[บันทึกช่วยจำ] การเตรียมสถานีทดลอง IoT งาน ม.อ.วิชาการ ปี 68 (ฐานการเรียนรู้:หุ่นยนต์สองขา Otto DIY)

 

Otto DIY คือ:

• หุ่นยนต์ที่สร้างเอง: เป็นหุ่นยนต์เดินสองขาขนาดเล็ก ที่ถูกออกแบบมาให้ผู้ใช้งานสามารถสร้างขึ้นมาได้ด้วยตัวเอง โดยอาศัยเทคโนโลยีที่เข้าถึงง่าย

• ใช้การพิมพ์ 3 มิติ (3D Printing): ชิ้นส่วนโครงสร้างหลักของหุ่นยนต์ เช่น หัว, ลำตัว, ขา และเท้า จะอยู่ในรูปแบบของไฟล์ดิจิทัล (.STL) ที่สามารถดาวน์โหลดได้ฟรี เพื่อนำไปพิมพ์กับเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

• ใช้บอร์ด Arduino: หัวใจหลักในการควบคุมหุ่นยนต์คือบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ยอดนิยมอย่าง Arduino Nano ซึ่งง่ายต่อการเรียนรู้และเขียนโปรแกรม

• เป็น Open-Source: หมายความว่าทั้งแบบพิมพ์ 3 มิติ, โค้ดโปรแกรม, และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ถูกเปิดเผยเป็นสาธารณะ ทุกคนสามารถนำไปใช้, ศึกษา, ดัดแปลง, และพัฒนาต่อยอดได้ฟรี

• มีเป้าหมายเพื่อการศึกษา: ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อเป็นเครื่องมือในการเรียนรู้เกี่ยวกับ STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) โดยเฉพาะด้านหุ่นยนต์, การเขียนโปรแกรม, อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น และการออกแบบ 3 มิติ

 

แนะนำอุปกรณ์ (Recommended Components) ⚙️

การสร้างหุ่นยนต์ Otto DIY หนึ่งตัวต้องใช้อุปกรณ์หลักๆ 3 ส่วน คือ ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์, และเครื่องมือเล็กน้อย โดยสามารถหาซื้อเป็นชุดคิทสำเร็จรูป หรือจะสั่งพิมพ์และหาซื้ออุปกรณ์แยกเองก็ได้

1. ชิ้นส่วนจากการพิมพ์ 3 มิติ (3D Printed Parts)

เป็นโครงสร้างหลักของหุ่นยนต์ ประกอบด้วย:

• หัว (Head): ส่วนสำหรับติดตั้งเซ็นเซอร์วัดระยะและบอร์ดควบคุม

• ลำตัว (Body): ส่วนสำหรับติดตั้งเซอร์โวมอเตอร์สำหรับขาทั้งสองข้าง

• ขา (Leg): จำนวน 2 ชิ้น เป็นส่วนที่เชื่อมต่อระหว่างลำตัวและเท้า

• เท้า (Foot): จำนวน 2 ชิ้น (ซ้าย-ขวา) เป็นส่วนที่ติดตั้งเซอร์โวมอเตอร์สำหรับขยับข้อเท้า

2. อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (Electronics)

เป็นเหมือนสมองและกล้ามเนื้อของหุ่นยนต์:

• Arduino Nano: บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาดเล็ก ทำหน้าที่เป็น "สมอง" ของหุ่นยนต์

• เซอร์โวมอเตอร์ (Micro Servo SG90): จำนวน 4 ตัว ทำหน้าที่เป็น "ข้อต่อ" หรือ "กล้ามเนื้อ" สำหรับการเคลื่อนไหวที่ขาและข้อเท้า

• เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก (Ultrasonic Sensor HC-SR04): ทำหน้าที่เป็น "ดวงตา" สำหรับวัดระยะและหลบหลีกสิ่งกีดขวาง

• บัซเซอร์ (Buzzer): อุปกรณ์กำเนิดเสียง ใช้สำหรับสร้างเสียงประกอบต่างๆ

• สายเชื่อมต่อ (Jumper Wires): ใช้สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกัน

• สาย mini USB: สำหรับเชื่อมต่อ Arduino Nano กับคอมพิวเตอร์เพื่ออัปโหลดโปรแกรม

3. เครื่องมือและสกรู (Tools & Screws)

• ไขควงขนาดเล็ก: สำหรับขันสกรูยึดชิ้นส่วนต่างๆ

• สกรู: โดยปกติจะแถมมากับเซอร์โวมอเตอร์สำหรับยึดจับ

ขั้นตอนและวิธีการ (Steps and Methods) 🛠️

การสร้าง Otto DIY มีขั้นตอนที่ไม่ซับซ้อน สามารถทำตามได้ง่ายๆ แบ่งเป็น 3 ขั้นตอนหลัก

ขั้นตอนที่ 1: การประกอบหุ่นยนต์ (Assembly)

1. ประกอบเท้า: นำเซอร์โอมอเตอร์ 2 ตัว ติดตั้งเข้าไปในชิ้นส่วน "เท้า" ทั้งสองข้าง และยึดด้วยสกรู

2. ประกอบลำตัว: นำเซอร์โวมอเตอร์อีก 2 ตัว ติดตั้งเข้าที่ "ลำตัว"

3. เชื่อมขาเข้ากับลำตัว: นำชิ้นส่วน "ขา" มายึดติดกับเซอร์โวที่ลำตัว

4. เชื่อมเท้าเข้ากับขา: นำชุด "เท้า" ที่ประกอบไว้ มายึดติดกับปลายของ "ขา"

5. ประกอบส่วนหัว: ติดตั้งเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเข้าไปใน "หัว" จากนั้นนำบอร์ด Arduino Nano เสียบเข้ากับ Nano I/O Shield แล้วติดตั้งลงไปในหัว

6. เดินสายไฟ: ใช้สาย Jumper ต่ออุปกรณ์ต่างๆ (เซอร์โว 4 ตัว, เซ็นเซอร์, บัซเซอร์) เข้ากับบอร์ด Nano I/O Shield ตามคู่มือ

7. ประกอบร่าง: นำส่วน "หัว" มาประกบเข้ากับ "ลำตัว" และเชื่อมต่อสายไฟจากรางถ่าน

ขั้นตอนที่ 2: การเขียนโปรแกรม (Programming)

• สำหรับผู้เริ่มต้น (Otto Blockly): เป็นการเขียนโปรแกรมแบบลาก-วาง (Drag and Drop) คล้ายกับการต่อบล็อก ทำให้เข้าใจง่ายและสนุก เหมาะสำหรับเด็กและผู้ที่ไม่มีพื้นฐานการเขียนโค้ดมาก่อน ผู้ใช้สามารถสร้างคำสั่งให้ Otto เดิน, เต้น, ส่งเสียง หรือตอบสนองต่อเซ็นเซอร์ได้ไม่ยาก

ตัวอย่างโค้ด

ขั้นตอนที่ 3: อัปโหลดและทดสอบ (Upload & Test)

1. เชื่อมต่อหุ่นยนต์ Otto เข้ากับคอมพิวเตอร์ผ่านสาย  USB

2. เลือกบอร์ดและพอร์ตให้ถูกต้องในโปรแกรม

3. กดอัปโหลดโค้ดที่เขียนไว้ไปยังบอร์ด Arduino Nano

4. เมื่ออัปโหลดเสร็จสิ้น ให้ถอดสาย mini USB ออก แล้วทำการเสียบสายอีกครั้ง Otto ก็จะเริ่มทำงานตามโปรแกรมที่ได้สั่งไว้

ประโยชน์และการต่อยอด 🚀

Otto DIY ไม่ได้เป็นเพียงของเล่น แต่เป็นเครื่องมือการเรียนรู้ที่มีประสิทธิภาพสูงและเปิดโอกาสในการพัฒนาต่อยอดได้ไม่สิ้นสุด

ประโยชน์ที่ได้รับ

• เรียนรู้ทักษะ STEM ครบวงจร: ได้ลงมือทำจริงทั้งด้านวิทยาศาสตร์ (หลักการทำงานเซ็นเซอร์), เทคโนโลยี (การเขียนโปรแกรม), วิศวกรรม (การออกแบบและประกอบเชิงกล) และคณิตศาสตร์ (การคำนวณองศาการเคลื่อนไหว)

• พัฒนาทักษะการแก้ปัญหา: ระหว่างการประกอบและการเขียนโค้ด ผู้สร้างจะได้เจอกับปัญหาเฉพาะหน้าและต้องเรียนรู้ที่จะแก้ไขด้วยตนเอง

• ส่งเสริมความคิดสร้างสรรค์: สามารถออกแบบท่าเต้นใหม่ๆ, สร้างเสียงประกอบ, หรือออกแบบชิ้นส่วน 3 มิติเพิ่มเติมเพื่อตกแต่งหุ่นยนต์ในสไตล์ของตัวเอง

• เข้าใจพื้นฐานของหุ่นยนต์และ IoT: เป็นการปูพื้นฐานความเข้าใจในเทคโนโลยีที่จะมีความสำคัญอย่างยิ่งในอนาคต

ไฟล์ที่เกี่ยวข้อง

https://www.canva.com/design/DAGwZUjjZcA/a2mliK-VN76xfNSkqppXnQ/view?utm_content=DAGwZUjjZcA&utm_campaign=designshare&utm_medium=link2&utm_source=uniquelinks&utlId=h0b1b6904f4

เว็บไซต์ที่เกี่ยวข้อง

https://www.ottodiy.com/