1. {
ความรู้เบื้องต้นและการทางานของ
หุ่นยนต์
โดย อ.วิทยากร ยาสิงห์ทอง
โรงเรียนฝางวิทยายน อ.บ้านฝาง จ.ขอนแก่น

2. ทำไมต้องเรียนรู้หุ่นยนต์
หุ่นยนต์ให้ทักษะหลัก ๆ กับเรำ 3 ด้ำน
1. ทักษะทำงด้ำนกลไก
2. ทักษะทำงด้ำนอิเล็กทรอนิกส์
3. ทักษะทำงด้ำนกำรเขียนโปรแกรม

3. 1. ทักษะทำงด้ำนกลไก
1.1 ล้อ ยำง ขำ ระบบขับเคลื่อน
1.3 เฟือง ระบบทดกำลัง
1.4 โครงสร้ำง สมดุล
1.2 มอเตอร์
เข้ำใจกำรทำงำนของระบบเฟือง ล้อ กำรถ่วงสมดุล
กำรขับเคลื่อนมอเตอร์ได้ นำควำมรู้ไปสร้ำงสิ่งประดิษฐ์ใหม่ ๆ

4. 1.1 ล้อ ยำง ขำ ระบบขับเคลื่อน

5. Beam มอเตอร์ขับตรง

6. ล้อขับเคลื่อนธรรมดำ

7. ล้อประคอง

8. ขับเคลื่อน 4 ล้อ

9. ขับเคลื่อน X ล้อ

10. ขับเคลื่อนด้วยล้อสำยพำน

11. TransWheel

12. Omni Robot 3 ล้อ

13. Omni Robot 4 ล้อ

14. Mecanum Wheels

15. หุ่นยนต์ที่ใช้ Mecanum Wheels

16. หุ่นยนต์ที่ใช้ Mecanum Wheels

17. หุ่นยนต์ 6 ขา ใช้เซอร์โว 3 ตัว

18. หุ่นยนต์เดินสองขาเซอร์โว 2 ตัว

19. หุ่นยนต์ 6 ขา ใช้เซอร์โว 12 ตัว

20. หุ่นยนต์ 6 ขา ใช้เซอร์โว 18 ตัว

21. หุ่นยนต์ Worm เดินโยก และหมุนตัว

22. หุ่นยนต์ Worm เดินโยก และหมุนตัว

23. หุ่นยนต์ตะขาบ

24. หุ่นยนต์เดินสองขา ดิจิตอลเซอร์โว 16 ตัว

25. 1.2 มอเตอร์

26. มอเตอร์ไฟตรงพื้นฐาน

27. มอเตอร์ Brushless

28. มอเตอร์ Brushless

29. มอเตอร์ Brushless

30. มอเตอร์ Stepper

31. หุ่นยนต์ MicroMouse ใช้ Stepper Motor

32. หุ่นยนต์ MicroMouse ใช้ Stepper Motor

33. เซอร์โวมอเตอร์

34. เซอร์โวมอเตอร์
เซอร์โวมอเตอร์

35. เซอร์โวมอเตอร์

36. เรือใบ
เซอร์โวมอเตอร์

37. หุ่นยนต์ขนาดเล็ก
เซอร์โวมอเตอร์

38. โวลุ่ม
เฟือง
Inside เซอร์โวมอเตอร์

39. การทางานภายใน เซอร์โวมอเตอร์

40. หลักการทางาน เซอร์โวมอเตอร์

41. เอาเซอร์โวมอเตอร์ไปทาหุ่นยนต์

42. 1.3 เฟือง ระบบทดกำลัง

43. ชุดเฟืองขับมอเตอร์แบบต่างๆ

44. อัตราทดเฟือง

45. อัตราทดเฟืองหลายชั้น

46. แกะเฟืองมาคานวณ

47. เข้ำใจกำรทำงำนของระบบเฟือง ล้อ กำรถ่วงสมดุล
กำรขับเคลื่อนมอเตอร์ได้ นำควำมรู้ไปสร้ำงสิ่งประดิษฐ์ใหม่ ๆ

48. อัตราทดเฟืองหลายชั้น

49. 1.4 โครงสร้ำง

50. โครงสร้างหุ่นยนต์รูปแบบต่าง
Robo-Circle Robo-PICA
Robo-BuilderRobo-Creator Rescue Robot
Micom-Car

51. Open Source Hardware
แบบ Laser Cut
แนะนา
http://www.thingiverse.com

52. Open Source Hardware
Electric Turtle

53. Open Source Hardware

54. Open Source Hardware

55. Open Source Hardware

56. Mini Servo Gripper
Open Source Hardware

57. Open Source Hardware
เค้าบอกว่า A better Pop-bot
Description
I bought a Pop-bot kit and was very dissapointed with the plastic platform that came with the kit. So I designed a better one.

58. 2. ทักษะทำงด้ำนอิเล็กทรอนิกส์
2.1 แหล่งจ่ำยไฟ
2.3 วงจรขับมอเตอร์
2.4 วงจรตรวจจับต่ำงๆ
2.2 ไมโครคอนโทรลเลอร์

59. 2.1 แหล่งจ่ำยไฟ

60. Adaptor
เป็นแบบหม้อแปลงทั่วไป เป็นแบบสวิตชิ่ง
สัญญาณรบกวนน้อยกว่า จ่ายกาลังได้มากกว่า

61. ถ่านอัลคาไลน์ / NiMH
1.5V 1.2V
ถ่านชาร์จแบบ Low Self Discharge การคายประจุน้อยเมื่อไม่ได้ใช้

62. แบตเตอรี่ตะกั่วกรด
ตะกั่วกรดมีซีลด์ป้ องกัน
แบตเตอรี่แบบ Lead-Acid

63. แบตเตอรี่แบบ Li-PO
Lithium-Polymer Battery

64. แบตเตอรี่แบบ Li-PO
มีขนาดให้เลือกใช้งานค่อนข้างมาก

65. เครื่องชาร์จ
แบบจ่ายกระแสต่าประมาณ 800 mA

66. Battery Monitor Lipo Alarm
เครื่องมือวัดแบตเตอรี่

67. เครื่องชาร์จ
ชาร์จได้ทั้ง
NiMH,Pb และ Lipo
ควบคุมด้วย
ไมโครคอนโทรลเลอร์

68. 2.2 ไมโครคอนโทรลเลอร์

69. อินพุต เอาต์พุตประมวลผล
หลักการของระบบควบคุม
ป้ อนกลับ

70. คอมพิวเตอร์ คือ อุปกรณ์ที่ใช้ซอฟต์แวร์เป็นตัวดำเนินกำรทำงำน ว่ำต้องกำรให้อุปกรณ์
ใดทำงำนใดบ้ำง
การพัฒนาระบบคอมพิวเตอร์ก็เป็นรูปเป็นร่างมากขึ้นเมื่อ Intel ได้พัฒนาอุปกรณ์
สาหรับประมวลผลคาสั่ง ที่เรียกว่า “ไมโครโปรเซสเซอร์” "(Microprocessor)"
MPU 4004 (MCS-4)
สู่โลกไมโครคอนโทรลเลอร์

71. ไมโครโปรเซสเซอร์
การทางานของไมโครโพรเซสเซอร์
จะทาหน้าที่ประมวลคาสั่งข้อมูลในรูป
สัญญาณดิจิตอล มาเทียบกับตาราง
ชุดคาสั่ง เพื่อกาหนดการทางานใน
แบบต่างๆ ส่วนอัตราการประมวลผล
นั้น ขึ้นอยู่กับความถี่สัญญาณนาฬิกาที่
ป้ อนให้
ไมโครโพรเซสเซอร์ จาเป็นต้องมี
อุปกรณ์ร่วมอื่นๆประกอบเข้าด้วยกัน
ไม่ว่าจะเป็นหน่วยความจา อุปกรณ์รับ-
ส่งสัญญาณต่างๆ
สู่โลกไมโครคอนโทรลเลอร์

72. ไมโครคอนโทรลเลอร์กับไมโครโปรเซสเซอร์
จริง ๆ แล้วไมโครโปรเซสเซอร์
สามารถนาไปประยุกต์ใช้ในงาน
ต่างๆ มากมาย แต่ด้วยขนาดของ
ระบบซึ่งมีขนาดใหญ่ รวมถึง
ลักษณะงานบางอย่างไม่
จาเป็นต้องใช้ความสามารถใน
การประมวลผลมากนัก
ไมโครคอนโทรลเลอร์จึงได้ถือ
กาเนิดขึ้น โดยได้ทาการรวม
อุปกรณ์พื้นฐานต่างๆเข้ามาอยู่ใน
ไอซีตัวเดียว เพื่อลดขนาดและ
ความซับซ้อนของวงจรลง ทาให้
ราคาของระบบถูกลง
สู่โลกไมโครคอนโทรลเลอร์

73. ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีใช้งานทั่ว ๆ ไป
ไมโครโปรเซสเซอร์
ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC
ไมโครคอนโทรลเลอร์ MCS-51
ไมโครคอนโทรลเลอร์ BASIC Stamp ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR
สู่โลกไมโครคอนโทรลเลอร์

74. ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีใช้งานทั่ว ๆ ไป
สู่โลกไมโครคอนโทรลเลอร์

75. ตัวอย่างการใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ในเครื่องปรับอากาศ
ตรวจสอบการเปิด
จากรีโมตหรือสวิตช์
ระบบควบคุมของเครื่องปรับอากาศ
สั่งให้คอมเพรสเซอร์ทางาน
ตรวจสอบอุณหภูมิจาก
เซนเซอร์ กับค่าที่ตั้งไว้
สั่งให้คอมเพรสเซอร์หยุดทางาน
มากกว่า
ค่าที่ตั้งไว้
น้อยกว่า
ค่าที่ตั้งไว้
+V
220V
Compressor
Microcontroller
A/D in
Digital In
Data In
Digital Out
สู่โลกไมโครคอนโทรลเลอร์

76. รูปแบบที่ 1 ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์มีตัวแปลภาษา
• โมดูลสาเร็จรูป ไม่ต้องพึ่งอุปกรณ์ภายนอก
• มี อินเตอร์พรีตเตอร์ (ตัวแปลภาษาในตัว)
• ซอฟต์แวร์ภาษาเบสิกเขียนง่าย มีให้ใช้งานฟรี
• ใช้เวลาในการเรียนรู้น้อย พัฒนางานได้เร็ว
ราคาค่อนข้างสูงเมือเทียบกับไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูลอื่น
การพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์ในปัจจุบัน

77. รูปแบบที่ 2 ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านคอมไพเลอร์
• ต้องใช้เครื่องโปรแกรมภายนอกในการโปรแกรม
• คอมไพเลอร์ภาษา C แจกฟรี
• ทางานด้วยความเร็วสูง
• ราคา(ไมโครคอนโทรลเลอร์ ) ไม่แพง
สาหรับผู้เริ่มต้น ใช้ระยะเวลาในการเรียนรู้นานกว่ารูปแบบที่ 1
การพัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์ในปัจจุบัน

78. Arduinoคอมไพเลอร์ Opensource
Edit + Compile + Download
POP-XT

79. www.arduino.cc
ต้นกาหนด Arduino
• คู่มืออ้างอิงการใช้งาน
• ตัวอย่างฮาร์ดแวร์
• จุดกาเนิด IDEA
• ที่ดาวน์โหลดโปรแกรม
• ที่ซักถามปัญหา

80. • ชุดคาสั่ง
• ไลบรารี่
• ตัวแปร
• คาสงวน
ข้อมูลอ้างอิงสาหรับเขียนโปรแกรม

81. โครงการ Opensource จาก Arduino
POP-XT ของ inex
HARDWARE
ต้นกาเนิด POP-XT

82. 2.3 วงจรขับมอเตอร์

83. BATTERY
+-
M
BATTERY
-+
M
ตามเข็มนาฬิกา ทวนเข็มนาฬิกา
การขับมอเตอร์

84. M
BATTERY
+-
BATTERY
+-
S1
S2
การขับมอเตอร์
ไส่สวิตช์เพื่อกลับทิศทางมอเตอร์

85. Q3
R3
IN2
Q2
R2
Q4
R4
Q1
R1
IN1
M
+V
เมื่อต้องควบคุมทิศทางด้วยไมโครฯ

86. ใช้ IC ขับมอเตอร์สาเร็จรูป
P12
P13
P14
P15
12
13
11
1
2
3
9
1
0
8 5
4
6
9
2
7
1
15
10
16
13 12 5 4
IC6
L293DNE
1A
2A
12EN
4A
3A
Vcc1
34EN
1Y
2Y
4Y
3Y
3
6
14
11
8
+Vm
25
24
23
22
M
M
• L293D ขับมอเตอร์ได้ 2 ตัว
• ควบคุมทิศทางการหมุนได้
• ปรับความเร็วการหมุนได้

87. ใช้ IC ขับมอเตอร์สาเร็จรูป
Dual VNH2SP30 Motor Driver Carrier MD03A
Pololu

88. ใช้ IC ขับมอเตอร์สาเร็จรูป
วงจรขับมอเตอร์ของ
POP-XT

89. 4.8V 4.8V
2.4V
Volt
Time
Volt
Time
4.8V
3.6V
Volt
Time
4.8V
1.2V
Volt
Time
• จ่ายไฟเป็นแบบพัลส์
• ช่วงบวกมากหมุนเร็ว
• ช่วงบวกน้อยหมุนช้า
ปรับความเร็วมอเตอร์ PWM

90. 2.4 วงจรตรวจจับต่ำงๆ

91. 5 ประสาทรับรู้ของมนุษย์
การสัมผัส
การมองเห็น
การได้ยินเสียง
การรับรู้รส
การรับรู้กลิ่น

95. 1. เซนเซอร์ตรวจจับแสงด้วยตัวต้านทานแปรค่าตามแสง
ได้รับแสง มาก ค่าที่ตรวจวัดได้ มาก
ได้รับแสง น้อย ค่าที่ตรวจวัดได้ น้อย
GND
+5V
OUT
LDR
R2
4k7
Analog to Digital
Converter Microcontroller
Analog
0-5V
Digital Value
0-1023 (10 bit)
0-255 (8 bit)

96. 1. เซนเซอร์ตรวจจับแสงด้วยตัวต้านทานแปรค่าตามแสง
ได้รับแสง น้อย ค่าที่ตรวจวัดได้ มาก
ได้รับแสง มาก ค่าที่ตรวจวัดได้ น้อย
GND
+5V
OUT
LDR
R2
4k7
Analog to Digital
Converter Microcontroller
Analog
0-5V
Digital Value
0-1023 (10 bit)
0-255 (8 bit)

100. กำรแข่งขันหุ่นยนต์

101. Robot Camp พระจอมเกล้ำพระนครเหนือ 2546

102. Robot Camp พระจอมเกล้ำพระนครเหนือ 2546 (Interactive C)

103. ค่ำยเยำวชนสมองแก้ว ปี 2547

104. หุ่นยนต์วิ่งตำมเส้นแบบมีเส้นตัดขวำง แข่งควำมเร็ว

105. หุ่นยนต์ ซูโม่

106. หุ่นยนต์ วิ่งเปี้ยว

107. หุ่นยนต์ ดับเพลิง

108. แข่งขันหุ่นยนต์ สสวท ปี 2549

109. แข่ง Micom Car พระจอมเกล้ำพระนครเหนือ ปี 2549

110. แข่ง TPA Junior Robot 2008 ถนนสีขำว

111. แข่ง TPA Junior Robot 2009 หุ่นยนต์สองตัวช่วยกันขนย้ำยกระป๋ อง

112. แข่งขันหุ่นยนต์ย่ำโมโรบอท ปี 2009

113. แข่งขันหุ่นยนต์เก็บของใต้น้ำ Singapore Robot Games 2010

114. แข่งขันหุ่นยนต์ RoboFest ปัญญำภิวัฒน์ 2554 (Relay Rover )

115. แข่งขันหุ่นยนต์ TPA Robot 2554

116. แข่งขันหุ่นยนต์ TPA Robot 2555

117. แข่งขันหุ่นยนต์ Balloon War

118. แข่งขันหุ่นยนต์ Balloon War

119. แข่งขันหุ่นยนต์ ว่ำยน้ำควบคุมด้วย Android

120. แข่งขันหุ่นยนต์ TPA Robot 2556

121. แข่งขันหุ่นยนต์ TPA Robot 2556

122. กฤษดา ใจเย็น
บริษัท อินโนเวตีฟ เอ็กเพอริเมนต์ จากัด
108 ซอยสุขุมวิท 101/2 ถ.สุขุมวิท
แขวงบางนา เขตบางนา กรุงเทพฯ 10260
โทรศัพท์ 02-7477001-4 โทรสาร 02-7477005
www.inex.co.th
ขอขอบคุณ