โปรเจ็คที่19 หุ่นยนต์เดินตามเส้น ESP8266 NodeMCU V2

โครงงาน หุ่นยนต์เดินตามเส้น ESP8266 NodeMCU V2

โปรเจค นี้จะเป็นการนำ  ESP8266 NodeMCU V2 ESP-12E  มาทำเป็น หุ่นยนต์เดินตามเส้น

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. IR Infrared Obstacle Avoidance Sensor

9. Mounting Bracket for HC-SR04 แบบสั้น

10. แผ่นอะคริลิค

11. 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 pinA2 = D1;
int pinA1 = D2;


//Motor B pins

int pinB2 = D3;
int pinB1 = D4;


//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


(ให้ล้อลากสีขาวเป็นท้ายของหุ่นยนต์ , ถ้าต้องการทดสอบใหม่ ให้  ปิดเปิด สวิทช์ไฟใหม่)

ถ้าหุ่นยนต์ เคลื่อนที่ปรกติ แสดงว่า หุ่นยนต์ของเราพร้อมทำงานแล้ว

การทำงานของ หุ่นยนต์เดินตามเส้น ESP8266

หุ่นยนต์และมนุษย์มีหลักการทำงานที่เหมือนกัน คือ หน่วยรับข้อมูลเข้า (Input Unit) หน่วยประมวลผล (Process Unit) และหน่วยแสดงผล (Output Unit) ดังนั้นการที่หุ่นยนต์จะเคลื่อนที่ไปให้ตรงเป้าหมาย หุ่นยนต์จะต้องมีอุปกรณ์ที่จะตรวจสอบตำแหน่งและส่งข้อมูลที่ได้ไปยังหน่วยประมวลผล เพื่อให้มอเตอร์ทำการแสดงผลโดยการไปยังเป้าหมายต่อไป อุปกรณ์พื้นฐานที่ใช้ในการตรวจสอบตำแหน่งนั้น คือ โมดูลเซ็นเซอร์แสงสำหรับตรวจจับวัตถุกีดขวาง เซ็นเซอร์ตรวจสอบการสะท้อนแสงกลับมา ได้หรือไม่ แล้วส่งสัญญาณไปยัง ESP8266 แล้ว ESP8266 จึงไปสั่งให้มอเตอร์ทำงาน โดย Motor Driver Module HG7881 ให้เป็นไปตามการส่งค่ามาของเซ็นเซอร์

เซ็นเซอร์แบบนี้จะมีช่วงในการทำงาน หรือ ระยะในการตรวจจับจะได้ใกล้กว่าแบบ Opposed mode ซึ่งในสภาวะการทำงานปกติ พื้นเเป็นสีขาว ตัวรับ Receiver จะสามารถรับสัญญาณแสงจากตัวส่ง  Emitter ได้ตลอดเวลา เนื่องจากลำแสง สะท้อนกลับมาได้ จะแสดงค่า เป็น 0

และ เมื่อพื้นเป็นสีดำ แสงสะท้อนกลับมาไม่ได้   จึงทำให้ตัวรับ Receiver ไม่สามารถรับลำแสงที่จะสะท้อนกลับมาได้ จะแสดงค่า เป็น 1

โปรเจค หุ่นยนต์เดินตามเส้น ESP8266 NodeMCU V2 นี้ เราจะใช้ 2 เซ็นเซอร์อินฟราเรด คือด้านซ้ายและด้านขวา  โดย เมื่อเซ็นเซอร์ ทั้งด้านซ้ายและด้านขวา ตรวจสอบแล้วเป็นพื้นสีขาว ลำแสง สามารถสะท้อนกลับมาได้ทั้งคู่  ( 0 , 0 ) ให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปข้างหน้า

หากเซ็นเซอร์ซ้ายมาพบพื้นสีดำ  และ เซ็นเซอร์ขวาพบพื้นสีขาว ( 1 , 0 ) ให้หุ่นยนต์เลี้ยวไปทางด้านซ้าย

หากเซ็นเซอร์ขวามาพบพื้นสีดำ  และ เซ็นเซอร์ซ้ายพบพื้นสีขาว ( 0 , 1 ) ให้หุ่นยนต์เลี้ยวไปทางด้านขวา

หากเซ็นเซอร์ทั้งสองมาอยู่บนเส้นสีดำทั้งคู่ ( 1 , 1 ) ให้หุ่นยนต์หยุด

3. ประกอบ เซ็นเซอร์ ทั้ง 2 ตัว เข้ากับหุ่นยนต์

NodeMCU <-> เซ็นเซอร์

VIN <-> VCC (ซ้าย,ขวา)
G <-> GND (ซ้าย,ขวา)
D5 <-> OUT (ซ้าย)
D6 <-> OUT (ขวา)


ตัดแผ่นอะคริลิค ขนาด 3 x 10 เซ็นติเมตร
ประกอบ เซ็นเซอร์ซ้ายและขวา

ประกอบ เข้ากับหุ่นยนต์

เชื่อมต่อสาย เซ็นเซอร์ซ้ายและขวา

  

4. ทดสอบการทำงานของ เซ็นเซอร์ ทั้ง 2 ตัว

หลังจาก หุ่นยนต์เคลื่อนที่ หยุดแล้ว ตรวจสอบเซ็นเซอร์


โดยให้... เมื่ออยู่ที่พื้นสีขาว ให้ไฟ LED ติด 2 ดวง

และ เมื่อ เข้าไปในพื้นที่ สีดำ ให้ ไฟ LED ติด 1 ดวง

ถ้ายังไม่ได้ตามด้านบน ให้ใช้ ไขควง ปรับเซ็นเซอร์ ที่ สี่เหลี่ยมสีฟ้า-ขาว

ถ้าได้ แสดงว่า เซ็นเซอร์ ทั้ง 2 ตัว นั้นพร้อมทำงานแล้ว

ภาพรวม หุ่นยนต์เดินตามเส้น  NodeMCU V2

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



/*
 * By : RobotSiam.com
 */

// Motor A pins

int pinA2 = D1;
int pinA1 = D2;


//Motor B pins

int pinB2 = D3;
int pinB1 = D4;


int sensor_L ,  sensor_R ; //optical sensor values



void setup()
{


  pinMode(pinA1, OUTPUT);
  pinMode(pinA2, OUTPUT);

  pinMode(pinB1, OUTPUT);
  pinMode(pinB2, OUTPUT);


}

void loop()
{


  sensor_L = digitalRead (D5) ;
  sensor_R = digitalRead (D6) ;



  if ((sensor_L == 0) && (sensor_R == 0) )
    forward(1);
  else if ((sensor_L == 1) && (sensor_R == 0) )
    turnLeft(10);
  else if ((sensor_L == 0) && (sensor_R == 1) )
    turnRight(10);
  else if ((sensor_L == 1) && (sensor_R == 1) )
    disableMotors();

  else
    forward(1);
}

//Define high-level H-bridge commands

void enableMotors()
{
  motorAOn();
  motorBOn();
}

void disableMotors()
{
  motorAOff();
  motorBOff();
}

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

//enable motors
void motorAOn()
{
  //digitalWrite(enableA, HIGH);
}

void motorBOn()
{
  //digitalWrite(enableB, HIGH);
}

//disable motors
void motorAOff()
{
  //digitalWrite(enableB, LOW);
}

void motorBOff()
{
  //digitalWrite(enableA, LOW);
}

//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);
}