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
B-IA <-> D2
B-IB <-> D1
GND <-> G
VCC <-> VIN
A-IA <-> D3
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"
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
คลื่นอัลตร้าโซนิค เป็นคลื่นความถี่เหนือความถี่สัญญาณเสียง โดยปกติแล้ว มนุษย์จะสามารถได้ยินเสียง หรือรับรู้ได้ที่ความถี่ 20Hz ถึง 20kHz แต่คลื่นอัลตร้าโซนิคนั้น ระบุเพียงว่าเป็นคลื่นที่มีความถี่เหนือคลื่นความถี่เสียง แต่ไม่ได้บอกว่าความถี่เท่าใด
หลักการที่สำคัญของการวัดระยะด้วยคลื่นอัลตร้าโซนิค คือการส่งคลื่นอัลตร้าโซนิคจำนวนหนึ่งออกไปจากตัวส่ง (Transmitter) เมื่อคลื่นวิ่งไปชนกับวัตถุ คลื่นจะมีการสะท้อนกลับมา แล้ววิ่งกลับไปชนตัวรับ (Receiver) ด้วยการเริ่มนับเวลาที่ส่งคลื่นออกไป จนถึงได้รับคลื่นกลับมานี้เอง ทำให้เราสามารถหาระยะห่างระหว่างวัตถุกับเซ็นเซอร์ได้
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 )
(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
