เส้นทางสู่นักประดิษฐ์หุ่นยนต์

47

3.4 หลักการและขนั้ ตอนการสร้างหนุ่ ยนต์

ทมี่ ำ : https://images.app.goo.gl/eB3CSC4h3Lmn6dhg7

เมื่อเรำรู้จักส่วนประกอบของหุ่นยนต์กันแล้ว ก็ถึงเวลำท่ีจะนำส่วนประกอบเหล่ำน้ันมำร่วม
เข้ำด้วยกัน เพื่อสร้ำงเป็นหุ่นยนต์ข้ึนมำ สำหรับปฏิบัติภำรกิจตำมท่ีต้องกำร ซึ่งหลักกำรในกำรสร้ำงหุ่นยนต์
ต่อไปนี้เป็นหลักกำรและข้ันตอนคร่ำว ๆ ท่ีนักประดิษฐ์หุ่นยนต์ควรคำนึงถึง โดยหลักกำรและขั้นตอน
มดี ังต่อไปน้ี

กาหนดขอบเขตความสามารถของหุน่ ยนต์

โดยต้องรู้ว่ำหุ่นยนตท์ เ่ี รำจะสรำ้ งนนั้ สำมำรถทำอะไรได้บำ้ ง เช่น สำมำรถหยบิ จบั ส่ิงของได้
สำมำรถหลบหลีกส่ิงกีดขวำงได้ สำมำรถทำงำนตำมเสียงหรือตำมแสงได้ เป็นตน้

วางแผน

ในข้ันตอนกำรวำงแผนจะต้องคิดและประเมินสถำนกำรณ์ล่วงหน้ำไว้ว่ำ จะใช้วัสดุหรือ
อุปกรณอ์ ะไรบ้ำงในกำรทำโครงสรำ้ ง สว่ นขบั เคลอ่ื นจะใชอ้ ุปกรณ์ใดในกำรขับเคล่ือน ส่วนของกำรประมวลผล
และกำรควบคมุ จะใชว้ งจรอะไร จำเปน็ ตอ้ งใช้เซนเซอร์หรือไม่ และแหลง่ จำ่ ยพลงั งำนจะใช้พลังงำนแบบใด

ออกแบบ

ในกำรออกแบบหุ่นยนต์ จะต้องออกแบบไว้ล่วงหน้ำก่อนลงมือทำจริงว่ำ หุ่นยนต์ที่จะสร้ำง
จะมีรูปร่ำงอย่ำงไร ส่วนของโครงสร้ำงเป็นอย่ำงไร ต่อวงจรเซนเซอร์เข้ำกับวงจรประมวลผลอย่ำงไร และ
วงจรควบคุมสั่งงำนไปยังชุดปฏิบัติงำนอย่ำงไร ซ่ึงส่ิงเหล่ำน้ีผู้สร้ำงหุ่นยนต์จะต้องคิดและวำงแผนไว้ล่วงหน้ำ
กอ่ นทจี่ ะสร้ำงหนุ่ ยนตข์ ้ึนมำจรงิ ๆ

48

เตรียมอุปกรณ์

เม่ือเรำรู้แล้วว่ำหุ่นยนต์ท่ีจะสร้ำงนั้น จำเป็นต้องใช้วัสดุและอุปกรณ์ อะไรบ้ำง ก็ต้องมี
กำรจัดเตรยี มวัสดแุ ละอุปกรณเ์ หล่ำนนั้ ไวใ้ หพ้ ร้อม เพอ่ื ง่ำยต่อกำรสร้ำงเมื่อลงมอื สรำ้ งจริง

ประกอบสว่ นประกอบหลัก ๆ เขา้ ดว้ ยกัน

ข้ันตอนนี้ จะเป็นขั้นตอนกำรลงมือประกอบส่วนประกอบหลัก ๆ เข้ำด้วยกัน โดยทำกำร
ประกอบช้ินส่วนแต่ละส่วนให้สำมำรถใช้งำนได้ก่อน แล้วจึงนำช้ินส่วนแต่ละส่วนน้ันมำประกอบเข้ำด้วยกัน
เปน็ หุ่นยนต์

ทดสอบ

เมื่อประกอบช้ินส่วนต่ำง ๆ เข้ำด้วยกันเรียบร้อยแล้ว ก็ให้ทดลองว่ำชิ้นส่วนต่ำง ๆ สำมำรถ
ทำงำนร่วมกนั ไดด้ ีหรอื ไม่

แก้ไข

หำกส่วนประกอบแตล่ ะส่วน ทำงำนรว่ มกนั ไมไ่ ด้หรอื ประกอบช้ินส่วนต่ำง ๆ เขำ้ ด้วยกันแลว้
ปรำกฎว่ำมีปัญหำก็ให้ทำกำรแก้ไข โดยลองตรวจสอบดูว่ำ ส่วนไหนท่ีมีปัญหำและทำให้หุ่นยนต์ไม่ทำงำน
แต่ถำ้ หำสำเหตไุ มพ่ บวำ่ สว่ นประกอบไหนทท่ี ำใหเ้ กดิ ปญั หำกใ็ ห้ปรึกษำผู้ท่มี ีประสบกำรณ์

ปรบั แตง่ และปรับปรุง

เม่ือแก้ไขจนหุ่นยนต์สำมำรถทำงำนได้แล้ว ก็ให้ปรับแต่งและปรับปรุงให้หุ่นยนต์น้ัน
สำมำรถทำงำนไดใ้ ห้เตม็ ควำมสำมำรถหรือทำงำนไดด้ ีที่สดุ

49

สาหรับนักเรยี น :
ใบงาน เร่ือง การออกแบบหุ่นยนต์

1. กำรออกแบบหมำยถึงอะไร

2. นักเรยี นอธิบำยขน้ั ตอนกำรออกแบบหนุ่ ยนต์

3. หนุ่ ยนตเ์ คลือ่ นที่ไดอ้ ยำ่ งไร

4. กำรขบั เคลื่อน/กำรทำงำนของหุน่ ยนต์มลี ักษณะอยำ่ งไร

50

แบบทดสอบ

1. ส่วนประกอบหลักของหุน่ ยนต์ประกอบดว้ ยกสี่ ่วน อะไรบ้ำง
ก. 2 สว่ น ได้แก่ ระบบควบคุม และแมคคำนิค
ข. 5 ส่วน ไดแ้ ก่ ตัวตรวจรู้ ระบบควบคุม ไดรเวอร์ แมคคำนคิ และระบบจำ่ ยไฟ
ค. 4 ส่วน ไดแ้ ก่ ตวั ตรวจรู้ ระบบควบคุม ไดรเวอร์ และแมคคำนิค
ง. 3 ส่วน ไดแ้ ก่ ตัวตรวจรู้ ระบบควบคุม และแมคคำนคิ

2. กำรออกแบบหมำยถงึ อะไร
ก. กำรนำแนวควำมคิดหรือจินตนำกำรที่สร้ำงสรรค์ ถ่ำยทอดออกมำเป็น ผลงำนหรือชิ้นงำน

ที่มขี นำด รูปรำ่ ง รำยละเอียด และสำมำรถนำมำประดษิ ฐ์เปน็ งำนทเ่ี กดิ ประโยชน์
ข. กำรทำงำนเป็นไปตำมขัน้ ตอนและสำมำรถตรวจสอบได้
ค. กำรถ่ำยทอดรปู แบบจำกควำมคิดออกมำเป็นผลงำน
ง. กำรผลติ ผลติ ภณั ฑช์ นิดต่ำง ๆ โดยคำนึงถงึ ประโยชน์ใชส้ อยและควำมสวยงำมของผลิตภณั ฑ์

3. ข้อใดเป็นหลกั กำรและขน้ั ตอนกำรสรำ้ งหนุ่ ยนต์ท่ีถูกต้อง
ก. กำหนดขอบเขตควำมสำมำรถของหุ่นยนต์ วำงแผน ออกแบบ เตรยี มอปุ กรณ์ ประกอบ

สว่ นประกอบหลัก ๆ เข้ำด้วยกัน ทดสอบ แก้ไข ปรับแต่งและปรบั ปรุง
ข. วำงแผน กำหนดขอบเขตควำมสำมำรถของหนุ่ ยนต์ ออกแบบ เตรียมอุปกรณ์ ประกอบ

สว่ นประกอบหลัก ๆ เขำ้ ดว้ ยกัน ทดสอบ แกไ้ ข ปรบั แต่งและปรบั ปรงุ
ค. ออกแบบวำงแผน กำหนดขอบเขตควำมสำมำรถของหุ่นยนต์ เตรยี มอปุ กรณ์ ประกอบ

ส่วนประกอบหลัก ๆ เข้ำดว้ ยกัน ทดสอบ แก้ไข ปรับแตง่ และปรบั ปรุง
ง. เตรยี มอุปกรณ์ ออกแบบวำงแผน กำหนดขอบเขตควำมสำมำรถของหุน่ ยนต์ ประกอบ

สว่ นประกอบหลัก ๆ เขำ้ ด้วยกนั ทดสอบ แก้ไข ปรับแตง่ และปรับปรุง

4. ข้อใดไมใ่ ชป่ ระเภทของกำรออกแบบ
ก. กำรออกแบบทำงสถำปตั ยกรรม
ข. กำรออกแบบผลิตภณั ฑ์
ค. กำรออกแบบทำงวิศวกรรม
ง. กำรออกแบบเส้ือผำ้

51

5. จงจับคหู่ ัวข้อและนยิ ำมทีส่ อดคล้องกับหัวที่ผู้ออกแบบควรคำนงึ ถึงในกำรออกแบบหุ่นยนต์

กำรกำหนดกำรทำงำนของหุ่นยนต์ จำกโจทย์ที่กำหนดมำจะต้องพิจำรณำต่อว่ำจะเลือก
วสั ดอุ ยำ่ งไรมำสร้ำงหุ่นยนต์ให้ทำงำนตำมที่ต้องกำรได้
ต้องกำรสร้ำงหุ่นยนต์ให้มีกำรเคล่ือนท่ี จะต้องพิจำรณำ
ต่อว่ำวัสดุที่นำมำสร้ำงเป็นตัวขับเคลื่อนน้ันจะเป็น
อยำ่ งไร จะเคลอื่ นท่แี บบมีขำ มลี อ้ หรอื ใช้ล้อสำยพำน

ต้องกำรให้หุ่นยนต์มีกำรทำงำนอยำ่ งไร พจิ ำรณำว่ำหนุ่ ยนต์ที่ออกแบบขนึ้ มำน้ันจะให้ทำงำน
อย่ำงไร เร่ิมทำงำนอย่ำงไร เช่น ถ้ำหำกเป็นกำร
ออกแบบให้หุ่นยนต์เคล่ือนท่ี ควรพิจำรณำต่อว่ำ
หุ่นยนต์น้นั จะเริ่มเคล่ือนที่ได้อย่ำงไร หยดุ ไดอ้ ย่ำงไร
ในกำรควบคุมนั้นจะควบคุมทิศทำงได้อย่ำงไร จะใช้
มนุษยค์ วบคมุ ทิศทำง

เลอื กวสั ดอุ ุปกรณ์ท่ีใช้ ผอู้ อกแบบจะต้องเข้ำใจปัญหำก่อนว่ำจะให้หุ่นยนต์น้ัน
ทำงำนอย่ำงไร เช่น ต้องกำรให้มีกำรเคลื่อนท่ีหรือ
เคล่ือนไหวหรือไม่ ถ้ำเคล่ือนที่จะให้เคลื่อนที่ด้วย
วิธีใด ลักษณะของพ้ืนที่ทำงำนของหุ่นยนต์เป็น
อยำ่ งไร จะควบคมุ กำรทำงำนของหุ่นยนต์ได้อย่ำงไร
โดยข้ันตอนน้ี

52

การควบคุมหุน่ ยนตผ์ า่ นระบบคอมพวิ เตอรแ์ ละอิเล็กทรอนิกส์

1. สาระสาคัญ

สมอง คือ ส่วนที่ทำให้หุ่นยนต์แตกต่ำงจำกเคร่ืองจักรกลธรรมดำท่ัวไป สมองจะใช้ในกำรประมวลผล
ข้อมูลจำกอุปกรณ์ตรวจจับต่ำง ๆ หลังจำกน้ันวงจรพื้นฐำนภำยในหรือโปรแกรมประยุกต์ท่ีถูกฝังอยู่ท่ีสมอง
ก็จะคำนวณและวิเครำะห์ว่ำจะทำให้หุน่ ยนตท์ ำสิ่งใดต่อไป ดังน้ันหำกว่ำปรำศจำกสมองแล้ว หุ่นยนต์ก็ไม่ต่ำง
อะไรกับของเล่นที่เคลื่อนที่ด้วยมอเตอร์เทำ่ นั้น โดยทวั่ ไปสมองของหุ่นยนต์จะประกอบด้วยระบบคอมพวิ เตอร์
และสมองของหุ่นยนต์ไม่จำเป็นต้องประกอบด้วยระบบคอมพิวเตอร์เสมอไป บำงคร้ังสมองของหุ่นยนต์ก็อำจ
ประกอบด้วยอุปกรณอ์ ิเล็กทรอนกิ ส์พนื้ ฐำน อยำ่ งเช่น ทรำนซสิ เตอร์ ตัวตำ้ นทำน และตวั เกบ็ ประจุเท่ำนน้ั

2. สมรรถนะประจาหน่วย

2.1 สมรรถนะหลัก

 นกั เรยี นมีควำมรู้และทักษะท่ีจำเป็นทำงไฟฟ้ำและอิเล็กทรอนกิ ส์สำหรับห่นุ ยนต์
 นกั เรียนมีควำมรู้และทักษะท่จี ำเป็นในกำรออกแบบโปรแกรมควบคมุ ระบบอัตโนมัติในหนุ่ ยนต์

2.2 สมรรถนะย่อย

 ด้านความรู้

- อธบิ ำยสญั ลักษณ์ของอปุ กรณต์ ำ่ ง ๆ ในวงจรไฟฟ้ำและอิเลก็ ทรอนิกส์ไดถ้ ูกต้อง
- อธิบำยกำรทำงำนของอุปกรณ์ เลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้ำและอิเล็กทรอนิกส์ในกำรทำงำน
ของห่นุ ยนตท์ กี่ ำหนดในแบบได้ถกู ตอ้ ง
- จำแนกประเภทของอปุ กรณ์ไฟฟำ้ และอิเล็กทรอนิกสไ์ ด้ถูกต้อง
- อธิบำยกำรวัดและทดสอบอปุ กรณไ์ ฟฟำ้ และอเิ ลก็ ทรอนิกส์ไดถ้ ูกต้อง
- อธิบำยหลักกำรออกแบบระบบอตั โนมัติและกำรควบคุมระบบอัตโนมัตใิ นหุ่นยนตไ์ ด้
- อธบิ ำยหลกั กำรเลอื กใชอ้ ปุ กรณ์ในระบบอตั โนมตั เิ พ่ือให้หนุ่ ยนตท์ ำงำนได้
- อธิบำยหลักกำรเขยี นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ควบคมุ หนุ่ ยนต์เบอื้ งตน้ ได้ถกู ต้อง

 ดา้ นทกั ษะ

- วัดและทดสอบอปุ กรณ์ไฟฟ้ำและอิเลก็ ทรอนิกส์ตำมแผนแบบได้ถูกต้อง
- ประยุกต์ใช้งำนอุปกรณ์ไฟฟ้ำและอิเล็กทรอนิกส์ในวงจรต่ำง ๆ สำหรับหุ่นยนต์ที่ออกแบบ
ตำมแผนแบบได้ถูกต้อง
- ถอดและประกอบ ตดิ ต้งั พรอ้ มทำสัญลักษณข์ องวงจรไฟฟ้ำและอิเลก็ ทรอนกิ ส์ได้
- ออกแบบอลั กอรทิ มึ สำหรับใชเ้ ขียนโปรแกรมควบคุมห่นุ ยนต์ได้
- เลือกใช้โปรแกรมคอมพวิ เตอร์สำหรับงำนควบคุมหุ่นยนต์เบื้องตน้ ได้

53

 ดา้ นเจตคติ
- เตรียมควำมพร้อมด้ำนวัสดุอุปกรณ์สอดคล้องกับงำนได้อย่ำงถูกต้องและใช้วัสดุอุปกรณ์

อย่ำงคุ้มคำ่ ประหยดั (ควำมรบั ผดิ ชอบ ควำมประหยดั ควำมขยัน ควำมอดทน แบ่งปนั ปลอดภัย)
- ปฏิบัตงิ ำนไดอ้ ย่ำงถูกตอ้ งและสำเรจ็ ภำยในเวลำท่ีกำหนดอย่ำงมเี หตุและผล

3. เนื้อหาสาระ

3.1 ลักษณะท่ัวไปของสมองหุน่ ยนต์

3.1.1 สมองทป่ี ระดษิ ฐ์จำกอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์
3.1.2 สมองที่ประกอบดว้ ยระบบคอมพวิ เตอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์

3.2 อิเลก็ ทรอนิกส์พน้ื ฐาน

3.2.1 ออกแบบวงจร และกำรจำลองกำรทำงำนโดยใชค้ อมพิวเตอรแ์ ละซอฟแวร์
3.2.2 กำรตอ่ วงจรอเิ ล็กทรอนิกสใ์ นฮำรด์ แวร์จริง
3.2.3 กำรฝกึ ประกอบและบดั กรีช้ินสว่ นอเิ ล็กทรอนิกส์
3.2.4 กำรฝึกต่อวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกสโ์ ดยใชว้ งจรหรือโมดูลสำเรจ็ รปู

3.3 การฝึกเขยี นโปรแกรมเพอื่ ควบคมุ การทางานของไมโครคอนโทรลเลอร์

3.3.1 กำรใช้ Arduino เป็นส่ือกำรเรียนรู้อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์พื้นฐำน
3.3.2 กำรใชง้ ำนขำอนิ พุต-เอำต์พุตของบอรด์ Arduino
3.3.3 กำรตอ่ วงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ภำคเอำต์พุตสำหรบั Arduino
3.3.4 กำรใช้งำนเซนเซอรร์ ่วมกับบอรด์ Arduino

4. กจิ กรรมการเรียนรู้

4.1 การนาเข้าสู่บทเรียน

4.1.1 ผู้สอนต้ังคำถำมว่ำ สมองของหุ่นยนต์ (สมองกล) คืออะไร พร้อมอธิบำยประเภทและ
หลกั กำรควบคุมหุ่นยนตผ์ ่ำนระบบคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนกิ ส์

4.1.2 ผสู้ อนแจ้งจุดประสงคก์ ำรเรียนของหนว่ ยที่ 4 และกำรวดั ประเมนิ ผล
4.1.3 ผสู้ อนให้นักเรยี นทำแบบทดสอบก่อนเรยี นหน่วยท่ี 4

54

4.2 การเรียนรู้

4.2.1 ผสู้ อนให้นกั เรยี นดวู ิดโี อเกีย่ วกบั กำรควบคมุ หนุ่ ยนตผ์ ำ่ นระบบคอมพิวเตอร์และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์
4.2.2 ผู้สอนให้ผู้เรียนเข้ำไปเรียนรู้ผ่ำนระบบออนไลน์ หน่วยที่ 4 เร่ือง กำรควบคุมหุ่นยนต์
ผ่ำนระบบคอมพวิ เตอรแ์ ละอิเลก็ ทรอนิกส์ ทำแบบฝกึ หดั ในระบบออนไลน์
4.2.3 ผู้สอนเปิดโอกำสให้ผเู้ รียนถำมปัญหำ และขอ้ สงสยั จำกเนื้อหำ ผ่ำนระบบเวบ็ บอร์ดของระบบ

4.3 การสรุป

4.3.1 ผูส้ อนและผูเ้ รียนร่วมกันสรปุ เนอ้ื หำท่ีไดเ้ รยี นให้มีควำมเข้ำใจในทิศทำงเดียวกนั
4.3.2 ผสู้ อนใหน้ กั เรียนทำแบบทดสอบหลงั เรียน หนว่ ยที่ 4
4.3.3 ผู้สอนเฉลยแบบทดสอบหลงั เรียน หน่วยที่ 4

หมำยเหตุ : ผสู้ อน หมำยถงึ ครูทีไ่ ดร้ บั มอบหมำยใหเ้ ป็นผู้สรำ้ งเนื้อหำในหนว่ ยน้ัน ๆ สอนแบบระบบวดิ โี อ

5. สอื่ การเรียนรู้/แหล่งเรียนรู้

5.1 ระบบกำรจัดกำรเรียนรู้เพื่อเพิ่มสมรรถนะทำงเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของนักเรียนระดับมัธยมศึกษำ
ตอนต้น สงั กดั สำนกั งำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำขัน้ พนื้ ฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=4

5.2 ส่ือและนวตั กรรมและเอกสำรเผยแพร่ ของสำนักพฒั นำนวตั กรรมกำรจดั กำรศึกษำ
http://www.innoobec.com/?page_id=172396

 รำยงำนกำรวจิ ยั กำรพัฒนำเด็กไทยดำ้ นเทคโนโลยีหุ่นยนต์
 แนวกำรจัดกำรเรียนรูร้ ำยวชิ ำเพิ่มเติม “หุ่นยนต์บงั คับมอื ”
5.3 คมู่ ือกจิ กรรมกำรเรียนรู้อิเลก็ ทรอนิกส์เพ่ือสรำ้ งสรรคส์ ่ิงประดิษฐ์ทำงวทิ ยำศำสตรแ์ ละเทคโนโลยี
สำหรับกำรศกึ ษำขั้นพน้ื ฐำน http://www.innoobec.com/?page_id=172396

6. เอกสารประกอบการจัดการเรียนรู้

6.1 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย

7. การวัดและประเมินผล

7.1 ก่อนเรียน แบบประเมินผลก่อนเรียนรู้
7.2 ขณะเรยี น แบบฝึกหัด ใบงำน ผ่ำนเกณฑ์ 60% ขน้ึ ไป
7.3 หลังเรยี น แบบประเมินผลหลังกำรเรยี นรู้ ผำ่ นเกณฑ์ 60% ข้ึนไป

55

สาหรบั ครผู ู้สอน : Teacher Resource

ภาพรวม

ให้แบ่งนักเรียนออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 3-5 คน แล้วให้แต่ละกลุ่ม ศึกษำควำมหมำย และกำรควบคุม
หนุ่ ยนตผ์ ่ำนระบบคอมพวิ เตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ และร่วมกันอภิปรำยและนำเสนอผลกำรศึกษำ ตำมใบงำนท่ี 4
ผ่ำนคลปิ วิดีโอแลว้ สง่ ผำ่ นระบบ http://thairobot.in.th

แหลง่ เรียนร้แู ละอปุ กรณ์

 ระบบกำรจัดกำรเรียนรู้เพื่อเพิ่มสมรรถนะทำงเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของนักเรียนระดับมัธยมศึกษำตอนตน้
สงั กัดสำนักงำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำขน้ั พนื้ ฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=4

 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย

ระยะเวลา 10 ชัว่ โมง

56

4. การควบคุมห่นุ ยนต์ผา่ นระบบคอมพวิ เตอรแ์ ละอเิ ล็กทรอนิกส์

4.1 ลกั ษณะทั่วไปของสมองหนุ่ ยนต์

ท่ีมำ : https://images.app.goo.gl/CbhqDUX3bFoR81LN7

สมองที่ประดษิ ฐจ์ ากอุปกรณอ์ ิเลก็ ทรอนกิ ส์

เรำสำมำรถตอ่ วงจรทำงอเิ ล็กทรอนกิ ส์อยำ่ งงำ่ ย ๆ (ทรำนซิสเตอร์ ตวั ดำ้ นทำน และตวั เกบ็ ประจุ)
เพื่อใช้ในกำรควบคุมหุ่นยนต์ได้ ตัวอย่ำงเช่น หุ่นยนต์เดินตำมเส้น ฟังก์ชันกำรทำงำนของหุ่นยนต์ท่ีเดินตำม
เส้นประกอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์ดิจิทัลอย่ำงง่ำย แสงท่ีตกกระทบบนตัวตรวจจับแสง
(photodetector) ข้ำงใดข้ำงหน่ึงมำจำกกำรตกกระทบของแสงบนแผ่นเทปพลำสติกท่ีติดอยู่บนพื้น
ทำให้หุ่นยนตส์ ำมำรถท่ีจะเปดิ หรือปิดตวั รีเลย์ ซง่ึ มีผลทำใหม้ อเตอรท์ ำงำนหรอื หยุดทำงำนได้

สมองทีป่ ระกอบดว้ ยระบบคอมพิวเตอรแ์ ละไมโครคอนโทรลเลอร์

ข้อเสียของกำรสร้ำงสมองของหุ่นยนต์ที่ประกอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็คือ
กำรเชื่อมต่อวงจรอย่ำงถำวร ซ่ึงหำกมีกำรเปลี่ยนแปลงหรือเพ่ิมเติมควำมสำมำรถของหุ่นยนต์ จะต้องตัดต่อ
เพ่ิมสำย หรือแม้กระท่ังสร้ำงวงจรใหม่ เรำสำมำรถเชื่อมต่อวงจรสมองท่ีประกอบด้วยระบบคอมพิวเตอร์ และ
เปลี่ยนโปรแกรมท่ีอยู่ภำยใน โดยไม่ต้องยุ่งยำกกับวงจรควบคุมของหุ่นยนต์ โดยท่ัวไปแล้วคอมพิวเตอร์
เกือบทกุ ประเภทจะสำมำรถใชเ้ ป็นสมองของหุ่นยนต์ได้ แต่ที่นิยมใช้จะมอี ยู่ 3 ประเภท ดงั น้ี

1. ไมโครคอนโทรลเลอร์ สำมำรถเขียนโปรแกรมได้ด้วยภำษำแอสเซมบลีหรือภำษำ
ระดับสูง เช่น ภำษำเบสิก หรือภำษำซี หุ่นยนต์ LEGO Mindstorms RCX เป็นตัวอย่ำงหน่ึงท่ีชัดเจนของกำร
ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์แทนสมองของหนุ่ ยนต์

2. คอมพิวเตอร์แบบบอร์ดสำเร็จรูปสำมำรถเขียนโปรแกรมได้ด้วยภำษำแอสเซมบลี
หรือภำษำระดบั สงู เช่นกัน แต่จะให้ควำมสำมำรถในกำรประมวลผลท่ีดกี วำ่ ไมโครคอนโทรลเลอร์

3. คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (Personal Computer)

57

4.2 สมองทป่ี ระดิษฐจ์ ากอุปกรณ์อิเล็กทรอนกิ ส์
ความรพู้ น้ื ฐานทางไฟฟา้

ทีม่ ำ : https://images.app.goo.gl/nc1qpNvjwas52Pcp7

กำรเรียนรู้ทำงด้ำนอิเล็กทรอนิกส์ ต้องอำศัยควำมรู้พ้ืนฐำนทำงไฟฟ้ำ เร่ิมต้นต้ังแต่พลังงำน
ไฟฟ้ำคืออะไร เกี่ยวข้องอย่ำงไรกับกระแสไฟฟ้ำและกำรเคลื่อนท่ีของอนุภำค เช่น อิเล็กตรอน แหล่งท่ีมำ
ของไฟฟ้ำ ประเภทของไฟฟ้ำ เช่น ไฟฟ้ำกระแสตรงและไฟฟ้ำกระแสสลับ ปริมำณทำงไฟฟ้ำต่ำง ๆ เช่น
กระแสไฟฟ้ำ แรงดันไฟฟ้ำ และควำมต้ำนทำน ทฤษฎีพืน้ ฐำนทำงไฟฟ้ำ เช่น กฎของโอหม์ กฎของเคอร์ชอฟฟ์
กำรอ่ำนค่ำ ควำมต้ำนทำนจำกแถบสี กำรวัดปริมำณทำงไฟฟ้ำโดยใชเ้ คร่ืองมือวัด เช่น มัลติมิเตอรทั้งแบบเข็ม
(แอนะล็อก) และแบบตัวเลข (ดิจทิ ัล) อุปกรณพ์ น้ื ฐำนสำหรบั งำนอิเลก็ ทรอนกิ ส์ เชน่ ตวั ตำ้ นทำน ตวั เกบ็ ประจุ
ไดโอด ไดโอดเปล่งแสง สวิตช์เลื่อน เป็นต้น กำรใช้งำนแผงต่อวงจร กำรวำดและทำควำมเข้ำใจผังวงจรไฟฟ้ำ
และสัญลกั ษณท์ ำงไฟฟำ้ ของอุปกรณท์ ี่พบเหน็ ได้บอ่ ย

ประจไุ ฟฟ้า

ประจุไฟฟ้ำ (Electric Charge) เป็นคุณสมบัติพื้นฐำนหนึ่งของอนุภำคที่เล็กกว่ำอะตอม
เช่น อิเล็กตรอน และโปรตอน เป็นต้น แบ่งออกได้เป็นสองประเภทคือ ประจุบวกและประจุลบ อิเล็กตรอน
มีคำ่ ประจุเปน็ ลบในขณะที่โปรตอนมีค่ำประจเุ ปน็ บวก ค่ำประจุไฟฟ้ำของวัตถใุ ดๆ มีค่ำเทำ่ กับผลรวมสุทธิของ
ประจุไฟฟ้ำของอนุภำคที่เป็นองค์ประกอบ อะตอมสำมำรถมีค่ำประจุไฟฟ้ำเปน็ บวกหรือลบได้ถ้ำมีจำนวนของ
อิเล็กตรอนไม่เท่ำกับโปรตอน ประจุไฟฟ้ำมีควำมสำคัญต่อกำรทำงำนของวงจรไฟฟ้ำและอิเล็กทรอนิกส์
เพรำะวำ่ กำรเคล่อื นท่ีของประจไุ ฟฟ้ำไปในทิศทำงใดทิศทำงหนึ่งในชว่ งเวลำหนง่ึ จะทำให้เกดิ กระแสไฟฟ้ำ

58

อะตอม
ทมี่ ำ : https://attic.gsfc.nasa.gov/huygensgcms/MS_Source_4.htm
ประจุไฟฟ้ำมีหน่วยวัดในระบบเอสไอ (SI) เป็น คูลอมบ์ (Coulomb) และใช้สัญลักษณ์
แทนเป็น C โดยนิยำมแล้ว หนึ่งคูลอมบ์ หมำยถึง ปริมำณประจุไฟฟ้ำสุทธิท่ีวิ่งผ่ำนพื้นที่ตัดขวำงของตัวนำท่ีมี
กระแสไหลผ่ำน 1 แอมแปรต์ อ่ วินำที
อปุ กรณ์อิเล็กทรอนกิ สพ์ น้ื ฐาน

ทีม่ ำ : https://images.app.goo.gl/ah6LgJ12MwRtQN4HA
อุปกรณ์ต่ำง ๆ ท่ีทำหน้ำที่ควบคุมปริมำณกระแสไฟฟ้ำในวงจร มีกำรนำไปใช้ในงำน
ด้ำนอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์เหล่ำนี้จะถูกเรียกรวม ๆ ว่ำ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซ่ึงได้มีกำรใช้งำนอุปกรณ์
เหล่ำนก้ี ันอยำ่ งกว้ำงขวำงในปจั จุบัน ดังนน้ั กำรศึกษำคุณสมบตั ิและหนำ้ ทข่ี องอปุ กรณเ์ หล่ำนี้ จงึ ถือวำ่ มีควำม
จำเป็นอยำ่ งมำก โดยอปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนกิ ส์พน้ื ฐำนทีพ่ บเห็นและนำไปใช้งำน มดี ังน้ี

 ไดโอด (Diode)
 ตวั ต้ำนทำนแบบค่ำคงที่ (Fix Resistor)
 ตวั ต้ำนทำนแบบปรบั ค่ำได้ (Variable Resistor)
 ตวั ต้ำนทำนไวแสง
 ตวั เก็บประจุ (Capacitor)
 ทรำนซิสเตอร์ (Transistor)
 แผงต่อวงจร (Breadboard)
 ไอซี (IC)

59

ออกแบบวงจร และการจาลองการทางานโดยใช้คอมพิวเตอร์และซอฟแวร์

ทีม่ ำ : https://images.app.goo.gl/mbPWXACLUCX3ZLQeA
รูปแบบกำรเรียนรู้ประเภทนี้ ผู้เรียนไม่จำเป็นต้องมีฮำร์ดแวร์จริง แต่ใช้คอมพิวเตอร์และ
ซอฟต์แวร์ สำหรับงำนดังกล่ำว ผู้เรียนสำมำรถออกแบบวงจรหรือทดลองต่อวงจรโดยกำรสร้ำงแบบจำลอง
(Model) ใน คอมพิวเตอร์ และสำมำรถศึกษำพฤติกรรมกำรทำงำนของวงจรได้ เช่น ดูกำรเปล่ียนแปลงของ
ปริมำณทำง ไฟฟ้ำ ซึ่งโดยทั่วไปหมำยถึง กระแสและแรงดันไฟฟ้ำภำยในวงจรเม่ือเวลำผ่ำนไป กำรจำลอง
พฤติกรรมของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ จะช่วยให้ผู้เรียนสำมำรถทดลองป้อนสัญญำณอินพุตรูปแบบต่ำง ๆ และ
สังเกตดูกำรเปลี่ยนแปลงท่ีเกิดข้ึนท่ีเอำต์พุตของวงจรได้ สำมำรถเข้ำใจควำมสัมพันธ์ระหว่ำงอินพุตและ
เอำตพ์ ตุ ได้
การต่อวงจรอเิ ล็กทรอนกิ สใ์ นฮารด์ แวร์จรงิ

ตัวอย่ำงกำรต่อวงจรบนเบรดบอรด์

60
การฝึกประกอบและบดั กรีชิ้นสว่ นอิเล็กทรอนิกส์

กำรต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์บนแผงต่อวงจรหรือเบรดบอร์ดนั้น แม้ว่ำผู้เรียนจะได้ทักษะ
ในกำรฝึกต่อวงจรและสำมำรถตรวจสอบกำรทำงำนของวงจรได้จริง แต่ก็มีข้อจำกัดในกำรนำวงจรดังกล่ำว
ไปใชง้ ำน วงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ทีส่ ำมำรถนำไปใชง้ ำนไดจ้ รงิ และมีควำมทนทำนต่อกำรใชง้ ำน จะตอ้ งมีกำรบัดกรี
ขำอุปกรณ์หรือชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บนแผงวงจร หรือท่ีเรียกว่ำ แผ่นวงจรพิมพ์ เพื่อยึดติดกันด้วยโลหะผสม
ที่ได้รับควำมร้อนสูงทำให้หลอมละลำย และเมื่อเย็นตัวลงก็จะทำให้ขำอุปกรณ์ยึดติดกับแผงวงจรในตำแหน่ง
ท่ไี ด้บดั กรไี ป

4.3 สมองท่ปี ระกอบด้วยระบบคอมพวิ เตอรแ์ ละไมโครคอนโทรลเลอร์

ระบบสมองกลฝังตวั

ท่ีมำ : https://images.app.goo.gl/gt9LpBDrWJmoyL4EA
เนื่องด้วยกำรพัฒนำเทคโนโลยีด้ำนสำรกึ่งตัวนำได้ก้ำวรุดหน้ำไปอย่ำงมำก อุปกรณ์
อิเล็กทรอนิกส์ คอนโทรลเลอร์ ไมโครโปรเซสเซอร์ และคอมพิวเตอร์จึงมีขนำดเล็กลงมีประสิทธิภำพมำกขึ้น
แต่กินพลังงำนน้อยลง ทำให้เกิดควำมสะดวกในกำรนำเอำคอมพิวเตอร์เข้ำมำใช้ควบคุมกำรทำงำนของ
อุปกรณต์ ่ำง ๆ มำกขึน้ ในปจั จบุ ันไดม้ กี ำรพัฒนำใชค้ อมพวิ เตอรข์ นำดจ๋วิ ที่ทำงำนเฉพำะทำงฝังลงไปแต่ละส่วน
ต่ำง ๆ ของอุปกรณ์ โดยคอมพิวเตอร์ขนำดจิ๋วนี้สำมำรถติดต่อทำงำนประสำนกันได้ จนเกิดแนวควำมคิดที่เรำ
เรยี กวำ่ อปุ กรณ์สมองกลฝังตัว (Embedded System)

61

การฝกึ เขยี นโปรแกรมเพอ่ื ควบคุมการทางานของไมโครคอนโทรลเลอร์

ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller)

ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) เป็นไอซีประเภทหนึ่งทู่ีผ้ใช้สำมำรถควบคุม
กำรทำงำน โดยกำรใสโ่ ปรแกรมลงในตัวชปิ และสำมำรถปรับเปลี่ยนพฤติกรรมกำรทำงำนของไมโครคอนโทลเลอร์
มีข้อดีคือ ควำมยืดหูย่นในกำรใช้งำน ไมโครคอนโทรลเลอร์ในปัจจบูุน มีให้เลือกหลำยรุ่นหลำยแบบแตกต่ำงกัน
ตำมรูปลักษณ์ ขนำด รำคำ ควำมจุของหน่วยควำมจำ ควำมเร็วในกำรทำงำน จำนวนขำในกำรเชื่อมต่อกับ
อปุ กรณภ์ ำยนอกได้ เป็นตน้

วงจรอิเล็กทรอนิกส์หลำยๆวงจรที่พบเห็นได้ มักจะมไี มโครคอนโทรลเลอร์เปน็ ส่วนประกอบ
ท่ีสำคัญ และในกำรนำไปใช้งำน ก็สำมำรถปรับเปลี่ยนหรือแก้ไขข้อ ผิดพลำดของโปรแกรมได้ สำมำรถนำไป
เชื่อมต่อกับวงจรเซนเซอร์เพ่ือวัดสัญญำณทำงกำยภำพได้หลำกหลำย หรือเช่ือมต่อกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์อ่ืน ๆ
ได้ตำมควำมเหมำะสม เช่น โมดูล สำหรับกำรส่ือสำรระยะไกลแบบมีสำยหรือไร้สำย โมดูลควบคุมกำรทำงำน
ของมอเตอร์ เป็นต้น และอำจกล่ำวได้ว่ำ ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นจุดเชื่อมต่อระหว่ำงอิเล็กทรอนิกส์
(ฮำร์ดแวร์) กับซอฟต์แวร์

แม้ว่ำไมโครคอนโทรลเลอร์จะมีควำมสำคัญในงำนด้ำนอิเล็กทรอนิกส์ ผู้ใช้จะต้องมีทักษะ
ในกำรเขียนโปรแกรมโดยใชภ้ ำษำระดับสูง เช่น ภำษำซี หรือภำษำอ่ืน ๆ ต้องอำศัยเคร่ืองคอมพิวเตอร์ ซอฟต์แวร์
ใชใ้ นกำรคอมไพล์โค้ดต้นฉบับให้เป็นโปรแกรมท่นี ำไปใส่ลงในชปิ ได้ และทเ่ี ปน็ ฮำร์ดแวร์ในกำรดำวน์โหลดโปรแกรม
ที่ไดล้ งในตัวชปิ แตถ่ ำ้ ไม่เนน้ ที่กำรฝึกเขียนโปรแกรมก็อำจจะใชช้ ิปไมโครคอนโทรลเลอร์ท่ีไดม้ ีกำรใส่โปรแกรม
ลงในตัวชิปไว้แลว้ ที่ทำงำนได้ตำมพฤติกรรมหรือมีฟังก์ชันกำรทำงำนตำมที่กำหนดไว้ และใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์นี้
เป็นสว่ นหนง่ึ ของวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์

กำรออกแบบบอรด์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ไว้ใช้งำน ก็มีข้ันตอนที่ไมไ่ ด้แตกต่ำงไปจำกกำรออกแบบ
วงจรอิเล็กทรอนิกส์โดยท่ัวไป ถ้ำผู้เรียนมีทักษะในกำรใช้ซอฟต์แวร์ในกำรออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และ
กำรออกแบบแผ่นวงจรพิมพ์ได้ ก็สำมำรถสร้ำงบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ไว้ใช้งำนเองได้ แต่ถ้ำไม่ต้องกำร
ออกแบบและสร้ำงแผ่นวงจรพิมพ์เอง ก็ยังสำมำรถต่อวงจรบนเบรดบอร์ดได้ โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์
(ตัวถังแบบ Dual-Inline Package หรือ DIP) เพรำะในปัจจุบัน มีไมโครคอนโทรลเลอร์หลำยรุ่นท่ีสำมำรถ
เสียบขำลงบนเบรดบอรด์ ได้ และมจี ำนวนขำไม่มำก เชน่ ประมำณ 20 ขำ

62

ผู้เรียนสำมำรถนำบอรด์ ไมโครคอนโทรลเลอร์มำต่อกับชดุ คิททีไ่ ด้บดั กรีแล้ว หรอื ต่อกับวงจร
บนเบรดบอร์ดก็ได้ ท้ังนี้ก็เพ่ือนำมำต่อกับเป็นวงจรท่ีมีควำมซับซ้อนมำกข้ึน เป็นกำรต่อวงจรต้นแบบ และ
สำมำรถ ศกึ ษำพฤตกิ รรมกำรทำงำนของฮำร์ดแวรแ์ ละซอฟตแ์ วร์ (ทอ่ี ย่ภู ำยในชปิ ไมโครคอนโทรลเลอร์)

สำหรับในบทเรียนน้ี จะจำลองกำรเขียนโปรแกรมควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino
ผ่ำนเว็บไซต์ Tinkercad เพื่อเรียนรู้กำรออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์พ้ืนฐำน และใช้งำนบอร์ด Arduino
โดยท่ีไมจ่ ำเป็นต้องจดั หำอปุ กรณ์

การใช้ Arduino เปน็ ส่ือการเรยี นรู้อิเล็กทรอนิกส์พ้ืนฐาน
Arduino อ่ำนว่ำ (อำ-ดู-อิ-โน่ หรือ อำดุยโน่) เป็นบอร์ดไมโครคอนโทรเลอร์ตระกูล AVR

ที่มีกำรพัฒนำแบบ OpenSource คือมีกำรเปิดเผยข้อมูลทั้งด้ำน Hardware และ Software ตัวบอร์ด Arduino
ถกู ออกแบบมำใหใ้ ชง้ ำนได้งำ่ ย ดงั นัน้ จึงเหมำะสำหรับผู้เริม่ ต้นศกึ ษำ ทั้งน้ีผใู้ ชง้ ำนยงั สำมำรถดัดแปลง เพิ่มเติม
พัฒนำตอ่ ยอดทงั้ ตัวบอรด์ หรอื โปรแกรมตอ่ ไดอ้ ีกด้วย

ในปัจจุบัน มีตัวเลือกมำกมำยสำหรับนำมำใช้เป็นสื่อในกำรเรียนรู้ทำงด้ำนอิเล็กทรอนิกส์
ทั้งด้ำนฮำร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ดังท่ีกล่ำวไป ตัวเลือกหน่ึงท่ีน่ำสนใจคือ Arduino (http://arduino.cc)
ซึ่งครอบคลุมฮำร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่เปิดโอกำสให้ใครก็ได้ สำมำรถนำไปสร้ำงหรือพัฒนำต่อยอดได้ รวมถึง
กำรเผยแพรผ่ ลงำนตอ่ ไป และกำลงั ได้รับควำมนิยมและใช้งำนกันอย่ำงแพรห่ ลำยทั่วโลก

กำรเรียนรู้อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐำนโดยใช้ Arduino เป็นสื่อในกำรเรียนูร้ สำมำรถแบ่งเน้ือหำ
ออกได้เปน็ สองกูล่มหลัก คือ กำรเรยี นร้ดู ำ้ นอเิ ล็กทรอนิกส์ และกำรเรยี นรู้ดำ้ นกำรเขียนโปรแกรมโดยใช้ภำษำ
ระดับสูง (ภำษำ C/C++)

บอร์ด Arduino เป็นตวั อยำ่ งอปุ กรณท์ ำงดำ้ นฮำรด์ แวรท์ ่ีประกอบด้วย ไมโครคอนโทรลเลอร์
เป็นสว่ นสำคัญได้ถูกพัฒนำมำใหง้ ่ำยต่อกำรเรยี นรู้ และสำมำรถนำไปประยุกต์ใชง้ ำนได้ เช่น นำไปเชื่อมต่อกับ
วงจรอิเล็กทรอนิกส์ในรูปแบบต่ำง ๆ ดังน้ัน กำรเรียนรู้และทำควำมเข้ำใจเก่ียวกับกำรใช้งำนบอร์ด Arduino
รวมถึงซอฟต์แวรท์ เ่ี กย่ี วขอ้ งกบั กำรเขียนโปรแกรมสำหรับบอรด์ Arduino จึงเป็นสิ่งสำคัญ

63

การใชง้ านขาอนิ พตุ -เอาตพ์ ุตของบอร์ด Arduino

บอร์ด Arduino มีขำต่ำง ๆ สำหรับนำไปเช่ือมต่อกับวงจรภำยนอกได้ด้วยสัญญำณทำงไฟฟ้ำ
ซ่ึงแบ่งได้เป็นสองประเภทคือ สัญญำณดิจิทัลและแอนะล็อก โดยใช้เป็นสัญญำณอินพุตหรือเอำต์พุตตำมทิศทำง
ของสญั ญำณที่เข้ำหรือออกจำกไมโครคอนโทรลเลอร์ ผใู้ ชส้ ำมำรถเขียนโปรแกรมควบคุมกำรทำงำนของขำต่ำง ๆ
ของบอร์ด Arduino ได้โดยใช้คำส่ังท่ีได้มีกำรจัดทำไว้แล้วโดยทีมพัฒนำ Arduino ดังนั้นกำรเรียนรู้และเข้ำใจ
ประเภทของสญั ญำณไฟฟ้ำ กำรเชื่อมต่อขำสญั ญำณต่ำง ๆ บนบอร์ด Arduino ข้อควรระวังในกำรใชง้ ำน และ
กำรใชค้ ำส่ังท่เี ก่ียวข้องกบั ขำสญั ญำณต่ำง ๆ ในภำษำ Arduino C/C++ จึงเปน็ สิง่ สำคญั

การใช้งานเซนเซอร์ร่วมกับบอร์ด Arduino

กำรนำบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ เช่น บอร์ด Arduino ที่ทำหน้ำท่ีเป็น “กล่องสมองกล”
หรือ “ระบบคอมพิวเตอร์ฝังตัว” ไปประยุกต์ใช้งำนเพื่อให้เกิดควำมหลำกหลำยในงำนด้ำนต่ำง ๆ ได้นั้น
จำเป็นต้องอำศัยวงจรภำคอินพุตและเซนเซอร์ (Sensor) หลำยชนิด โดยนำมำประยุกต์ใช้ร่วมกับกล่องสมองกล
Arduino และนำไปควบคุมอุปกรณ์ภำยนอกตำมกำรทำงำนของโปรแกรม กล่องสมองกลมีหน้ำที่อ่ำนได้จำก
เซนเซอร์ต่ำง ๆ แล้วนำค่ำท่ีได้ไปประมวลผล จำกนั้นจึงสั่งกำรไปยังวงจรภำคเอำต์พุต เช่น กำรเปิด-ปิดรีเลย์
มอเตอร์ ไฟฟ้ำ หลอดไฟ อุปกรณ์แสดงผล หรืออุปกรณ์อ่ืน ๆ เป็นต้น ดังนั้นกำรเรียนูร้หลักกำรทำงำนและ
กำรประยุกต์ใช้งำนของอุปกรณ์เซนเซอร์ประเภทต่ำง ๆ จึงเป็นส่งิ สำคัญ แต่เนือ่ งจำกวงจรภำคอินพุตและเซนเซอร์
ทเ่ี ลือกใช้งำนได้มีควำมหลำกหลำย จงึ เลือกเฉพำะอุปกรณ์บำงชนิดเท่ำนน้ั สำหรับกำรเรียนูร้ เชน่ เซนเซอร์สัมผัส
เซนเซอร์วัดอณุ หภูมิ เซนเซอรท์ ที่ ำงำนโดยใชแ้ สง เซนเซอรต์ รวจจับกำรเคลอื่ นไหว เซนเซอร์วดั ระยะห่ำงหรือ
ตรวจจบั สิ่งกดี ขวำง เป็นต้น

64

เรยี นร้กู ารออกแบบวงจรอเิ ล็กทรอนกิ สพ์ ้นื ฐาน และการใชง้ านบอร์ด Arduino ผ่านโปรแกรม
Tinkercad Circuits

Tinkercad เป็นโปรแกรมท่ีใช้ในกำรออกแบบวงจร และจำลองกำรทำงำนต่ำง ๆ บนบอร์ด
Arduino ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรเลอร์ในตระกูล AVR เบอร์ ATMEGA328 โดยที่เรำสำมำรถเลือกอุปกรณ์ต่ำง ๆ
เช่น เซนเซอร์ท่ีใช้ในกำรวัดค่ำแสง หลอดไฟแอลอีดีเพ่ือใช้ในกำรแสดงสถำนะ เซนเซอร์ท่ีใช้ในกำรวัดระยะทำง
และมอเตอร์ มำทดสอบได้ตำมต้องกำรครับ โดยโปรแกรมดงั กล่ำวทำงำนบนเว็บไซต์ ซึ่งเรำสำมำรถคลิกที่ลิงค์
tinkercad.com/circuits เพื่อเข้ำไปทดลองใช้งำนได้ครับ ก่อนเริ่มใช้งำน จะต้อง SignUp ก่อนเพื่อให้มีบัญชีผใู้ ช้
โดยสำมำรถใช้อเี มลใ์ นกำรสมัครได้ หรือจะใช้บญั ชีผใู้ ชข้ อง Facebook กไ็ ด้

ขอ้ ดีของ tinkercad.com/circuits

 ไม่จำเป็นต้องติดต้ังโปรแกรมลงบนคอมพิวเตอร์ ทำงำนบนเว็บไซต์ได้เลย ภำพ
สวยงำมสำมำรถนำไปอำ้ งองิ ในกำรทำโปรเจคได้ มอี ปุ กรณ์ใหเ้ ลอื กเยอะแยะมำกมำย

 เรำสำมำรถท่ีจะทำกำรทดลองใช้งำนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่ำง ๆ ก่อนที่จะนำมำใช้
งำนจริงเพื่อลดข้อผิดพลำดของผใู้ ช้งำน

 สำมำรถใชเ้ ป็นสอื่ กำรเรียนกำรสอน สำหรับเรียนร้กู ำรออกแบบวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ได้
 ในโปรแกรมจำลองมีอุปกรณ์ต่ำง ๆ มำกมำยให้เรำได้ทดลองใช้งำน ทั้งเซนเซอร์
มอเตอร์ และไมโครคอนโทรลเลอร์ เพ่ือให้เรำได้เรียนรู้และฝึกทักษะทำงด้ำนอิเล็กทรอนิกส์ในกำรนำอุปกรณ์
ตำ่ ง ๆ มำใช้งำนร่วมกนั

นอกจำกท่ีเรำจะได้ฝึกทักษะควำมรู้ทำงด้ำนอิเล็กทรอนิกส์แล้ว ในเว็บไซต์เรำยังสำมำรถที่จะ
ฝึกทักษะกำรเขียนโปรแกรมเพ่ือควบคุมและสั่งงำนอุปกรณ์ต่ำง ๆ ได้อีกด้วย สำมำรถเขียนโปรแกรมได้
ทัง้ ในลักษณะของบล็อกโปรแกรมมิ่งและแบบพิมพโ์ ดยใช้ภำษำซี และในเว็บไซต์สำมำรถจำลองกำรทำงำนของ
โปรแกรมดังกล่ำวได้ (มีตัวจำลองกำรทำงำนหรือ Simulator) มีอุปกรณ์เคร่ืองมือวัดแบบเสมือนจริง (Virtual
Instruments) โดยท่เี รำสำมำรถทดสอบอปุ กรณ์ต่ำง ๆ ได้ทันทเี ลย

65

สาหรับนักเรียน :
ใบงาน เรอื่ ง การควบคุมหุ่นยนต์ผ่านระบบคอมพวิ เตอร์และอิเล็กทรอนิกส์

1. สมองของหุน่ ยนต์ (สมองกล) หมำยถึงอะไร

2. สมองของหนุ่ ยนตม์ ีกป่ี ระเภท และประดิษฐ์จำกอะไรได้บ้ำง

3. นักเรียนร้จู ัก กล่องสมองกล Arduino หรือไม่ ? และสำมำรถเขยี นโปรแกรมควบคุมกำรทำงำนของ
สมองกลน้ไี ด้หรอื ไม่ ? และตอ้ งใชซ้ อฟตแ์ วร์ใดสำหรบั กำรเขียนโปรแกรม Arduino ?

4. สัญญำณไฟฟ้ำแบง่ ออกเป็นสองประเภท คือ สญั ญำณแอนะลอ็ ก และสัญญำณดจิ ิทัล นักเรยี นพอจะทรำบ
ควำมแตกตำ่ งของสัญญำณทั้งสองประเภทนี้หรือไม่

66

แบบทดสอบ

1. กำรวดั ปรมิ ำณกระแสไฟฟำ้ ที่ไหลผ่ำนอุปกรณใ์ นวงจร โดยใช้มลั ตมิ เิ ตอร์ จะต้องเลือกกำรวดั เปน็ แบบใด
ก. แอมมิเตอร์
ข. โวลตม์ เิ ตอร์
ค. โอห์มมเิ ตอร์
ง. เลือกวัดแบบใดก็ได้

2. ขอ้ ใดคือสญั ลักษณ์ทำงไฟฟ้ำของไดโอด

ก.

ข.

ค.

ง.

3. ข้อใดเปน็ โปรแกรมสำหรับวำดผงั และวำงแผนต่อวงจรบนเบรดบอรด์
ก. Photoshop
ข. Arduino
ค. Fritzing
ง. Eagle

4. ข้อใดเป็นแหล่งจ่ำยไฟฟำ้ กระแสตรง
ก. แบตเตอรี่ก้อน 9 V
ข. แผงเซลล์แสงอำทิตย์
ค. แบตเตอรี่ขนำด AA 1.5 V
ง. ถูกทกุ ขอ้

5. ถำ้ ตอ้ งกำรออกแบบปำ้ ย "ว่ำง" สำหรับรถแท็กซ่ี ซึง่ เปน็ แผงวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ อุปกรณ์ใดตอ่ ไปน้ี
นำ่ จะเกีย่ วข้องน้อยทส่ี ุด
ก. ไดโอดเปลง่ แสง
ข. เซลล์แสงอำทิตย์
ค. สวติ ช์เปิดปิด
ง. ตวั ตำ้ นทำน

67

ปฏบิ ตั กิ ารประดษิ ฐ์หนุ่ ยนต์

1. สาระสาคัญ

ในบทเรียนนี้ นักเรียนจะได้ฝึกปฏิบัติกำรประดิษฐ์หุ่นยนต์ด้วยตัวเอง โดยอำศัยควำมรู้ ทักษะ
ทรัพยำกร และกำรวำงแผนกำรทำงำนอย่ำงเป็นขั้นตอน เป็นระบบ เพ่ือให้ได้วิธีกำรแก้ปัญหำท่ีดีที่สุด โดยใช้
กระบวนกำรออกแบบเชงิ วศิ วกรรมซ่ึงประกอบด้วย 6 ขน้ั ตอน ไดแ้ ก่

1. ระบปุ ัญหำ (Problem Identification)
2. รวบรวมขอ้ มลู และแนวคิดทเ่ี กย่ี วขอ้ งกับปญั หำ (Related Information Search)
3. ออกแบบวิธกี ำรแก้ปัญหำ (Solution Design)
4. วำงแผนและดำเนินกำรแกป้ ัญหำ (Planning and Development)
5. ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีกำรแก้ปัญหำหรือช้ินงำน (Testing, Evaluation
and Design Improvement)
6. นำเสนอวธิ กี ำรแกป้ ัญหำ ผลกำรแกป้ ญั หำหรือชิน้ งำน (Presentation)

2. สมรรถนะประจาหน่วย

2.1 สมรรถนะหลัก

นักเรียนมีควำมรู้และควำมเข้ำใจเก่ียวกับกับเทคโนโลยีหุ่นยนต์ สำมำรถใช้ควำมรู้และทักษะ
เพ่ือแก้ปัญหำหรือพัฒนำหุ่นยนต์ได้อย่ำงสร้ำงสรรค์ด้วยกระบวนกำรออกแบบเชิงวิศวกรรม บูรณำกำรกับ
ศำสตรอ์ น่ื ๆ

2.2 สมรรถนะย่อย

 ดา้ นความรู้
- สำมำรถอธบิ ำยแนวคดิ หลักเกีย่ วกบั เทคโนโลยีหนุ่ ยนต์ได้
- สำมำรถอธบิ ำยข้ันตอนของกระบวนออกแบบเชิงวิศวกรรมได้

 ด้านทักษะ
- สำมำรถแก้ปญั หำหรือพฒั นำงำนดว้ ยกระบวนกำรออกแบบเชงิ วิศวกรรมได้
- สำมำรถคิดเชิงระบบ คิดถงึ ส่ิงใดส่ิงหนง่ึ โดยมองภำพรวมอย่ำงเปน็ ระบบ จดั ระเบยี บข้อมูล

หรือควำมสัมพนั ธข์ ององค์ประกอบต่ำง ๆ ใหเ้ ปน็ แบบแผนหรือกระบวนกำรท่ชี ัดเจน
- สำมำรถใช้เทคนิคในกำรสร้ำงสรรค์มุมมองอย่ำงหลำกหลำยและแปลกใหม่ ซ่ึงอำจจะ

พัฒนำจำกของเดมิ หรือคดิ ใหม่ วเิ ครำะห์และประเมนิ แนวคิดเพื่อพฒั นำควำมคิดสรำ้ งสรรคใ์ ห้ไดม้ ำกทส่ี ุด

68

- สำมำรถคิดวิเครำะห์ จำแนก แจกแจงองค์ประกอบต่ำง ๆ ของสิ่งใดส่ิงหนึ่ง หรือเรื่องใด
เร่ืองหน่ึง และหำควำมสัมพันธ์เชิงเหตุผลระหว่ำงองค์ประกอบเหล่ำน้ัน เพ่ือค้นหำสำเหตุที่แท้จริงของส่ิง
ที่เกดิ ขึ้น

- สำมำรถสื่อสำร เรียบเรียงควำมคิดและสื่อสำรแนวคิดในกำรแก้ปัญหำให้ผู้อ่ืนเข้ำใจ
อยำ่ งชัดเจน สำมำรถใชว้ ธิ กี ำรสอื่ สำรเพอ่ื ให้บรรลุเป้ำหมำยไดห้ ลำยรูปแบบ

 ด้านเจตคติ
- เตรียมควำมพร้อมด้ำนวัสดุอุปกรณ์สอดคล้องกับงำนได้อย่ำงถูกต้องและใช้วัสดุอุปกรณ์

อยำ่ งค้มุ ค่ำ ประหยดั (ควำมรับผิดชอบ ควำมประหยัด ควำมขยัน ควำมอดทน แบ่งปัน ปลอดภัย)
- ปฏิบตั งิ ำนได้อย่ำงถูกต้องและสำเรจ็ ภำยในเวลำทีก่ ำหนดอย่ำงมเี หตุและผล
- สำมำรถทำงำนร่วมกับผู้อื่น มีควำมยืดหยุ่น มีควำมรับผิดชอบร่วมกัน เคำรพในควำมคิด

เหน็ คณุ คำ่ และเขำ้ ใจบทบำทของผู้อนื่ เพอ่ื ทำงำนใหบ้ รรลุเป้ำหมำยรว่ มกัน

3. เนอื้ หาสาระ

3.1 กระบวนการ (Process)

3.1.1 กำรระดมสมอง
3.1.2 กลยทุ ธ์ในกำรแกป้ ัญหำ
3.1.3 กระบวนกำรออกแบบเชงิ วิศวกรรม

3.2 การจดั ลาดบั งาน

3.2.1 ลำดับงำนหลกั (Master Schedule)
3.2.2 กำรแบ่งกลุ่ม (Group Matrix)
3.2.3 กำรวำงแผนกำรทำงำน (Planning Organizer)
3.2.4 บันทึกกำรปฏิบตั ิงำน (Daily Log)
3.2.5 กำรวำงแผนภำพรวมกระบวนกำรทำโครงกำรโดยใชแ้ ผนภูมแิ กนต์ (Gantt chart )
3.2.6 กำรวำงแผนและควบคมุ กำรทำงำนโดยใช้ Pert Chart : Program Evaluation and
Review Technique)
3.2.7 กำรประดิษฐ์ห่นุ ยนต์ตำมภำรกิจบนสนำมหรือกำรจัดทำโครงงำน

3.3 การทางานเป็นทมี (Teamwork)

3.3.1 กำรสรำ้ งทีม (Team Building)
3.3.2 ทีมหนุ่ ยนต์

69

4. กิจกรรมการเรียนรู้

4.1 การนาเขา้ สู่บทเรียน

4.1.1 ผู้สอนตั้งคำถำมวำ่ ถ้ำนักเรียนจะประดิษฐห์ ุ่นยนต์ขึ้นมำ นักเรียนจะมีวิธีกำรหรือขั้นตอน
อยำ่ งไรบ้ำง

4.1.2 ผ้สู อนแจ้งจดุ ประสงค์กำรเรียนของหนว่ ยท่ี 5 และกำรวัดประเมินผล
4.1.3 ผสู้ อนใหน้ กั เรยี นทำแบบทดสอบก่อนเรียนหนว่ ยที่ 5

4.2 การเรยี นรู้

4.2.1 ผ้สู อนใหน้ ักเรยี นดูวดิ โี อเกย่ี วกับ กิจกรรมกำรแข่งขนั หนุ่ ยนต์
4.2.2 ผสู้ อนให้ผู้เรียนเข้ำไปเรียนรู้ผ่ำนระบบออนไลน์ หนว่ ยที่ 5 เร่ือง ปฏิบัติกำรประดิษฐห์ ุ่นยนต์
ทำแบบฝึกหัดในระบบออนไลน์
4.2.3 ผสู้ อนเปิดโอกำสใหผ้ ู้เรียนถำมปัญหำ และข้อสงสัยจำกเน้ือหำ ผำ่ นระบบเวบ็ บอร์ดของระบบ

4.3 การสรปุ

4.3.1 ผสู้ อนและผู้เรยี นร่วมกนั สรุปเนอ้ื หำที่ไดเ้ รียนใหม้ ีควำมเข้ำใจในทิศทำงเดียวกัน
4.3.2 ผสู้ อนใหน้ ักเรียนทำแบบทดสอบหลังเรียน หนว่ ยท่ี 5
4.3.3 ผสู้ อนเฉลย แบบทดสอบหลังเรียน หนว่ ยท่ี 5

หมำยเหตุ : ผ้สู อน หมำยถงึ ครูที่ไดร้ ับมอบหมำยให้เปน็ ผู้สร้ำงเน้ือหำในหนว่ ยน้นั ๆ สอนแบบระบบวดิ ีโอ

5. สื่อการเรยี นร/ู้ แหลง่ เรียนรู้

5.1 ระบบกำรจัดกำรเรยี นรเู้ พอ่ื เพิ่มสมรรถนะทำงเทคโนโลยหี นุ่ ยนต์ของนกั เรียนระดบั มธั ยมศกึ ษำตอนตน้
สังกดั สำนกั งำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำขั้นพ้ืนฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=4

5.2 ส่ือและนวัตกรรมและเอกสำรเผยแพร่ ของสำนกั พัฒนำนวตั กรรมกำรจดั กำรศึกษำ
http://www.innoobec.com/?page_id=172396

 รำยงำนกำรวิจัย กำรพัฒนำเด็กไทยด้ำนเทคโนโลยหี ่นุ ยนต์
 แนวกำรจัดกำรเรียนรูร้ ำยวชิ ำเพมิ่ เติม “หนุ่ ยนตบ์ ังคับมอื ”

6. เอกสารประกอบการจัดการเรียนรู้

6.1 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย

70

7. การวัดและประเมินผล

7.1 กอ่ นเรียน แบบประเมนิ ผลก่อนเรยี นรู้
7.2 ขณะเรยี น แบบฝึกหดั ใบงำน ผำ่ นเกณฑ์ 60% ข้นึ ไป
7.3 หลังเรยี น แบบประเมนิ ผลหลังกำรเรียนรู้ ผ่ำนเกณฑ์ 60% ขน้ึ ไป

71

สาหรบั ครผู ู้สอน : Teacher Resource

ภาพรวม

ให้แบ่งนักเรียนออกเป็นกลุ่ม ๆ ละ 3-5 คน แล้วให้แต่ละกลุ่ม ศึกษำควำมหมำย และกำรควบคุม
หุน่ ยนต์ผ่ำนระบบคอมพวิ เตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ และร่วมกันอภิปรำยและนำเสนอผลกำรศึกษำ ตำมใบงำนท่ี 5
ผำ่ นคลิปวิดโี อแล้วส่งผำ่ นระบบ http://thairobot.in.th

แหล่งเรียนร้แู ละอุปกรณ์

 ระบบกำรจดั กำรเรียนรู้เพื่อเพ่ิมสมรรถนะทำงเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของนักเรียนระดับมัธยมศึกษำตอนตน้
สังกดั สำนักงำนคณะกรรมกำรกำรศึกษำขัน้ พื้นฐำน http://thairobot.in.th/learning/course/view.php?id=4

 เอกสำรประกอบกำรบรรยำย

ระยะเวลา 4 ชั่วโมง

72

5. ปฏบิ ตั กิ ารประดษิ ฐห์ ่นุ ยนต์

ในบทเรียนน้ี นักเรียนจะได้ฝึกปฏิบัติกำรประดิษฐ์หุ่นยนต์ด้วยตัวเอง โดยอำศัยควำมรู้ ทักษะ
ทรัพยำกร และกำรวำงแผนกำรทำงำนอย่ำงเป็นขั้นตอน เป็นระบบ เพ่ือให้ได้วิธีกำรแก้ปัญหำที่ดีท่ีสุด โดยใช้
กระบวนกำรออกแบบเชิงวิศวกรรมซึ่งประกอบด้วย 6 ข้นั ตอน ได้แก่

กระบวนกำรออกแบบเชิงวิศวกรรม
ทีม่ ำ : http://www.stemedthailand.org/

1. ระบปุ ญั หำ (Problem Identification)
2. รวบรวมขอ้ มูลและแนวคิดทเี่ ก่ยี วขอ้ งกบั ปญั หำ (Related Information Search)
3. ออกแบบวิธกี ำรแกป้ ัญหำ (Solution Design)
4. วำงแผนและดำเนนิ กำรแกป้ ัญหำ (Planning and Development)
5. ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีกำรแก้ปัญหำหรือช้ินงำน (Testing, Evaluation
and Design Improvement)
6. นำเสนอวธิ ีกำรแก้ปัญหำ ผลกำรแก้ปญั หำหรือชิน้ งำน (Presentation)

73

5.1 ปฏบิ ตั ิการประดิษฐ์หุ่นยนต์

ขน้ั ตอนที่ 1 ระบุปัญหา

ตั้งโจทย์ข้ึนมำว่ำเรำจะสร้ำงหุ่นยนต์ไปทำอะไร ให้มันไปเปิดไฟให้เรำ ให้มันไปหยิบของให้
ไปสำรวจทอ่ ระบำยนำ้ หรือถำ้ จะสรำ้ งห่นุ ยนตไ์ ปแขง่ ขัน กติกำกำรแขง่ ขันก็เปน็ โจทย์น่ันเอง

ข้นั ตอนท่ี 2 รวบรวมขอ้ มลู และแนวคิดที่เกย่ี วขอ้ งกบั ปัญหา

หำควำมต้องกำรของระบบ จำกโจทย์ทไี่ ด้ในข้อก่อนหนำ้ เรำมำแยกเป็นขอ้ ๆ ว่ำหุ่นยนต์
ตอ้ งทำอะไรได้บ้ำง ตัวอย่ำงควำมต้องกำรของหนุ่ ยนตบ์ รกิ ำรในร้ำนอำหำร เช่น

 ขนำดไมเ่ กินเสน้ ผำ่ นศูนย์กลำง 60 เซนติเมตร สูงไม่เกนิ 150 เซนตเิ มตร
 บรรทกุ ของได้ 10 กิโลกรัม เคลือ่ นทีบ่ นทำงลำดชนั ไมเ่ กิน 10 องศำได้ดว้ ยควำมเร็ว
1 เมตรต่อวินำที
 มแี หลง่ พลงั งำนในตวั ทำงำนไดอ้ ย่ำงนอ้ ย 2 ชวั่ โมง
 ตรวจจบั ส่งิ กดี ขวำงได้ และหยุดกำรเคล่อื นท่กี ่อนชนสิง่ กดี ขวำง
 ระบุตำแหนง่ ตัวเองในรำ้ นอำหำรได้
 เคลอื่ นท่ีไปยังตำแหนง่ ตำ่ ง ๆ ในรำ้ นอำหำรได้เองโดยอตั โนมตั ิ
 สั่งงำนไดจ้ ำก joystick ไร้สำย
 มไี ฟแสดงสถำนะแบตเตอรี่

ขั้นตอนท่ี 3 ออกแบบวธิ กี ารแก้ปัญหา

หลังจำกตีโจทย์เป็นควำมต้องกำรเป็นข้อ ๆ แล้ว เรำก็มำออกแบบระบบโดยคร่ำว ๆ
ท่ีสำมำรถตอบควำมต้องกำรแต่ละข้อนั้นได้ เช่น ต้องเคลื่อนท่ีไปได้ไกล ๆ จะต้องทำเป็น mobile robot
บริเวณท่ีเคลื่อนท่ีเป็นพ้ืนเรียบใช้ล้อธรรมดำก็ได้ ไม่ต้องใช้ตีนตะขำบ ไม่ต้องใส่ระบบกันสะเทือน จะต้อง
หยิบของต้องมีกลไกแขน หยิบจำกที่หน่ึงไปอีกทีโดยไม่สนใจทิศทำงของของที่หยิบ สำมำรถใช้แขนที่มี
องศำอิสระแค่ 3 องศำกไ็ ด้ ไม่ตอ้ งทำถงึ 6 องศำอสิ ระ หุ่นยนตต์ อ้ งเคลอ่ื นทจี่ ะมสี ำยส่งพลังงำนไปไม่ได้ ตอ้ งใช้
แหล่งพลังงำนในตัวเองก็เลือกใช้พลังงำนจำกแบตเตอรี่ ต้องมองหำสิ่งของท่ีมีสีท่ีกำหนดอำจจะใช้กล้องหรือ
เซนเซอรส์ ี เป็นต้น

ขัน้ ตอนที่ 4 วางแผนและดาเนินการแก้ปัญหา

พอได้แบบของหุ่นยนต์คร่ำว ๆ แล้ว เรำก็มำเลือกหำของท่ีต้องใช้ เร่ิมจำกของท่ีทำเองไม่ได้
และต้องซื้อหำของเหล่ำน้ันให้ได้ก่อน แล้วค่อยเลือก/ออกแบบส่วนอื่น เพรำะถ้ำออกแบบส่วนอ่ืนจนหมดแล้ว
ของที่ต้องซอ้ื ไม่มีท่ีตรงกบั ควำมต้องกำรกท็ ำไม่ได้ ของเหล่ำนกี้ เ็ ช่น มอเตอร์ เซนเซอรต์ ำ่ ง ๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์
แบตเตอรี่ เป็นต้น ถ้ำเรำออกแบบกลไกจนเสร็จแล้วค่อยเลือกมอเตอร์อำจจะพบว่ำ มอเตอร์ท่ีมีขำยไม่มีตัวไหนท่ีมี
แรงเท่ำท่ีต้องกำร ส่ิงที่ต้องคำนึงถึงตอนเลือกของก็เช่น อุปกรณ์ต้นกำลังให้กำลังเท่ำท่ีต้องกำร เซนเซอร์ให้
ข้อมูลประเภทท่ีต้องกำร ลักษณะที่ต้องกำร (ดิจิตอล อนำล็อก บัสแบบไหน) อุปกรณ์ต่ำง ๆ ใช้แรงดันไฟฟ้ำ
เทำ่ ใด แหล่งพลงั งำนเพียงพอที่ตอ้ งกำร ไมโครคอนโทรลเลอรท์ ใ่ี ชม้ ีพอร์ตตำ่ ง ๆ ท่ีต้องกำรใชเ้ พยี งพอ เป็นต้น

74

ขั้นตอนที่ 5 ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแกไ้ ขวิธีการแก้ปัญหาหรอื ชน้ิ งาน

ถ้ำระบบย่อยบำงระบบเรำไม่คุ้นเคย ไมเ่ คยทำแบบนั้นมำก่อน อำจทำต้นแบบ (prototype)
แยกเฉพำะสว่ น เพื่อทดสอบแนวคิดของส่วนนนั้ ๆ ไปก่อน เช่น กลไกแบบประหลำด หรือวิธกี ำรตรวจวดั
แบบแปลก ๆ เป็นต้น

ขั้นตอนที่ 6 นาเสนอวธิ กี ารแกป้ ญั หา ผลการแกป้ ัญหาหรือช้นิ งาน

นำเสนอผลงำนกำรทำงำนของหุ่นยนต์ท่ีสร้ำง ให้ผู้อ่ืนเข้ำใจและได้ข้อเสนอแนะ เพื่อกำร
พัฒนำต่อไป

75

สาหรับนักเรียน :
ใบงาน เรื่อง ปฏบิ ตั ิการประดษิ ฐ์หุ่นยนต์

ให้นกั เรียนส่งแนวคดิ กำรประดษิ ฐ์หุ่นยนตผ์ ำ่ นระบบ

โดยอัพโหลดไฟลท์ ่ี http://thairobot.in.th/learning/mod/assign/view.php?id=91

ขนั้ ตอนที่ 1 ระบปุ ัญหา

ต้ังโจทย์ขึ้นมำว่ำเรำจะสร้ำงหุ่นยนต์ไปทำอะไร ให้มันไปเปิดไฟให้เรำ ให้มันไปหยิบของให้
ไปสำรวจทอ่ ระบำยน้ำ หรือถ้ำจะสร้ำงหนุ่ ยนตไ์ ปแขง่ ขนั กติกำกำรแขง่ ขนั ก็เปน็ โจทย์นัน่ เอง

ขนั้ ตอนที่ 2 รวบรวมข้อมลู และแนวคดิ ท่ีเกี่ยวข้องกบั ปัญหา

หำควำมต้องกำรของระบบ จำกโจทย์ท่ีได้ในข้อก่อนหน้ำ เรำมำแยกเป็นข้อ ๆ ว่ำหุ่นยนต์
ตอ้ งทำอะไรได้บ้ำง ตัวอยำ่ งควำมตอ้ งกำรของหุน่ ยนต์บรกิ ำรในรำ้ นอำหำร เช่น

 ขนำดไมเ่ กนิ เส้นผ่ำนศูนย์กลำง 60 เซนตเิ มตร สงู ไม่เกนิ 150 เซนตเิ มตร
 บรรทุกของได้ 10 กิโลกรัม เคลื่อนท่ีบนทำงลำดชันไม่เกิน 10 องศำได้ด้วยควำมเร็ว
1 เมตรต่อวนิ ำที
 มีแหลง่ พลังงำนในตัว ทำงำนได้อยำ่ งน้อย 2 ชว่ั โมง
 ตรวจจบั สง่ิ กีดขวำงได้ และหยุดกำรเคลอื่ นทกี่ อ่ นชนสิง่ กดี ขวำง
 ระบตุ ำแหนง่ ตัวเองในร้ำนอำหำรได้
 เคลื่อนท่ไี ปยงั ตำแหน่งตำ่ ง ๆ ในรำ้ นอำหำรได้เองโดยอตั โนมัติ
 สัง่ งำนได้จำก joystick ไรส้ ำย
 มีไฟแสดงสถำนะแบตเตอรี่

76

ขั้นตอนที่ 3 ออกแบบวิธกี ารแก้ปัญหา
หลังจำกตีโจทย์เป็นควำมต้องกำรเป็นข้อ ๆ แล้ว เรำก็มำออกแบบระบบโดยคร่ำว ๆ

ท่ีสำมำรถตอบควำมต้องกำรแต่ละข้อนั้นได้ เช่น ต้องเคลื่อนที่ไปได้ไกล ๆ จะต้องทำเป็น mobile robot
บริเวณท่ีเคล่ือนท่เี ปน็ พืน้ เรียบใช้ล้อธรรมดำก็ได้ ไม่ตอ้ งใช้ตีนตะขำบ ไม่ต้องใสร่ ะบบกันสะเทือน จะตอ้ งหยิบของ
ต้องมีกลไกแขน หยิบจำกท่ีหนึ่งไปอีกทีโดยไม่สนใจทิศทำงของของท่ีหยิบ สำมำรถใช้แขนที่มีองศำอิสระแค่
3 องศำก็ได้ ไมต่ ้องทำถึง 6 องศำอสิ ระ หุ่นยนต์ตอ้ งเคลื่อนที่จะมีสำยสง่ พลังงำนไปไม่ได้ ตอ้ งใช้แหล่งพลังงำน
ในตวั เองก็เลือกใช้พลงั งำนจำกแบตเตอรี่ ต้องมองหำสิง่ ของท่ีมสี ที ่ีกำหนดอำจจะใช้กลอ้ งหรือเซนเซอร์สี เปน็ ตน้

77
ขน้ั ตอนท่ี 4 วางแผนและดาเนินการแกป้ ัญหา

พอได้แบบของหุ่นยนต์คร่ำว ๆ แล้ว เรำก็มำเลือกหำของท่ีต้องใช้ เริ่มจำกของท่ีทำเองไม่ได้
และตอ้ งซื้อ หำของเหล่ำน้นั ใหไ้ ด้ก่อน แลว้ คอ่ ยเลอื ก/ออกแบบสว่ นอนื่ เพรำะถ้ำออกแบบส่วนอ่ืนจนหมดแล้ว
ของท่ีต้องซื้อไม่มีท่ีตรงกับควำมต้องกำรก็ทำไม่ได้ ของเหล่ำนี้ก็เช่น มอเตอร์ เซนเซอร์ต่ำง ๆ ไมโครคอนโทรลเลอร์
แบตเตอรี่ เป็นต้น ถ้ำเรำออกแบบกลไกจนเสร็จแล้วค่อยเลอื กมอเตอร์อำจจะพบว่ำมอเตอร์ที่มีขำย ไม่มีตัวไหน
ท่ีมีแรงเท่ำท่ีต้องกำร ส่ิงที่ต้องคำนึงถึงตอนเลือกของก็เช่น อุปกรณ์ต้นกำลังให้กำลังเท่ำท่ีต้องกำร เซนเซอร์
ให้ข้อมลู ประเภททต่ี ้องกำร ลกั ษณะที่ตอ้ งกำร (ดิจติ อล อนำล็อก บสั แบบไหน) อปุ กรณต์ ำ่ ง ๆ ใช้แรงดันไฟฟ้ำ
เท่ำใด แหลง่ พลงั งำนเพียงพอทีต่ ้องกำร ไมโครคอนโทรลเลอร์ท่ีใชม้ ีพอร์ตต่ำง ๆ ทต่ี ้องกำรใช้เพียงพอ เป็นต้น

ขน้ั ตอนที่ 5 ทดสอบ ประเมินผล และปรบั ปรุงแกไ้ ขวิธีการแก้ปญั หาหรือชิน้ งาน
ถำ้ ระบบย่อยบำงระบบเรำไมค่ ุ้นเคย ไมเ่ คยทำแบบน้ันมำก่อน อำจทำต้นแบบ (prototype)

แยกเฉพำะส่วน เพื่อทดสอบแนวคิดของส่วนนั้น ๆ ไปก่อน เช่น กลไกแบบประหลำด หรือวิธีกำรตรวจวัด
แบบแปลก ๆ เป็นต้น

78

ขั้นตอนที่ 6 นาเสนอวธิ ีการแกป้ ญั หา ผลการแก้ปัญหาหรอื ชิน้ งาน
นำเสนอผลงำนกำรทำงำนของหุ่นยนต์ที่สร้ำง ให้ผู้อื่นเข้ำใจและได้ข้อเสนอแนะ เพ่ือกำร

พฒั นำต่อไป

79

5.2 การจดั ลาดับงาน

ใหน้ ักเรียนจดั ทำรำยละเอยี ดตำมแบบฟอร์มนี้ แล้วอัพโหลดไฟล์เข้ำส่รู ะบบ

Team Function Role /Assignments/Jobs

Group Members

Materials Needed
Plan of Action

80

5.3 การทางานเปน็ ทมี

ใหน้ ักเรยี นจดั ทำรำยละเอยี ดตำมแบบฟอรม์ น้ี แล้วอพั โหลดไฟลเ์ ขำ้ สู่ระบบ

Name Role

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Responsible Person 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Tasks

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

81