NodeMCU V2


// Motor A pins

 int pinA1 = D3; 
int pinA2 = D4; 
//Motor B pins 

 int pinB1 = D1; 
int pinB2 = D2; 

//This lets you run the loop a single time for testing
boolean run = true;

 void setup() {

   pinMode(pinA1, OUTPUT);
  pinMode(pinA2, OUTPUT);
  pinMode(pinB1, OUTPUT);
  pinMode(pinB2, OUTPUT);
}
void loop() {
  if (run) {
    for (int i = 0; i <= 500; i++) {
      delay(10);
    }

     
    //Go forward
    forward(400);
    coast(200);
    //Go backward
    backward(400);
    coast(200);
    //Turn left
    turnLeft(400);
    coast(200);
    //Turn right
    turnRight(400);
    coast(200);
    //This stops the loop
    run = false;
  }
}

 //Define high-level H-bridge commands

void forward(int time)
{
  motorAForward();
  motorBForward();
  delay(time);
}

 void backward(int time)
{
  motorABackward();
  motorBBackward();
  delay(time);
}

 void turnLeft(int time)
{
  motorABackward();
  motorBForward();
  delay(time);
}

 void turnRight(int time)
{
  motorAForward();
  motorBBackward();
  delay(time);
}

 void coast(int time)
{
  motorACoast();
  motorBCoast();
  delay(time);
}

 void brake(int time)
{
  motorABrake();
  motorBBrake();
  delay(time);
}

 //Define low-level H-bridge commands
//motor A controls
void motorAForward()
{
  digitalWrite(pinA1, HIGH);
  digitalWrite(pinA2, LOW);
}

 void motorABackward()
{
  digitalWrite(pinA1, LOW);
  digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

 //motor B controls
void motorBForward()
{
  digitalWrite(pinB1, HIGH);
  digitalWrite(pinB2, LOW);
}

 void motorBBackward()
{
  digitalWrite(pinB1, LOW);
  digitalWrite(pinB2, HIGH);
}

 //coasting and braking
void motorACoast()
{
  digitalWrite(pinA1, LOW);
  digitalWrite(pinA2, LOW);
}

 void motorABrake()
{
  digitalWrite(pinA1, HIGH);
  digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

 void motorBCoast()
{
  digitalWrite(pinB1, LOW);
  digitalWrite(pinB2, LOW);
}

 void motorBBrake()
{
  digitalWrite(pinB1, HIGH);
  digitalWrite(pinB2, HIGH);
}

เลือก Port ในตัวอย่างเป็น "COM12"




เลือก Board : NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)





Upload




ถ้ามีปัญหา Upload ไม่เข้า ขึ้น Error แสดงข้อความว่า ตามรูปภาพ 

warning: espcomm_sync failed
error: espcomm_open failed
error: espcomm_upload_mem failed






ให้กดปุ่ม RST 1 ครั้ง และ กดปุ่ม  FLASH บนบอร์ด ของ NodeMCU  ค้างไว้ ในขณะที่ทำการอัพโหลดโปรแกรม




รอจนกระทั่ง Done uploading. 100%




ใส่ แบตเตอรี่ ขนาด AA จำนวน 4 ก้อน ไปที่ รางถ่าน และ ตรวจสอบขั้วของแบตเตอรี่ ใส่ถุกต้องหรือไม่





ถ้าทุกอย่างถูกต้อง ทดลอง ยกลงวางที่พื้นแล้ว ทดสอบ  ปิดเปิด สวิทช์ไฟ Power  ถ้าทุกอย่างถูกต้อง ปรกติ รถจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า-ถอยหลัง แล้ว เลี้ยวซ้าย แล้ว เลี้ยวขวา



การทำงานของ หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง ESP8266


หุ่นยนต์หลบหลีกสิ่งกีดขวางอาศัยหลักการเคลื่อนที่ของมอเตอร์ ผนวกกับ การใช้เซ็นเซอร์ Ultrasonic Sensor HC-SR04 มาประยุกต์ใช้ร่วมกัน เพื่อทำให้หุ่นยนต์รับรู้มีสิ่งกีดขวาง  โดยเมื่อ เซ็นเซอร์ พบสิ่งกีดขวาง ในระยะน้อยกว่า 15  เซนติเมตร ESP8266 จะสั่งให้หุ่นยนต์ ถอยหลัง แล้ว เลี้ยวหลบไปทางซ้ายเสมอ



รู้จักกับคลื่นอัลตร้าโซนิค

คลื่นอัลตร้าโซนิค เป็นคลื่นความถี่เหนือความถี่สัญญาณเสียง โดยปกติแล้ว มนุษย์จะสามารถได้ยินเสียง หรือรับรู้ได้ที่ความถี่ 20Hz ถึง 20kHz แต่คลื่นอัลตร้าโซนิคนั้น ระบุเพียงว่าเป็นคลื่นที่มีความถี่เหนือคลื่นความถี่เสียง แต่ไม่ได้บอกว่าความถี่เท่าใด

ความถี่อัลตร้าโซนิคนั้น ที่นิยมใช้งานในเซ็นเซอร์วัดระยะรุ่นต่าง ๆ จะมีความถี่ที่ประมาณ 40kHz ข้อดีของการใช้ความถี่นี้ คือมีลักษณะของความยาวคลื่นที่สั้น ส่งผลให้คลื่นไม่แตกจายออกเป็นวงกว้าง และสามารถยิงคลื่นตรงไปชนวัตถุใด ๆ ก็ได้ และนอกจากนี้ความถี่ 40kHz ยังเป็นความถี่ที่มีระยะเดินทางเพียงพอกับการใช้งาน หากใช้ความถี่สูงขึ้น จะทำให้คลื่นเดินทางได้ในระยะทางที่ลดลง ทำให้เมื่อนำมาใช้งานจริงจะวัดระยะได้ในระยะที่สั้น



หลักการวัดระยะด้วยคลื่นอัลตร้าโซนิค

หลักการที่สำคัญของการวัดระยะด้วยคลื่นอัลตร้าโซนิค คือการส่งคลื่นอัลตร้าโซนิคจำนวนหนึ่งออกไปจากตัวส่ง (Transmitter) เมื่อคลื่นวิ่งไปชนกับวัตถุ คลื่นจะมีการสะท้อนกลับมา แล้ววิ่งกลับไปชนตัวรับ (Receiver) ด้วยการเริ่มนับเวลาที่ส่งคลื่นออกไป จนถึงได้รับคลื่นกลับมานี้เอง ทำให้เราสามารถหาระยะห่างระหว่างวัตถุกับเซ็นเซอร์ได้




3. ประกอบ เซ็นเซอร์  HC-SR04 เข้ากับหุ่นยนต์








NodeMCU <-> HC-SR04

VIN <-> Vcc
G <-> GND
D5 <-> Echo
D6 <-> Trig

  

4. ทดสอบการทำงานของ เซ็นเซอร์ HC-SR04


 หลักการที่สำคัญของการวัดระยะด้วยคลื่นอัลตร้าโซนิค คือการส่งคลื่นอัลตร้าโซนิคจำนวนหนึ่งออกไปจากตัวส่ง (Transmitter) เมื่อคลื่นวิ่งไปชนกับวัตถุ คลื่นจะมีการสะท้อนกลับมา แล้ววิ่งกลับไปชนตัวรับ (Receiver) ด้วยการเริ่มนับเวลาที่ส่งคลื่นออกไป จนถึงได้รับคลื่นกลับมานี้เอง ทำให้เราสามารถหาระยะห่างระหว่างวัตถุกับเซ็นเซอร์ได้ 

การเพิ่มไลบรารี่ NewPing

ไลบรารี่ NewPing คือ ไลบรารี่ ฟังก์ชัน ที่มีผู้พัฒนาเตรียมพร้อมไว้ให้เราแล้ว โดยให้ไปดาวน์โหลด ไลบรารี่ NewPing ได้ที่


จากนั้นให้ทำการเพิ่ม ไลบรารี่ NewPing ให้กับ Arduino (IDE) ของเรา ตามรูป




เลือกไฟล์ ไลบรารี่ NewPing  .ZIP ที่เรา ดาวน์โหลดมาอยู่ในคอมพิวเตอร์ของเรา จากนั้นคลิก Open โปรแกรม จะเพิ่ม ไลบรารี่ NewPing เข้าสู่ Arduino (IDE) ของเรา



เมื่อเข้าดูที่ Include Library จะพบ ไลบรารี่ NewPing เพิ่มเข้ามาด้านล่างสุด
(สามารถใช้วิธีการเดียวกันนี้ ในการ การเพิ่ม ไลบรารี่ ฟังก์ชัน อื่นๆ ได้เช่นกัน )




 Upload โค้ด ทดสอบ HC-SR04 ไปยัง บอร์ด NodeMCU V2


#include <NewPing.h>

NewPing sonar(D6, D5);  //ให้ Pin D6 และ D5 เป็นขาของเซนเซอร์ เรียกใช้งานคำสั่งจาก Library

long cm;  //ประกาศตัวแปร cm ให้เป็นข้อมูลชนิดจำนวนเต็ม -2147483648 ถึง 2147483649 

void setup()

{
Serial.begin(9600); //ตั้งค่าความเร็วในการรับ-ส่งข้อมูล ค่ามาตรฐาน คือ 9600

}

void loop()

{
delay(50);
cm = sonar.ping_cm(); //รับค่าจาก Library NewPing หน่วยเป็น เซ็นติเมตร
Serial.print(cm);  //พิมพ์ค่าที่ได้ออกมา
Serial.print(" cm."); //พิมพ์ cm ต่อท้าย ค่าที่ได้รับ
Serial.print("\n"); 

}




Upload




ไปที่ Tools -> Serial Monitor



จะแสดงระยะห่าง จาก สิ่งกีดขวาง


ถ้าได้ แสดงว่า เซ็นเซอร์ HC-SR04  นั้นพร้อมทำงานแล้ว


ภาพรวม หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง  NodeMCU V2





เปิดโปรแกรม Arduino (IDE) และ Upload โค้ด หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง ไปยัง บอร์ด NodeMCU V2


 /*
 * By : RobotSiam.com
 */

 #include <NewPing.h>

 NewPing sonar(D6, D5);

 long cm;

 // Motor A pins

 int pinA1 = D3;
int pinA2 = D4;
//Motor B pins

 int pinB1 = D1;
int pinB2 = D2;
void setup() {

   pinMode(pinA1, OUTPUT);
  pinMode(pinA2, OUTPUT);
  pinMode(pinB1, OUTPUT);
  pinMode(pinB2, OUTPUT);
}
void loop() {

   delay(50);
  cm = sonar.ping_cm();

   if (cm < 15 ) {

     for (int i = 0; i <= 300; i++) {
      backward(1);
    }

     for (int i = 0; i <= 300; i++) {
      coast(1);
    }

     for (int i = 0; i <= 400; i++) {
      turnLeft(1);
    }

     forward(1);
  }
  else {

     forward(1);

   }
}

 //Define high-level H-bridge commands

void forward(int time)
{
  motorAForward();
  motorBForward();
  delay(time);
}

 void backward(int time)
{
  motorABackward();
  motorBBackward();
  delay(time);
}

 void turnLeft(int time)
{
  motorABackward();
  motorBForward();
  delay(time);
}

 void turnRight(int time)
{
  motorAForward();
  motorBBackward();
  delay(time);
}

 void coast(int time)
{
  motorACoast();
  motorBCoast();
  delay(time);
}

 void brake(int time)
{
  motorABrake();
  motorBBrake();
  delay(time);
}

 //Define low-level H-bridge commands
//motor A controls
void motorAForward()
{
  digitalWrite(pinA1, HIGH);
  digitalWrite(pinA2, LOW);
}

 void motorABackward()
{
  digitalWrite(pinA1, LOW);
  digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

 //motor B controls
void motorBForward()
{
  digitalWrite(pinB1, HIGH);
  digitalWrite(pinB2, LOW);
}

 void motorBBackward()
{
  digitalWrite(pinB1, LOW);
  digitalWrite(pinB2, HIGH);
}

 //coasting and braking
void motorACoast()
{
  digitalWrite(pinA1, LOW);
  digitalWrite(pinA2, LOW);
}

 void motorABrake()
{
  digitalWrite(pinA1, HIGH);
  digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

 void motorBCoast()
{
  digitalWrite(pinB1, LOW);
  digitalWrite(pinB2, LOW);
}

 void motorBBrake()
{
  digitalWrite(pinB1, HIGH);
  digitalWrite(pinB2, HIGH);
}


วีดีโอผลลัพธ์การทำงานของ โปรเจค หุ่นยนต์หลบสิ่งกีดขวาง ESP8266 NodeMCU V2


โพสต์ยอดนิยมจากบล็อกนี้

การใช้งาน IR Infrared Obstacle Avoidance Sensor Module

โมดูลเซ็นเซอร์แสงสำหรับตรวจจับวัตถุกีดขวาง   IR Infrared Obstacle Avoidance Sensor Module โมดูลเซ็นเซอร์แสงสำหรับตรวจจับวัตถุกีดขวาง    IR Infrared Obstacle Avoidance Sensor Module โดยโมดูลนี้ จะมีตัวรับและตัวส่ง infrared ในตัว ตัวสัญญาณ(สีขาว) infrared จะส่งสัญญาณออกมา และเมื่อมีวัตถุมาบัง คลื่นสัญญาณ infrared  ที่ถูกสั่งออกมาจะสะท้องกลับไปเข้าตัวรับสัญญาณ (สีดำ) สามารถนำมาใช้ตรวจจับวัตถุที่อยู่ตรงหน้าได้ และสามารถปรับความไว ระยะการตรวจจับ ใกล้หรือไกลได้ ภายตัวเซ็นเซอร์แบบนี้จะมีตัวส่ง Emitter และ ตัวรับ Receiver ติดตั้งภายในตัวเดียวกัน ทำให้ไม่จำเป็นต้องเดินสายไฟทั้งสองฝั่ง เหมือนแบบ Opposed Mode ทำให้การติดตั้งใช้งานได้ง่ายกว่า แต่อย่างไรก็ตามจำเป็นต้องติดตั้งตัวแผ่นสะท้อนหรือ Reflector ไว้ตรงข้ามกับตัวเซ็นเซอร์เอง โดยโฟโต้เซ็นเซอร์แบบที่ใช้แผ่นสะท้อนแบบนี้จะเหมาะสำหรับชิ้นงานที่มีลักษณะทึบแสงไม่เป็นมันวาว เนื่องจากอาจทำให้ตัวเซ็นเซอร์เข้าใจผิดว่าเป็นตัวแผ่นสะท้อน และ ทำให้ทำงานผิดพลาดได้ เซ็นเซอร์แบบนี้จะมีช่วงในการทำงาน หรือ ระยะในการตรวจจั...
อ่านเพิ่มเติม

การติดตั้ง Library ของ DHT Sensor DHT11 , DHT21 , DHT22

การติดตั้ง Library ของ DHT Sensor ไลบรารี DHT ใช้สำหรับในการให้เซ็นเซอร์ DHT  อ่านอุณหภูมิและความชื้นด้วย  Arduino หรือ ESP8266 ได้ คลิกที่นี่เพื่อดาวน์โหลดไลบรารี ของเซ็นเซอร์ DHT https://github.com/adafruit/DHT-sensor-library เปิดโปรแกรม Arduino IDE  ไปที่ Skecth -> Include Library -> Add .ZIP Library... ไปที่ ไลบรารี DHT-sensor-library ที่เรา ดาวน์โหลด มา ตรวจสอบที่ Skecth -> Include Library  จะพบ ไลบรารี DHT sensor library เพิ่มเข้ามาใน Arduino IDE ของเรา ไปที่ Skecth -> Include Library -> Manage Libraries... ไปที่ช่องค้นหา พิมพ์ DHT -> Enter (เพื่อค้นหา DHT sensor library ) เมื่อพบ DHT sensor library แล้ว ให้คลิก More info คลิกที่ Select Vers.. ในตัวอย่าง เลือก Version 1.2.3 คลิก Install คลิก Close เพิ่ม #include <DHT.h> ไปที่ส่วนบนสุดของโค้ด #include <DHT.h> void setup() {   // put your setup code here, to run once: }...
อ่านเพิ่มเติม

ESP32 #2: การติดตั้ง Arduino core for ESP32 WiFi chip

ในบทความนี้จะเป็นการแนะนำการติดตั้งโปรแกรม Arduino IDE ตั้งแต่ต้น ไปจนถึงการติดตั้งชุดพัฒนา Arduino core for ESP32 WiFi chip และ การตรวจสอบว่าติดตั้งสำเร็จหรือไม่ “Arduino” แต่เดิมเป็นแพลตฟอร์มที่ใช้ในการพัฒนาเฟิร์มแวร์ให้กับบอร์ด Arudino เท่านั้น แต่ภายหลังกลุ่มผู้พัฒนาโปรแกรม Arduino IDE ได้เริ่มรองรับการติดตั้งชุดพัฒนาเฟิร์มแวร์ให้กับบอร์ดอื่น ๆ ด้วย ทำให้บอร์ดอื่น ๆ ที่รองรับการเขียนโปรแกรมด้วยภาษา C/C++ สามารถเข้ามาใช้โปรแกรม Arduino IDE ในการพัฒนาได้ นอกจากข้อดีของโปรแกรม Arduino IDE แล้ว ชุดไลบารี่ต่าง ๆ ที่ทำมารองรับกับแพลตฟอร์ม Arduino ก็จะสามารถนำมาใช้งานกับบอร์ดอื่น ๆ ได้ด้วย การจะใช้ Arduino core for ESP32 กับ Arduino IDE ได้นั้น มีขั้นตอนดังนี้ คือ 1. ติดตั้งโปรแกรม Arduino (IDE) ลิงค์ดาวโหลด Arduino (IDE)  https://www.arduino.cc/en/Main/Software 2. ติดตั้ง แพลตฟอร์ม ESP32 ในการเริ่มต้นเราจะต้องอัปเดตผู้จัดการบอร์ดด้วย URL ที่กำหนดเอง เปิด Arduino IDE และไปที่ File > Preferences คัดลอก URL ด้านล่างลงใน Additional Board Manager URLs: แ...
อ่านเพิ่มเติม