All omni project

การศึกษา ออกแบบ พฒั นา และการประยุกต์ใช้งานล้อโอมนิ
เพ่อื ใช้ในงานอุตสาหกรรมอตั โนมตั ิ

วาสนา วารสิ าร
ชยตุ อัศวฉายะ

ปรญิ ญานิพนธ์เสนอต่อมหาวทิ ยาลัยรามคาแหง
เป็ นส่วนหน่งึ ของการศึกษาตามหลกั สูตรปรญิ ญา
วศิ วกรรมศาสตรบณั ฑิต (วศิ วกรรมคอมพวิ เตอร์)

ปี การศึกษา 2560

การศึกษา ออกแบบ พฒั นา และการประยุกตใ์ ชง้ านลอ้ โอมนิ
เพอื ใช้ในงานอุตสาหกรรมอตั โนมตั ิ

วาสนา วาริสาร
ชยตุ อศั วฉายะ

ปริญญานิพนธ์เสนอตอ่ มหาวิทยาลยั รามคาํ แหง
เป็นส่วนหนึงของการศึกษาตามหลกั สูตรปริญญา
วิศวกรรมศาสตรบณั ฑิต (วิศวกรรมคอมพวิ เตอร์)

ปี การศึกษา 2560
ลขิ สิทธิของมหาวิทยาลยั รามคาํ แหง

ชอื เรือง : การศึกษา ออกแบบ พฒั นา และการประยกุ ตใ์ ชง้ านลอ้ โอมนิ
เพอื ใชใ้ นงานอตุ สาหกรรมอตั โนมตั ิ
ผเู้ ขียน
: นายชยตุ อศั วฉายะ
สาขาวชิ า นางสาววาสนา วาริสาร
อาจารยท์ ปี รึกษา
: วศิ วกรรมคอมพวิ เตอร์
: ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร. สุรพงษ์ พงษย์ ุพนิ พานชิ

อาจารยว์ ชิ ยั แสงนาค

มหาวทิ ยาลยั รามคาํ แหงอนุมตั ิ ใหป้ ริญญานิพนธ์ฉบบั นีเป็นส่วนหนึงของการศึกษาตาม
หลกั สูตรปริญญาวศิ วกรรมศาสตรบณั ฑิต (วศิ วกรรมคอมพิวเตอร์)

................................................................................. คณบดีคณะวศิ วกรรมศาสตร์
(ผชู้ ่วยศาสตราจารยพ์ ิศิษฐ์ แสง-ชูโต)

คณะกรรมการสอบปริญญานิพนธ์

................................................................................. ประธานกรรมการ
(อาจารย์ ดร. เกียรตชิ ยั อทั ธายวุ ฒั น)์

................................................................................. กรรมการ
(ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร. สุรพงษ์ พงษย์ ุพินพานชิ )

................................................................................. กรรมการ
(อาจารย์ ดร. กมั พล พรหมจริ ะประวตั )ิ

................................................................................. กรรมการ
(อาจารยว์ ชิ ยั แสงนาค)

(3)

Title : The study, Design, Development and Application of the
Omni Wheel for Industrial Automation
Names
: Mr. Chayut Assawachaya
Major Ms. Watsana Warisan
Advisors
: Computer Engineering
: Asst. Prof. Dr. Surapong Pongyupinpanich

Mr. Wichai Sangnak

Ramkhamhaeng University approved this project as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Bachelor of Engineering (Computer Engineering)

................................................................................. Dean
(Asst. Prof. Pisit Saeng-Xuto)

Examination Committee

................................................................................. Chairperson
(Dr. Kiattichai Atthayuwat)

................................................................................. Member
(Asst. Prof. Dr. Surapong Pongyupinpanich)

................................................................................. Member
(Dr. Kamphol Promjiraprawat)

................................................................................. Member
(Mr. Wichai Sangnak)

(4)

บทคัดย่อ

ชือเรือง : การศึกษา ออกแบบ พฒั นา และการประยุกต์ใชง้ านลอ้ โอมนิ
เพอื ใชใ้ นงานอตุ สาหกรรมอตั โนมตั ิ
ผเู้ ขยี น
: นายชยตุ อศั วฉายะ
ชอื ปริญญา นางสาววาสนา วาริสาร
สาขาวชิ า
ปี การศึกษา : วศิ วกรรมศาสตร์บณั ฑิต
อาจารยท์ ีปรึกษา : วศิ วกรรมคอมพิวเตอร์
: 2560
: ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร. สุรพงษ์ พงษย์ ุพนิ พานชิ

อาจารยว์ ิชยั แสงนาค

โครงงานนีกล่าวถึงการศึกษา ออกแบบ พฒั นา และการประยุกตใ์ ชง้ านลอ้ โอมนิเพือใชใ้ น
งานอุตสาหกรรมอัตโนมตั ิ โครงงานมีการแบ่งออกเป็ น 3 ส่วน คือ ส่วนที 1 การออกแบบ
แบบจาํ ลองลอ้ โอมนิดว้ ยโปรแกรม SolidWorks และการพมิ พต์ น้ แบบดว้ ยเครืองพมิ พ์ 3 มติ ิ ส่วนที
2 วงจรขบั เคลือนลอ้ โอมนิดว้ ยไมโครคอนโทรลเลอร์ ขนาด 32 บิต โดยใช้ ไอซีเบอร์ L298N ทาํ
การขบั กระแสเขา้ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง จาํ นวน 3 ชุด ส่วนที 3 เฟิร์มแวร์ควบคุมการทาํ งานของ
วงจรขบั เคลอื นลอ้ โอมนิ เพอื ใหส้ ามารถควบคุมทิศทางการเคลือนทีไดต้ ามความตอ้ งการ ผลการ
ทดลองแสดงใหเ้ หน็ วา่ วงจรขบั เคลอื นและลอ้ โอมนิตน้ แบบสามารถทาํ งานไดส้ อดคล้องกบั เฟิร์ม
แวร์ไดด้ ี ซึงสามารถเคลือนทีได้ 6 ทศิ ทาง พร้อมทงั ยงั สามารถรองรับนาํ หนกั ไดส้ ูงสุด 4 กิโลกรัม

คาํ สาํ คญั : ฮาร์ดแวร์ เฟิร์มแวร์ ซอฟต์แวร์ ลอ้ โอมนิ Node MCU

(5)

Project Title ABSTRACT

Names : The study, Design, Development and Application of the Omni
Wheel for Industrial Automation
Degree
Major : Mr. Chayut Assawachaya
Academic Year Ms. Watsana Warisan
Advisors
: Bachelor of Engineering
: Computer Engineering
: 2017
: Asst. Prof. Dr. Surapong Pongyupinpanich

Mr. Wichai Sangnak

This senior project is discussing on the design, development, and application of the Omni
wheels for industrial area. The project is comprised of three main parts, i.e. 1) the design of the
Omni wheel model by using the SolidWorks Software application. The model is then
implemented based on the properly 3D printer. 2) the driving circuit is manipulated by the 32-bit
microcontroller, where the IC L298N is applied to drive the required Current to the array of DC
motors, three sets. 3) the firmware which is used to manage and control the moving direction of
the Omni wheels is introduced. Finally, the experimental results show that the driving circuit and
the Omni wheel models are able to simultaneously operate with the proposed firmware with Six
directions and with the maximum load 4 kilograms.

Keywords : Hardware, Firmware, Software, Omni wheel, Node MCU

(6)

กิตตกิ รรมประกาศ

ผจู้ ดั ทาํ ปริญญานิพนธ์สาํ นึกในบุญคุณของมารดา ทเี ป็ นกาํ ลงั ใจผลกั ดนั ให้กับผูจ้ ดั ทาํ มา
โดยตลอด ผลประโยชน์ความดีใดๆ ทีเกิดจากการนาํ โครงงานชิ นนีไปพฒั นาต่อ หรือศึกษาเป็น
แนวทางนนั ผูจ้ ดั ทาํ ขอยกผลประโยชน์ความดีเหล่านนั ใหก้ บั มารดา ผซู้ ึงเป็ นทุกสิงทุกอย่างของ
ผจู้ ดั ทาํ โครงงาน

ขอขอบพระคุณ ผศ. ดร. สุรพงษ์ พงษย์ ุพินพานิช ทีให้โอกาสเป็ นอาจารย์ทีปรึกษา
ช่วยเหลอื แก้ไขปัญหาในเรืองของวสั ดทุ ใี ชใ้ นการจดั ทาํ โครงงานจนสําเร็จลุล่วงไปไดด้ ว้ ยดี

ขอขอบพระคณุ อาจารยว์ ชิ ยั แสงนาค ทใี หโ้ อกาสเป็ นอาจารยท์ ปี รึกษาคอยใหค้ าํ แนะนาํ
ในขนั ตอนและกระบวนการในการดาํ เนินโครงงานใหเ้ ป็นไปอยา่ งถูกตอ้ ง

ขอขอบพระคณุ อาจารย์ ดร.กมั พล พรหมจริ ะประวตั ิ ทีใหค้ าํ แนะนาํ ในการจดั ทาํ บทนาํ
และใหค้ าํ แนะนาํ ในการคน้ หาขอ้ มลู ทีเป็นประโยชน์ต่อโครงงาน

ขอขอบพระคุณ อาจารย์ ดร.เกียรติชยั อทั ธายุวฒั น์ ทีให้แนวคิดในเรืองของหลกั การ
เคลือนทขี องหุ่นยนต์ลอ้ โอมนิ

ขอขอบพระคุณ อาจารย์ ดร.กุลวลญั ช์ วรุณสิน ทีใหค้ าํ แนะนาํ ในเรืองของสถานทใี นการ
จดั ซือวสั ดุทใี ชท้ าํ โครงงานและให้คาํ แนะนาํ ในการจดั ทาํ บทนาํ

ขอขอบพระคุณ อาจารย์คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั รามคาํ แหง และอาจารย์
สาขาวชิ าวศิ วกรรมคอมพิวเตอร์ทุกท่าน ทีให้โอกาสให้คาํ แนะนาํ ให้ความช่วยเหลือกับผูจ้ ดั ทํา
โครงงานตงั แตเ่ ริ มเขา้ มาเป็นนกั ศึกษาวศิ วกรรมศาสตร์ชนั ปี ที 1 พร้อมทงั ขอขอบพระคุณอาจารย์
ทกุ ๆ ท่านทใี หค้ วามรู้แก่ผจู้ ดั ทาํ

ขอขอบคณุ นายเจริญพร พลู สุข ทแี บ่งปันความรู้ในเรืองของอุปกรณอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์ และ
ขอขอบคุณทกุ ๆทา่ นทีใหค้ วามช่วยเหลือถึงแมไ้ ม่ไดก้ ล่าวชือแต่ขอให้รู้วา่ ทางผู้จดั ทาํ ขอขอบคุณ
เป็นอยา่ งยิง สุดทา้ ยทางผจู้ ดั ทําหวงั เป็ นอย่างยิงวา่ ปริญญานิพนธ์ฉบบั นีจะเป็ นประโยชน์อย่างยิง
สาํ หรับผูท้ ีตอ้ งการศึกษาในการทาํ หุ่นยนตเ์ คลอื นทีดว้ ยลอ้ โอมนิ หากมีขอ้ ผดิ พลาดประการใด ทาง
ผูจ้ ดั ทาํ ขออภยั ไว้ ณ ทนี ี

วาสนา วาริสาร
ชยุต อศั วฉายะ

(7)

สารบัญ
หนา้

บทคดั ยอ่ ภาษาไทย...................................................................................................................... (5)
บทคดั ยอ่ ภาษาองั กฤษ................................................................................................................. (6)
กิตตกิ รรมประกาศ....................................................................................................................... (7)
สารบญั ตาราง.............................................................................................................................. (10)
สารบญั รูป................................................................................................................................... (11)
บทที

1 บทนาํ ............................................................................................................................. 1
1.1 ความสําคญั ของการศึกษา................................................................................ 1
1.2 วตั ถุประสงคข์ องการศึกษา.............................................................................. 2
1.3 ขอบเขตของการศึกษา...................................................................................... 3
1.4 ประโยชนท์ คี าดวา่ จะไดร้ บั ............................................................................. 3

2 ทฤษฎแี ละผลงงานทเี กียวขอ้ ง...................................................................................... 4
2.1 ทฤษฎีทเี กียวขอ้ ง............................................................................................ 4
2.2 ผลงานทเี กียวขอ้ ง........................................................................................... 30

3 วธิ ีการดาํ เนินการศึกษา................................................................................................ 31
3.1 ประเภทของการศึกษา..................................................................................... 31
3.2 ขนั ตอนและกระบวนการ................................................................................ 34

4 ผลการศึกษา................................................................................................................. 70
4.1 การทดสอบการเคลอื นทแี นวตรงและถอยหลงั ............................................... 70
4.2 การทดสอบการหมนุ ซา้ ยและหมุนขวา........................................................... 73
4.3 การทดสอบการเลียวซา้ ยและเลียวขวา............................................................ 75
4.4 การทดสอบการเฉียงซา้ ยและเฉียงขวา............................................................ 76
4.5 สรุปผลการทดลอง.......................................................................................... 78

5 สรุป อภปิ รายผลและขอ้ เสนอแนะ............................................................................... 80
5.1 สรุป................................................................................................................. 80
5.2 อภิปรายผล...................................................................................................... 81
5.3 ขอ้ เสนอแนะ................................................................................................... 81

(8)

ภาคผนวก หนา้

ก การติดตงั โปรแกรมโปรติอสุ 8.5 (Proteus 8.5).......................................................... 83

ข การตดิ ตงั โปรแกรมโซลดิ เวริ ์ค (SolidWorks 2017)................................................... 88

บรรณานุกรม............................................................................................................................... 96

ประวตั ผิ ูเ้ ขียน.............................................................................................................................. 97

(9)

สารบัญตาราง

ตารางที หนา้

2.1 แสดงรายละเอียดในแตล่ ะขาพอร์ตของ NodeMCU................................................. 7
2.2 ทิศทางและการเคลือนทขี องลอ้ โอมนิแบบสีลอ้ ........................................................ 13

2.3 ทศิ ทางและการเคลือนทีของลอ้ โอมนิแบบสามลอ้ ................................................... 14

2.4 แสดงรายละเอียดในแตล่ ะขาพอร์ตของไอซีเบอร์ L N (IC L N).................... 17

2.5 คณุ สมบตั ขิ องไอซีรักษาระดบั แรงดนั แตล่ ะเบอร์..................................................... 20

2.6 ขอ้ แตกตา่ งของวสั ดุพลาสติกชนิด PLA และ ABS................................................... 23

3.1 รายการอุปกรณท์ ใี ช้ในวงจรขบั เคลอื นมอเตอร์........................................................ 47

4.1 การทดสอบการเคลอื นทแี นวตรงและถอยหลงั เพอื วดั ระยะห่างจากจดุ ทีกาํ หนด..... 72

4.2 การทดสอบการเคลอื นทแี นวตรงและถอยหลงั เพอื วดั องศาทีห่างจากจดุ เริ มตน้ ...... 72

4.3 การทดสอบการหมนุ ซ้ายและหมนุ ขวาเพือวดั ระยะห่างจากเสน้ ทีกาํ หนด................ 74

4.4 การทดสอบการเลียวซา้ ยและเลียวเพอื วดั ระยะห่างจากจดุ ทีกาํ หนด......................... 76

4.5 การทดสอบการเฉียงซ้ายและเฉียงขวาเพอื วดั ระยะห่างจากจดุ ทีกาํ หนด................... 78

4.6 สรุปผลการทดสอบทงั หมด...................................................................................... 79

(10)

สารบัญรูป

รูปที หน้า
2.1 รายละเอยี ดตาํ แหน่งขาพอร์ตของ NodeMCU............................................................. 5
2.2 โครงสร้างภายในโมดูลไวไฟ ESP8266 (ESP8266 Block Diagram).......................... 6
2.3 ทศิ ทางการหมุนของลอ้ โอมนิ...................................................................................... 8
2.4 โครงสร้างพนื ฐานของหุ่นยนตล์ อ้ โอมนิ...................................................................... 9
2.5 แกนพกิ ดั การอา้ งองิ ของลอ้ โอมนิ................................................................................ 12
2.6 รายละเอียดตาํ แหน่งขาพอร์ตของไอซีเบอร์ L298N (IC L298N)................................ 15
2.7 โครงสร้างภายในไอซีเบอร์ L298N (L298N Block Diagram)..................................... 16
2.8 แสดงตวั ตา้ นทานและสัญลกั ษณ์................................................................................. 18
2.9 แสดงตวั เกบ็ ประจชุ นิดค่าคงทแี ละสญั ลกั ษณ์............................................................. 19
2.10 แสดงตวั เก็บประจชุ นิดปรบั ค่าไดแ้ ละสญั ลกั ษณ์...................................................... 19
2.11 แสดงไดโอดและสัญลกั ษณ์........................................................................................ 20
2.12 แสดงไอซีรักษาระดบั แรงดนั และสัญลกั ษณ์................................................................ 21
2.13 วสั ดุพลาสตกิ ชนิด PLA (Polylactic Acid)................................................................... 22
2.14 วสั ดพุ ลาสตกิ ชนิด ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)........................................ 23
2.15 สญั ญาณ Pulse Width Modulation.............................................................................. 25
2.16 การสร้างสญั ญาณ PWM ดว้ ยวธิ ีทางอนาลอ็ ก............................................................. 25
2.17 การสร้างสญั ญาณ PWM ดว้ ยวธิ ีทางดิจิตอล............................................................... 26
2.18 การสร้างสญั ญาณ PWM ของ AVR............................................................................ 26
2.19 การเชือมต่อแบบ Peer-to-peer..................................................................................... 28
2.20 การเชือมต่อแบบ Client/server.................................................................................... 28
2.21 การเชือมต่อแบบ Multiple access points and roaming............................................... 29
3.1 แสดงขนั ตอนในการดาํ เนินงาน................................................................................... 32
3.2 แสดงภาพรวมในการควบคุมหุ่นยนต์ (Block Diagram)............................................. 33
3.3 แบบโครงสร้างหุ่นยนตภ์ ายนอก................................................................................. 34
3.4 แบบโครงสร้างหุ่นยนตภ์ ายใน.................................................................................... 35
3.5 ขนาดของโครงสร้างหุ่นยนตด์ า้ นบนและดา้ นใน........................................................ 35

(11)

รูปที หนา้
3.6 ขนาดของโครงสร้างหุ่นยนตด์ า้ นล่าง.......................................................................... 36
3.7 แสดงส่วนของฐานดา้ นบน.......................................................................................... 37
3.8 แสดงส่วนของฐานดา้ นใน........................................................................................... 37
3.9 แสดงส่วนของฐานดา้ นล่าง.......................................................................................... 38
3.10 แสดงส่วนของเพลาทีทาํ จากเครือง 3D Printer........................................................... 38
3.11 แสดงส่วนของตวั ลอ้ ทงั ดา้ นหนา้ และดา้ นหลงั ทีทาํ จากเครือง 3D Printer................... 39
3.12 แสดงตวั ลอ้ ลูกกลิงทีทาํ จากเครือง3D Printer.............................................................. 39
3.13 วงจรขบั มอเตอร์ดว้ ยไอซีเบอร์ L298N (Schematic L298N)........................................ 40
3.14 รายการอุปกรณ์ทีจะนาํ มาตอ่ เป็น Schematic ของวงจรขบั มอเตอร์............................. 41
3.15 ตาํ แหน่งในการวางอุปกรณ์เพอื เตรียมการเชือมตอ่ สายสัญญาณ................................. 42
3.16 การเชือมต่อสายไฟใหก้ บั ขาพินทีไดม้ กี ารตงั ชอื ......................................................... 43
3.17 วงจรขบั มอเตอร์แบบ Schematic ทีเสร็จสมบูรณ์........................................................ 43
3.18 รายการอปุ กรณท์ ีไดอ้ อกแบบไวต้ อนทาํ Schematic.................................................... 44
3.19 ทาํ การเลอื ก Board Edge เพือสร้างขนาดของแผ่น PCB............................................... 44
3.20 ขนาดของแผน่ PCB ทีทาํ การออกแบบ........................................................................ 45
3.21 การทาํ พนื กราวด์ (Ground Plane)................................................................................ 45
3.22 ตาํ แหน่งการวางอปุ กรณ์เพือรอทาํ การเชือมต่อสายไฟ................................................ 46
3.23 วงจรขบั มอเตอร์แบบ PCB Layout ทเี สร็จสมบูรณ์..................................................... 46
3.24 วงจรขบั มอเตอร์ดว้ ยไอซีเบอร์ L298N........................................................................ 47
3.25 เลือก Create New Account เพอื ทาํ การลงทะเบียนเขา้ ใชง้ าน....................................... 48
3.26 ใส่ E-mail ทีตอ้ งการลงทะเบียน.................................................................................. 49
3.27 เลือก Create New Project เพอื สร้างโครงงาน.............................................................. 49
3.28 การสร้างรูปแบบการเชอื มตอ่ โครงงาน....................................................................... 50
3.29 หนา้ โครงงานสําหรับวางป่ ุมควบคุม........................................................................... 50
3.30 หนา้ ต่าง Widget สําหรบั เลอื กอุปกรณ์ควบคุม............................................................ 51
3.31 หนา้ จอควบคุม............................................................................................................. 51
3.32 การตงั คา่ ใหป้ ่ มุ ควบคมุ แบบ Button............................................................................ 52
3.33 การสร้างปุ่มควบคุมแบบ Button................................................................................. 52

(12)

รูปที หนา้
3.34 หนา้ ต่าง Widget สําหรับเลอื กอุปกรณ์ควบคมุ ............................................................ 53
3.35 หนา้ จอควบคุมทีมีการเพิมป่ มุ Style Button................................................................ 53
3.36 การตงั คา่ ใหป้ ุ่มควบคมุ แบบ Style Button................................................................... 54
3.37 หนา้ จอควบคุมทเี สร็จสมบรู ณ์แลว้ .............................................................................. 54
3.38 การสร้างไลบรารีใหโ้ ปรแกรม Arduino IDE.............................................................. 55
3.39 การปรับปรุงไลบรารี ESP8266................................................................................... 56
3.40 การปรับปรุงบอร์ดทดลอง ESP8266 ใหเ้ ป็นรุ่นลา่ สุด................................................ 57
3.41 แสดงบอร์ดทดลองทเี พิมขนึ มาใหม.่ ........................................................................... 58
3.42 ส่วนทีตอ้ งทาํ การแกไ้ ข............................................................................................... 59
3.43 แสดงส่วนของเฟิร์มแวร์ทผี ่านการตรวจสอบแลว้ ....................................................... 60
3.44 ขนั ตอนการปรับปรุงไดร์เวอร์ของ NodeMCU............................................................ 60
3.45 การเลือกพอร์ตทเี สียบสาย USB ระหวา่ งคอมพิวเตอร์กบั NodeMCU........................ 61
3.46 ป่ มุ Uplode ขอ้ มูลลง NodeMCU................................................................................. 61
3.47 แสดงอลั กอริทึมของเฟิร์มแวร์..................................................................................... 69
4.1 เส้นทางทีใช้ในการทดสอบ......................................................................................... 70
4.2 หุ่นยนตอ์ ยตู่ าํ แหน่งจดุ เริ มตน้ เพอื เริมทาํ การทดสอบ................................................. 71
4.3 จุดทใี ชใ้ นการทดสอบ................................................................................................. 73
4.4 หุ่นยนตอ์ ยใู่ นตาํ แหน่งทีพร้อมทาํ การทดสอบ............................................................ 74
4.5 ตาํ แหน่งต่างๆทใี ชใ้ นการทดสอบ............................................................................... 75
4.6 หุ่นยนตอ์ ยใู่ นตาํ แหน่งทีพรอ้ มทาํ การทดสอบ............................................................ 75
4.7 จุดเปลียนทศิ ทางการเคลอื นทีตามเส้นทาง.................................................................. 77
4.8 หุ่นยนตอ์ ยใู่ นตาํ แหน่งทกี าํ หนดพร้อมทาํ การทดสอบ................................................ 77
ก-1 เริ มตน้ ติดตงั โปรแกรมโปรตอิ สุ 8.5............................................................................ 84
ก-2 เลอื กรูปแบบการตดิ ตงั ................................................................................................ 84
ก-3 เลอื กตาํ แหนง่ การตดิ ตงั ............................................................................................... 85
ก-4 แตกไฟล์ PATCHED FILES...................................................................................... 85
ก-5 คดั ลอกไฟล์ทงั หมดทแี ตกออกมา............................................................................... 86
ก-6 ตาํ แหน่งวางไฟลท์ ีคดั ลอก........................................................................................... 86

(13)

รูปที หนา้
ก-7 โปรแกรมถูกปรับปรุงแกไ้ ขแพทชเ์ รียบร้อย............................................................... 87
ข-1 เลือกโฟลเดอร์ _SolidSQUAD_.................................................................................. 89
ข-2 แตกไฟล์ _SolidSQUAD_. z...................................................................................... 89
ข-3 เปิ ดไฟล์ SW.Activator.exe......................................................................................... 90
ข-4 ทาํ การเลอื ก Serial Numbers....................................................................................... 90
ข-5 ทาํ การ Activate Licenses............................................................................................ 91
ข-6 โฟลเดอร์สาํ หรับติดตงั โปรแกรม................................................................................ 91
ข-7 เริ มทาํ การติดตงั โปรแกรม........................................................................................... 92
ข-8 เลอื กรูปแบบการติดตงั ................................................................................................ 92
ข-9 หนา้ ต่าง Serial Number.............................................................................................. 93
ข-10 เปลียนแปลงในส่วนของ Products............................................................................. 93
ข-11 เลอื กส่วนทีจะทาํ การตดิ ตงั .......................................................................................... 94
ข-12 เริ มทาํ การติดตงั จากส่วนต่างๆทีไดเ้ ลอื กไว.้............................................................... 94
ข-13 ตดิ ตงั โปรแกรมเสร็จสมบูรณ์..................................................................................... 95

(14)

บทที 1
บทนาํ

1.1 ความสําคัญของการศึกษา

ปัจจบุ ันหุ่นยนต์เริ มเขา้ มามีบทบาทมากขึนกับงานทางด้านต่างๆ เพอื ใหม้ ีลกั ษณะการ
ทาํ งานทคี ลา้ ยมนุษย์ เช่น งานทางดา้ นการแพทย์ไดเ้ ริ มนาํ เอาหุ่นยนตเ์ ขา้ มามีส่วนช่วยในการผ่าตดั
คนไข้ เพราะหุ่นยนต์สามารถทาํ งานในตาํ แหน่งทีตอ้ งการความละเอียด มีความแม่นยาํ และ
ปลอดภยั ไดเ้ หมาะสมกวา่ มนุษย,์ งานทางดา้ นอุตสาหกรรม หุ่นยนตเ์ ริมเขา้ มามบี ทบาททดแทนใน
ส่วนของแรงงานทเี ป็ นกาํ ลงั สาํ คญั ในสายการผลิต แต่เดิมตน้ ทนุ ของงานดา้ นอตุ สาหกรรมยงั คงอยู่
ทีงบประมาณการจ้างแรงงานเป็ นจาํ นวนมาก ขณะเดียวกันแรงงานก็ไม่สามารถทํางานได้
ครอบคลุมทุกงาน เนืองจากบางพืนทีมีอตั ราความเสียงต่ออนั ตรายสูง ในขณะทีบางงานมีความ
ตอ้ งการความรวดเร็ว และความแม่นยาํ ในการผลิต ทาํ ใหห้ ุ่นยนต์กลายเป็ นทางเลือกทีเหมาะสม
และสามารถลดตน้ ทุนการผลิตไดอ้ ีกทางหนึง ดว้ ยเหตุนีหุ่นยนต์จึงถูกทดลอง และพฒั นามาอย่าง
ต่อเนือง เพอื เพิมศกั ยภาพในการทาํ งานใหเ้ ป็นไปตามวตั ถุประสงค์ของมนุษย์

ในการพฒั นาหรือสร้างหุ่นยนต์ขึนมานนั ตอ้ งเริมจากศึกษาการเคลอื นทีของหุ่นยนต์ โดย
การเคลือนทีของหุ่นยนต์แบ่งออกเป็ น ประเภทใหญ่ๆคือ

1. การเคลือนทีด้วยล้อ (Wheel-drive locomotion) หุ่นยนต์ประเภทนีจะใช้ลอ้ ในการ
เคลือนที เหมาะสาํ หรับงานบนพืนเรียบ ซึงมีขอ้ ดี คือหุ่นยนต์สามารถเคลือนทีไดอ้ ย่างรวดเร็ว มี
การควบคุมง่าย ดงั นันส่วนใหญ่หุ่นยนตจ์ ึงถูกสร้างให้เคลือนทีโดยใช้ล้อ แต่ข้อจาํ กดั ของการ
เคลือนทีในลกั ษณะนีคือ หุ่นยนต์ไม่สามารถไปในพืนทีต่างระดบั ได้ และการเดนิ ทางในพืนที
ขรุขระเป็นไปอย่างยากลาํ บาก

2. การเคลือนด้วยลอ้ สายพาน (Track-drive locomotion) หุ่นยนต์ประเภทนีจะใช้ล้อ
สายพานในการเคลือนที เหมาะสําหรับงานในพืนทีขรุขระ หรือพืนทีทีมีความต่างระดบั ส่วนการ
ควบคุมสามารถทาํ ไดง้ ่ายเหมือนหุ่นยนต์ทีใชล้ ้อทวั ไป แต่มีขอ้ จาํ กดั คือ ไมส่ ามารถเคลือนทีดว้ ย
ความเร็วสูงและอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อพืนผิวบริเวณทีหุ่นยนต์เคลือนทีไป เนืองจากการ
ตะกุยของลอ้ สายพาน

3. หุ่นยนต์ทีเคลือนทีด้วยขา (Legged locomotion) หุ่นยนต์ประเภทนีจะใช้ขาในการ
เคลือนที โดยเลียนแบบมาจากสิ งมีชีวติ เช่น หุ่นยนต์เดิน ขา หรือหุ่นยนต์เดิน ขา ข้อดี คือ

2

หุ่นยนตส์ ามารถไปไดใ้ นทุกทหี รือทุกสภาพพืนผิว สามารถก้าวขา้ มผ่านสิ งกีดขวางต่างๆได้และมี
ความสามารถในการเคลอื นทีดกี วา่ ลอ้ ส่วนขอ้ จาํ กดั คือการเคลอื นทีชา้ การควบคุมทาํ ไดย้ ากลาํ บาก
กวา่ การเคลือนทแี บบใชล้ อ้ มากและการรักษาสมดุลเป็นสิงทีจาํ เป็ นมากสําหรับหุ่นยนตป์ ระเภทนี
โดยเฉพาะหุ่นยนตท์ ีใช้ ขาในการเคลือนที

4. หุ่นยนตท์ ีเคลือนทีด้วยการบิน (Flight locomotion) หุ่นยนตป์ ระเภทนีจะใช้ปี กหรือ
ใบพดั ในการเคลือนที หรือเรียกว่า หุ่นยนต์บิน ข้อดีของหุ่นยนตบ์ ินคือ เคลือนทีได้รวดเร็วและ
สามารถเขา้ ไปในพืนทเี สียงภยั หรือพนื ทที เี ขา้ ถงึ ไดย้ าก ซึงงานส่วนใหญ่ของหุ่นยนตป์ ระเภทนี คอื
การสํารวจ หรือการตรวจการณ์ แต่มีข้อควรระวงั คือ หุ่นยนต์บินมีระยะในการปฏิบตั ิงานได้
ค่อนขา้ งไกล การควบคมุ จากระยะไกลจงึ เขา้ มามีบทบาทอย่างมากหากมีระบบการควบคุมไม่ดีพอ
อาจทาํ ใหเ้ กิดความเสียหายตอ่ หุ่นยนตไ์ ด้

5. หุ่นยนตท์ ีเคลือนทีในนาํ (Swimming locomotion) หุ่นยนต์ประเภทนีจะใช้ใบพดั หรือ
ครีบในการเคลอื นที และมีถงั อบั เฉาเรือ ใช้ในการควบคุมการลอยตวั ของหุ่นยนต์ เช่น ห่นุ ยนตป์ ลา
และหุ่นยนต์เรือดาํ นาํ ซึงส่วนใหญจ่ ะใชใ้ นงานสํารวจ แต่เนืองจากการควบคุมการเคลือนทใี นนาํ
นนั ไม่สามารถใช้ภาพในการนาํ ทางได้ จึงตอ้ งใช้ตวั รับรู้อย่างอืนมานาํ ทางแทน เช่น ระบบการ
สะทอ้ นกลบั ของคลืนเสียง ทาํ ใหก้ ารควบคมุ ตอ้ งมีความระมดั ระวงั เป็ นอย่างมาก

โครงงานนีกลา่ วถึงการศึกษา ออกแบบ พฒั นา และการประยุกตใ์ ชง้ านลอ้ โอมนิเพือใชใ้ น
งานอุตสาหกรรมอตั โนมตั ิ โครงงานมีการแบ่งออกเป็ น 3 ส่วน คือ ส่วนที 1 การออกแบบ
แบบจาํ ลองลอ้ โอมนิดว้ ยโปรแกรม SolidWorks และการพมิ พต์ น้ แบบดว้ ยเครืองพิมพ์ 3 มติ ิ ส่วนที
2 วงจรขบั เคลือนลอ้ โอมนิดว้ ยไมโครคอนโทรลเลอร์ ขนาด 32 บิต โดยใช้ ไอซีเบอร์ L298N ทาํ
การขบั กระแสเขา้ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง จาํ นวน 3 ชุด ส่วนที 3 เฟิร์มแวร์ควบคุมการทาํ งานของ
วงจรขบั เคลอื นลอ้ โอมนิ เพอื ใหส้ ามารถควบคุมทิศทางการเคลือนทีไดต้ ามความตอ้ งการ ผลการ
ทดลองแสดงใหเ้ ห็นวา่ วงจรขบั เคลือนและลอ้ โอมนิตน้ แบบสามารถทาํ งานไดส้ อดคลอ้ งกบั เฟิร์ม
แวร์ไดด้ ี ซึงสามารถเคลือนทไี ด้ 6 ทศิ ทาง พร้อมทงั ยงั สามารถรองรับนาํ หนกั ไดส้ ูงสุด 4 กิโลกรัม

1.2 วัตถุประสงค์ของการศึกษา

1. เพือศึกษาออกแบบและพฒั นาแบบจาํ ลองดว้ ยโปรแกรม (SolidWorks)
2. เพอื ศึกษาออกแบบและจาํ ลองการทาํ งานของระบบไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ดว้ ยโปรแกรม
(Proteus)
3. เพอื ศึกษาออกแบบและพฒั นาเฟิร์มแวร์ดว้ ยโปรแกรม (Arduino IDE)

3

4. เพือศึกษาการทาํ งานและการเคลือนทีของลอ้ โอมนิ

1.3 ขอบเขตของการศึกษา

1. ศึกษาขึนตอนการออกแบบเฟิ ร์มแวร์ด้วยโปรแกรมประยุกต์ Arduino IDE เพือ
ประยุกตใ์ ชง้ านกบั ไมโครคอนโทรลเลอร์ บิต (NodeMCU)

2. ศึกษาการออกแบบโครงสร้างทางกลศาสตร์ด้วยโปรแกรมประยกุ ต์ SolidWorks เพือ
จาํ ลองโครงสร้างทางกลศาสตร์

3. ศึกษาการออกแบบวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ดว้ ยโปรแกรมประยุกต์ Proteus เพือจาํ ลองและ
สร้างวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์

4. ศึกษาขันตอนการออกแบบซอฟต์แวร์ควบคุมบนอุปกรณ์เคลือนทีด้วยโปรแกรม
ประยุกต์ Blynk เพอื จาํ ลองการควบคุมระบบผ่านอปุ กรณ์เคลือนที

5. ศึกษาการทาํ งานและการเคลือนทีของลอ้ โอมนิในทิศทางทีกาํ หนด

1.4 ประโยชน์ทคี าดว่าจะได้รับ

1. สามารถออกแบบซอฟตแ์ วร์และเฟิร์มแวร์ด้วยโปรแกรมประยกุ ต์ Arduino IDE เพือ
ประยกุ ตใ์ ชง้ านกบั ไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด บิต (NodeMCU)

2. สามารถใชง้ านโปรแกรมประยกุ ต์ SolidWorks เพือจาํ ลองการออกแบบโครงสร้างทาง
กลศาสตร์

3. สามารถใชง้ านโปรแกรมประยกุ ต์ Proteus เพอื จาํ ลองการออกแบบวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์
4. เขา้ ใจในหลกั การทาํ งานและการเคลือนทีของลอ้ โอมนิ

บทที 2
ทฤษฎแี ละผลงานทเี กียวข้อง

2.1 ทฤษฎที ีเกียวข้อง

2.1.1 ทฤษฎีการออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์
ปัจจุบันการควบคุมหุ่นยนต์ดว้ ยไมโครคอนโทรลเลอร์มีความนิยมสูง เช่น การ

แข่งขนั หุ่นยนต์ยกของ การแข่งขนั หุ่นยนต์เดินตามเส้น แนวตรง หรือแนวลาดเอียง การแข่งขนั
หุ่นยนต์เตะฟุตบอล และการแข่งขันหุ่นยนต์กู้ภัย เป็ นต้น การควบคุมหุ่นยนต์ด้วย
ไมโครคอนโทรลเลอร์ แตกต่างจากการควบคุมหุ่นยนตด์ ว้ ยคอมพิวเตอร์ หรือพแี อลซี (PLC) ตรงที
การควบคุมหุ่นยนต์ดว้ ยไมโครคอนโทรลเลอร์มีราคาถูกกวา่ ตลอดจนการเคลือนยา้ ยสะดวก
มากกวา่ ส่วนการควบคุมหุ่นยนตด์ ว้ ยคอมพิวเตอร์ หรือพีแอลซี (PLC) ส่วนมากใช้ในการควบคุม
หุ่นยนตใ์ นโรงงานอุตสาหกรรมเป็นส่วนใหญ่ สําหรับในหน่วยนี ไดน้ าํ ไมโครคอนโทรลเลอร์ทีมี
ชิปไวไฟ (WiFi Module) มาใช้ในการควบคุมหุ่นยนต์โดยผูศ้ ึกษาตอ้ งศึกษาความรู้พืนฐานทางดา้ น
อิเลก็ ทรอนิกส์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ และซอฟตแ์ วร์ ภาษาซี เป็นตน้

2.1.1.1 ความหมายของไมโครคอนโทรลเลอร์
ไมโครคอนโทรลเลอร์ คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึงซึงภายใน

ประกอบดว้ ยวงจรอืนๆ หลายวงจร และทาํ งานร่วมกนั เช่น หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพยี ู (CPU
: Central Processing Unit) หน่วยคาํ นวณทางคณิตศาสตร์และลอจิก (ALU : Arithmetic Logic
Unit)วงจรออสซิลเลเตอร์ (Oscillator) หน่วยความจาํ (Memory) วงจรรับสัญญาณอินพุตและขบั
สัญญาณเอาต์พุต (I/O Port) เป็ นตน้ ด้วยเหตุนีไมโครคอนโทรลเลอร์จึงสามารถนาํ ไปใช้งาน
ควบคุมต่างๆ ไดด้ ีเนืองจากสามารถเขยี นโปรแกรมควบคุมไดอ้ ย่างอิสระ แลว้ แต่ตอ้ งการควบคุม
อะไร

2.1.1.2 ขอ้ แตกตา่ งระหวา่ งไมโครโพรเซสเซอร์กบั ไมโครคอนโทรลเลอร์
ไมโครโพรเซสเซอร์ทใี ช้อยู่ในปัจจุบนั เช่น ซีพียู Core I Series, ซีพียู FX

Series เป็นตน้ จะไม่มหี น่วยความจาํ แรม (RAM) หน่วยความจาํ รอม (ROM) และพอร์ต (Port) อยู่
ในตวั ชิป ทาํ ใหต้ อ้ งมีหน่วยความจาํ โปรแกรมภายนอกเพิม และต้องใช้ I C ขยายพอร์ตเพิมเติม
ขอ้ ดีคอื สามารถเพิมหน่วยความจาํ ไดต้ ลอด ส่วนไมโครคอนโทรลเลอร์จะมีวงจรพืนฐานประกอบ

5

อยใู่ นชิป เช่น หน่วยความจาํ แรม (RAM) หน่วยความจาํ รอม (ROM) และพอร์ตอินพุตเอาตพ์ ตุ (I/O
Port) ดงั นนั ในระบบไมโครคอนโทรลเลอร์จึงมีขนาดเลก็

2.1.2 ทฤษฎแี ละคุณสมบัติของ NodeMCU
NodeMCU คือ แพลตฟอร์มหนึงทีช่วยในการสร้างโครงงานทางดา้ น Internet of

Things (IoT) ภายใน NodeMCU ประกอบดว้ ยตวั บอร์ด (Development Kit) และซอร์ฟแวร์บน
บอร์ด (Firmware) โดยบนตวั บอร์ดมีโมดูลไวไฟ ซึงทาํ หนา้ ทีเชือมต่อสัญญาณสือสารผ่านระบบ
เครือข่ายไร้สาย (Wireless LAN) เพือส่งขอ้ มูลไปประมวลผลในไมโครคอนโทรลเลอร์ซึงอยู่
ภายในโมดูลไวไฟ การจดั ตาํ แหน่งขาพอร์ตแสดงดงั รูปที 2.1

ADC0 A0 D0 GPIO16
GND GPIO5
VUSB G D1 GPIO4
GPIO10 VV Module D2 GPIO0
GPIO9 S3 WiFi D3 GPIO2
MOSI S2 ESP8266 D4 3.3V
CS S1 3V GND
MISO SC G GPIO14
SCLK S0 D5 GPIO12
GND D6 GPIO13
3.3V SK D7 GPIO15
EN G GPIO3
RST D8 GPIO1
GND 3V RX GND
Vin 5V EN TX 3.3V
RST G
G 3V
VIN

รูปที 2.1 รายละเอยี ดตาํ แหน่งขาพอร์ตของ NodeMCU

6

RF balunRF Analog MAC Interface
Switchtransmitreceive Registers SDIO
Digital baseband SPI
RF Analog CPU GPIO
receive transmit Sequencers I2C
Accelerator
PLL VCO 1/2 PLL

PMU Crystal Bias circuits SRAM PMU

รูปที 2.2 โครงสร้างภายในโมดลู ไวไฟ ESP8266 (ESP8266 Block Diagram)

2.1.2.1 คุณสมบตั ิของ NodeMCU
1. รองรบั แรงดนั ไฟเลียงที 3.0 V – 3.6 V (แรงดนั ปกตทิ ีใชง้ านคือ 3.3 V)
2. รองรบั กระแสไฟที 10 uA-170 mA

3. ตวั รับสญั ญาณไวไฟใช้ ESP8266 รุ่น ESP-12E ของบริษทั AI Thinker
4. ความเร็วของตวั ประมวลผล 80-160 MHz
5. หน่วยความจาํ โปรแกรม FLASH Program Memory มขี นาด 16 MB
6. หน่วยความจาํ ขอ้ มลู (RAM) มขี นาด 32 KB
7. รองรบั มาตรฐาน IEE802.11 b/g/n
8. รองรบั คลืนความถขี องสญั ญาณไวไฟที 2.4 GHz – 2.5 GHz
9. ช่วงของอณุ หภูมทิ สี ามารถทาํ งานได้ -40°C – 125°C
10. ใชช้ ิปเบอร์ CH340 ทาํ หนา้ ทเี ป็นส่วนเชือมต่อ USB-to-Serial
11. สามารถรบั แรงดนั ไฟเลียง 5V ได้ ทขี า Vin
2.1.2.2 รายละเอียดขาพอร์ตของ NodeMCU
NodeMCU มีจาํ นวนขาพอร์ตอินพุต/เอาตพ์ ุตดิจติ อลทงั สิ น13 ขา มีจาํ นวนขา
พอร์ตทสี ามารถรับหรือจ่ายแรงดนั ไฟเลียงที 3.3 V ทงั สิ น 3 ขา มีขาพอร์ตสําหรับต่อไฟลงกราวด์

ทงั สิ น5 ขานอกจากนียงั มีขาพอร์ตทีสามารถรับหรือจ่ายแรงดนั ไฟเลียงที 5 V และมีขาสําหรับรับ
สญั ญาณอนาล็อก ซึงสามารถสรุปคณุ สมบตั แิ ละหนา้ ทขี องแตล่ ะขาไดด้ งั ตารางต่อไปนี

7

ตารางที 2.1 แสดงรายละเอยี ดในแต่ละขาพอร์ตของ NodeMCU

ลาํ ดบั ชือขาพอร์ต คาํ อธิบาย

1 3.3V หรือ 3V ทาํ หนา้ ทรี ับแรงดนั ไฟเลยี งที 3.3V หรือจ่ายไฟออกที 3.3V

2 Vin 5V หรือ VIN ทาํ หนา้ ทรี ับแรงดนั ไฟเลยี งที 5V หรือจา่ ยไฟออกที 5V

3 GND เป็นขาสําหรบั ต่อสายไฟขวั ลบ (ขากราวด)์

4 RST ทาํ หนา้ ทีรีเซตโปรแกรม

5 EN ทาํ หนา้ ทใี หข้ าพอร์ตเป็น Active High

6 SCLK หรือ SK ขาสําหรับต่อสัญญาณความถี (CLK) เพิมเตมิ

7 MOSI หรือ S1 ทาํ หนา้ ทสี ่งข้อมูลบติ ออกจากอุปกรณ์ทเี ป็น Master ไปยงั Slave

8 MISO หรือ S0 ทาํ หนา้ ทสี ่งขอ้ มูลบิตออกจากอุปกรณ์ทีเป็น Slave ไปยงั Master

9 CS หรือ SC ทาํ หนา้ ทีเลือกสญั ญาณ

10 ADC0 หรือ A0 ทาํ หนา้ ทีแปลงสญั ญาณอนาลอ็ กไปเป็นสญั ญาณดจิ ิตอล

11 GPIO0 หรือ D3 ทาํ หนา้ ทีรับสญั ญาณดจิ ติ อลและสามารถรบั สัญญาณ PWM ได้

12 GPIO1 หรือ D10 ทาํ หนา้ ทรี ับสญั ญาณดจิ ิตอลและทาํ หนา้ ทเี ป็นเสาส่งขอ้ มลู (TX)

13 GPIO2 หรือ D4 ทาํ หนา้ ทรี ับสัญญาณดิจิตอลและสามารถรบั สัญญาณ PWM ได้

14 GPIO3 หรือ D9 ทาํ หนา้ ทีรับสัญญาณดิจติ อลและทาํ หนา้ ทีเป็นเสารับขอ้ มลู (RX)

15 GPIO4 หรือ D2 ทาํ หนา้ ทรี ับสญั ญาณดจิ ติ อลและสามารถรบั สญั ญาณ PWM ได้

16 GPIO5 หรือ D1 ทาํ หนา้ ทีรับสญั ญาณดิจติ อลและสามารถรับสญั ญาณ PWM ได้

17 GPIO9 หรือ S2 ทาํ หนา้ ทีรับสญั ญาณดิจิตอลและสามารถรับสัญญาณ PWM ได้

18 GPIO10 หรือ S3 ทาํ หนา้ ทรี ับสญั ญาณดจิ ติ อลและสามารถรบั สัญญาณ PWM ได้

19 GPIO12 หรือ D6 ทาํ หนา้ ทรี ับสัญญาณดิจิตอลและสามารถรับสญั ญาณ PWM ได้

20 GPIO13 หรือ D7 ทาํ หนา้ ทีรับสัญญาณดิจติ อลและสามารถรบั สัญญาณ PWM ได้

21 GPIO14 หรือ D5 ทาํ หนา้ ทรี ับสญั ญาณดิจติ อลและสามารถรบั สญั ญาณ PWM ได้

22 GPIO15 หรือ D8 ทาํ หนา้ ทรี ับสัญญาณดจิ ิตอลและสามารถรบั สัญญาณ PWM ได้

23 GPIO16 หรือ D0 ทาํ หนา้ ทีรับสญั ญาณดิจิตอลและสามารถรบั สัญญาณ PWM ได้

8

2.1.3 ทฤษฎีการทาํ งานและการเคลือนทขี องล้อโอมนิ
ลอ้ โอมนิ (Omni Wheel) มสี ามองศาอสิ ระ ประกอบดว้ ยองศาอิสระทีหนงึ คือ ทิศทาง

ตามแนวการวางลอ้ องศาทีสองเกิดจากการหมุนของลูกกลิงทตี ิดอยรู่ อบๆ ของลอ้ ในทางทฤษฏีมุม
ของลกู กลิง สามารถทาํ มุมเท่าไหร่ก็ไดน้ อกจากศูนย์ และองศาอิสระทีสามเกิดจากการหมุนทีจุด
สัมผสั ลูกกลิงและพนื การขบั เคลือนดว้ ยลอ้ แบบโอมนิตอ้ งใช้ 3 ลอ้ วางทาํ มมุ กนั และเนืองจากใน
แต่ละลอ้ มีลูกกลิงติดอยู่รอบๆล้อ จึงทาํ ให้เกิดการเคลือนทีได้ 2 แกนพร้อมๆกนั ในแต่ละลอ้ คือ
เป็นไปตามแนวการหมุนของลูกกลิง และเป็ นไปตามแนวการหมุนของตวั ลอ้ ทิศทางการหมุนของ
ลอ้ โอมนิแสดงดงั รูปที 2.3

(ก) ทศิ ทางการหมุนของตวั ลอ้ (ข) ทิศทางการหมุนของลกู กลิง

รูปที 2.3 ทิศทางการหมุนของลอ้ โอมนิ

2.1.3.1 หลกั การเคลอื นทีของลอ้ โอมนิ (Omni Wheel)

9

รูปที 2.4 โครงสร้างพนื ฐานของหุ่นยนตล์ อ้ โอมนิ

โครงสร้างพืนฐานของหุ่นยนต์ ซึงจะประกอบไปดว้ ยเฟรมหลัก − ซึง

เป็นเฟรมอา้ งองิ และพิกดั การเคลอื นทีของระบบ เฟรมยอ่ ย − เป็นเฟรมของตวั หุ่นยนต์

หากกาํ หนดใหเ้ วกเตอร์บอกตาํ แหน่ง (Position vector) คือ s =[ ] จะได้

M = ....................................................(2.1)

เมือ , , คอื เฟรมยอ่ ยของหุ่นยนต์ ตามแนวแกน x, y

คือ ผลลพั ธ์จากการกาํ หนดเวกเตอร์

คอื แรงทกี ระทาํ กบั จดุ กลางมวลของตวั หุ่นยนต์

M คอื มวลของหุ่นยนต์

∅ คอื มุมทตี วั หุ่นยนตห์ มนุ ตวั เปรียบเทียบจากเฟรมอา้ งองิ

ในการหมนุ เฟรม เทียบกบั พกิ ดั ใชส้ มการต่อไปนี

= ∅ ∅ .................................................(2.2)
∅∅

ซึงไดว้ า่

= ..........................................................(2.3)

= ..........................................................(2.4)

10

เมอื = [ ] คือ เวกเตอร์บอกตาํ แหน่ง
= [ ] คือ แรงทกี ระทาํ กบั หุ่นยนต์

ดงั นนั จากสมการที (2.1) จะได้
M( + ) = ............................................(2.5)

จากคณุ สมบตั ิทางกลศาสตร์สามารถแตกแรงผลรวมทงั หมดไดอ้ อกมาเป็นสามแรงดงั นี
M ( ∅) = ....................................................(2.6)
M ( ∅) = .....................................................(2.7)
∅ = .................................................................(2.8)

เมอื คือ แรงทีมากระทาํ กบั ตวั หุ่นยนตต์ ามแนวแกน x
คือ แรงทมี ากระทาํ กบั ตวั หุ่นยนตต์ ามแนวแกน y
คอื Moment รอบจุดศูนยก์ ลางมวลของตวั หุ่นยนต์
คอื ระยะทางในการเคลอื นทตี ามแนวแกน x ของตวั หุ่นยนต์
คอื ระยะทางในการเคลือนทีตามแนวแกน y ของตวั หุ่นยนต์
คือ ระยะทางในการเคลือนทตี ามแนวแกน z ของตวั หุ่นยนตม์ ีค่าเป็นศนู ย์
คอื Moment of inertia ของตวั หุ่นยนต์

จากสมการที (2.6) – (2.8) แรง , , สามารถหาไดจ้ าก
= sin (δ) - sin(δ) + ......................................(2.9)
= sin (δ) - sin(δ) ............................................(2.10)
= + + L ...........................................................(2.11)

จากคณุ สมบตั ขิ องระบบขบั เคลอื นดว้ ยลอ้
+ = - (i = 1, 2, 3) ..........................(2.12)

เมือ L คือ ระยะทางระหวา่ งลอ้ กบั จดุ ศูนยก์ ลางของหุ่นยนต์
คอื Moment Inertia รอบแกนของลอ้
คือ ความเร็วในการหมุนของลอ้

C คอื แรงเสียดทานทกี ระทาํ กบั ลอ้
k คือ อตั ราการเพิมกาลงั ขบั เคลอื น

11

คือ แรงบดิ ของมอเตอร์ขบั เคลอื น

r คอื รศั มขี องลอ้

คอื แรงขบั เคลือนของแตล่ ะลอ้

จากรูปที 2.4 เพอื ใหห้ ุ่นยนตส์ ามารถเคลือนทีไปในทิศทางทีตอ้ งการ จาํ เป็นจะตอ้ งหาค่าแรงของลอ้

ทงั สามทีเหมาะสม ซึงจากสมการที (2.12) จะพบวาแรงขบั เคลอื นของแตล่ อ้ จะหาไดจ้ าก

( ) (i = 1, 2, 3) ...............(2.13)

=

ทาํ การหาคา่ จาก Inverse Kinematics ของสมการการเคลอื นทีของหนุ่ ยนตใ์ นรูปที 2.4 ไดเ้ ป็น

= (-sin(δ) +cos(δ) +L∅)/r ..............................(2.14)
= (-sin(δ) +cos(δ) +L∅)/r .............................(2.15)
= ( +L∅)/r ..............................................................(2.16)

ทาํ การอนุพนั ธ์ของ จะได้

= (-sin (δ) +cos (δ) +L∅)/r .......................(2.17)

= (-sin (δ) +cos (δ) +L∅)/r ......................(2.18)

= ( +L∅)/r ........................................................... (2.19)
จากสมการที (2.6) – (2.16) เมือนาํ มาจดั รูปสมการใหม่จะได้

= { + ∅ − ( + − 2 )} ........(2.20)

= { + ∅ − √3 ( − )} ...............(2.21)

∅ ={ ∅ + ( + + )} ...................................(2.22)

เมือ

(−3C/(3 + 2 )
= 2 /(3 + 2 )
= 3 /(3 + )
= /(3 + 2 )
= /(3 + )

เมือผลลพั ธ์จากสมการที (2.20) – (2.22) ไปแทนในสมการที (2.17) – (2.19) กจ็ ะไดอ้ นพุ นั ธ์ของ

ซึงจากสมการที (2.13) ก็สามารถคาํ นวณขนาดของแรงและทิศทางของลอ้ แตล่ ะลอ้ เพอื นาํ ไป

ขบั เคลอื นหนุ่ ยนตใ์ หเ้ คลอื นทไี ปตามทศิ ทางทตี อ้ งการ

12

2.1.3.2 ความสมั พนั ธ์ทางดา้ นคเิ นเมตกิ ส์ของลอ้ โอมนิ
คิเนเมติกส์ (Kinematics) เป็ นศาสตร์แขนงหนึงของวิชากลศาสตร์

(Dynamics) ทีกลา่ วถึงการเคลือนทีของวตั ถุเชิงเรขาคณิต โดยไม่พิจารณาผลของแรงกระทาํ
ภายนอกทีทาํ ใหว้ ตั ถเุ คลือนที เช่น แรงโนม้ ถ่วง แรงสนามแมเ่ หลก็ แรงดงึ -ผลกั ของ สปริง เป็ นตน้
ดงั นนั คิเนเมติกส์จะกล่าวถึงความสัมพนั ธ์ของการเคลือนที การขจดั (Displacement) ความเร็ว
(Velocity) ความเร่ง (Acceleration) ทขี ึนกบั เวลา (Time) แสดงดงั รูปที 2.5

Y

X (ข) คิเนเมติกส์ (Kinematics)
(ก) แกนพกิ ดั การอา้ งอิง

รูปที 2.5 แกนพกิ ดั การอา้ งองิ ของลอ้ โอมนิ

เมือ และ = − cos(ƞ )
= sin(ƞ )
,, =

ƞ คือ ส่วนประกอบตามแนวแกน X และ Y ของความเร็วของลอ้ ทีจดุ สมั ผสั
และ คอื ส่วนประกอบตามแนวแกน Z ของความเร็วเชิงมุมของลอ้ ทีจดุ สัมผสั
คอื ความเร็วเชิงมุมของลูกกลิงรอบแกน

คอื ส่วนประกอบตามแนวแกน X , Y , Z ของความเร็ว เชิงมุมของลอ้
รอบจดุ ศูนยก์ ลาง

คือ ความเร็วเชิงมมุ ของกลไกการหมนุ (Steering mechanism) รอบแกนหมุน
คอื มุมของแกนลกู กลิงทีกระทาํ กบั แกนลอ้
คอื รัศมขี องลอ้ และลกู กลิง ตามลาํ ดบั

13

2.1.3.3 การเคลอื นทีของลอ้ โอมนิแบบสีลอ้
การใชง้ านลอ้ โอมนิแบบสีลอ้ โดยตาํ แหน่งการวางในแต่ละลอ้ จะตงั เป็ นมุม

45 องศาซึงการเคลือนทีในทศิ ทางใดๆ ดว้ ยอตั ราเร็วของแต่ละลอ้ ทีเทา่ กนั สามารถสรุปไดด้ งั ตาราง
ต่อไปนี

ตารางที 2.2 ทศิ ทางและการเคลอื นทขี องลอ้ โอมนแิ บบสีลอ้

ทศิ ทางการเคลอื นที ทิศทางการหมุนของลอ้
เดินหนา้

เฉียงซา้ ย
เฉียงขวา
เลียวซา้ ย
เลียวขวา
เดินทางซา้ ย

ตารางที 2.2 (ตอ่ ) 14
ทิศทางการเคลอื นที ทศิ ทางการหมุนของลอ้
เดินทางขวา

2.1.3.4 การเคลือนทีของลอ้ โอมนิแบบสามลอ้
การใชง้ านลอ้ โอมนิแบบสามลอ้ โดยตาํ แหน่งการวางของลอ้ จะมลี กั ษณะเป็น

รูปสามเหลียม และเพือใหเ้ กิดความสมดุลในการเคลือนทีดา้ นทุกดา้ นจะตอ้ งเทา่ กนั ซึงการเคลอื นที
ในทิศทางใดๆของลอ้ โอมนิแบบสามลอ้ ด้วยอตั ราเร็วของแต่ละลอ้ ทีเท่ากนั สามารถสรุปไดด้ งั
ตารางต่อไปนี

ตารางที 2.3 ทิศทางและการเคลอื นทขี องลอ้ โอมนิแบบสามลอ้

ทิศทางการเคลอื นที ทศิ ทางการหมุนของลอ้
เดินหนา้

ถอยหลงั

เลยี วซา้ ย

เลยี วขวา

ตารางที 2.3 (ต่อ) 15
ทิศทางการเคลอื นที ทิศทางการหมุนของลอ้
เฉียงซา้ ย

เฉียงขวา

2.1.4 ทฤษฎหี ลักการทํางานและการออกแบบชุดขบั เคลือนมอเตอร์ไฟฟ้า
2.1.4.1 ไอซีขบั มอเตอร์ L298N Dual Full-Bridge Motor Driver
เป็นไอซีขบั มอเตอร์แบบฟลู บริดจ์ (Full-Bridge) สามารถใชใ้ นการควบคุม

ทิศทางและความเร็วของมอเตอร์ไดท้ งั หมด 2 ตวั การจดั ตาํ แหน่งขาพอร์ตแสดงดงั รูปที 2.4

15 CURRENT SENSING B

14 OUTPUT 4

13 OUTPUT 3
12 INPUT 4
11 ENABLE B
10 INPUT 3
L298N 9 LOGIC SUPPLY VOLTAGE Vss
8 GND
7 INPUT 2
6
5 ENABLE A
INPUT 1
4 SUPPLY VOLTAGE Vs
3
2 OUTPUT 2
1 OUTPUT 1
CURRENT SENSING A

รูปที 2.6 รายละเอยี ดตาํ แหน่งขาพอร์ตของไอซีเบอร์ L298N (IC L298N)

16

รูปที 2.7 โครงสร้างภายในไอซีเบอร์ L298N (L298N Block Diagram)
2.1.4.2 คณุ สมบตั ิของไอซีเบอร์ L298N (IC L298N)

1. แรงดนั สัญญาณลอจกิ V ขบั แรงดนั ไฟที V- V
2. ขบั แรงดนั โหลดไดส้ ูงสุดถงึ 46V
3. กระแสของสญั ญาณลอจิก 0-36mA
4. สามารถจ่ายแรงดนั ไฟออกที 5V ได้
5. กระแสขบั มอเตอร์ สูงสุดที A (เมอื ใชม้ อเตอร์เดียว)
6. กาํ ลงั ไฟฟ้าสูงสุด W
7. ช่วงของอุณหภมู ิทสี ามารถทาํ งานได้ -25°C - 130°C
2.1.4.3 รายละเอียดขาพอร์ตของไอซีเบอร์ L298N (IC L298N)
พอร์ตของไอซีเบอร์ L298N (IC L298N) มีทงั หมด 15 ขา มีจาํ นวนขาพอร์ตที
สามารถรับสัญญาณ Logic ทงั หมด 4 ขา มจี าํ นวนขาพอร์ตทีสามารถเชอื มต่อกบั มอเตอร์ทงั หมด 4
ขา นอกจากนียงั สามารถต่อไฟออกไปเลียงวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์อืนๆไดท้ ีขา VSS ซึงสามารถสรุป
คณุ สมบตั ิและหนา้ ทีของแต่ละขาไดด้ งั ตารางต่อไปนี

17

ตารางที 2.4 แสดงรายละเอียดในแตล่ ะขาพอร์ตของไอซีเบอร์ L298N (IC L298N)

ลาํ ดบั ชอื เรียกขา รายละเอียด

1 Sense A ทาํ หนา้ ทคี วบคุมกระแสของโหลดฝัง A (สําหรับขานีใหต้ อ่ ลงกราวด์ )

2,3 Out 1; Out 2 สาํ หรับตอ่ มอเตอร์ฝั งA

4 VS ทาํ หนา้ ทรี ับแรงดนั ไฟเลยี งมาใหม้ อเตอร์มากสุดที 46V

5 Input 1 ทาํ หนา้ ทรี ับสัญญาณ Logic มาควบคุมทศิ ทางการหมนุ ของมอเตอร์ฝั ง
A ทขี าพอร์ต Out 1

6 Enable A ทาํ หนา้ ทคี วบคมุ ความเร็วรอบของมอเตอร์ฝั งA โดยใชส้ ญั ญาณ PWM

7 Input 2 ทาํ หนา้ ทรี ับสญั ญาณ Logic มาควบคุมทศิ ทางการหมนุ ของมอเตอร์ฝัง
A ทีขาพอร์ต Out 2

8 GND เป็นขาสาํ หรับตอ่ ไฟขวั ลบ (ขากราวด)์

9 VSS ทาํ หนา้ ทีรับแรงดนั ไฟเลยี งมาใหข้ า Logic ที 5V

10 Input 3 ทาํ หนา้ ทีรับสญั ญาณ Logic มาควบคมุ ทิศทางการหมุนของมอเตอร์ฝั ง
B ทขี าพอร์ต Out 3

11 Enable B ทาํ หนา้ ทีควบคมุ ความเร็วรอบของมอเตอร์ฝัง B โดยใชส้ ญั ญาณ PWM

12 Input 4 ทาํ หนา้ ทรี ับสัญญาณ Logic มาควบคุมทศิ ทางการหมุนของมอเตอร์ฝั ง
B ทขี าพอร์ต Out 4

13,14 Out 3; Out 4 สาํ หรับตอ่ มอเตอร์ฝั งB

15 Sense B ทาํ หนา้ ทคี วบคุมกระแสของโหลดฝัง B (สาํ หรับขานีใหต้ ่อลงกราวด์ )

2.1.4.4 อุปกรณท์ างดา้ นอเิ ล็กทรอนิกส์ทใี ชใ้ นการออกแบบชุดขบั มอเตอร์
. ตวั ตา้ นทาน (Resistor)
ตวั ตา้ นทานเป็นอุปกรณอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์ มคี ุณสมบตั ิในการตา้ นทานการไหล

ของกระแสไฟฟ้า ดงั นนั ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ จาํ เป็ นตอ้ งมีตวั ต้านทานในวงจรเสมอ เพราะตวั
ตา้ นทานเป็ นตวั จาํ กดั กระแส ถ้าตวั ต้านทานมีค่าน้อยกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านไดม้ าก แต่ถา้ ตวั
ตา้ นทานมคี า่ มากกระแสไฟฟ้าจะไหลไดน้ อ้ ย ตวั ตา้ นทานมหี ลายชนิดสามารถแบ่งตามลกั ษณะการ
ใชง้ าน ดงั นี

18

1.1 ตวั ตา้ นทานชนิดค่าคงที
1.2 ตวั ตา้ นทานชนิดปรับคา่ ได้
1.3 ตวั ตา้ นทานชนิดแบง่ คา่ ได้
1.4 ตวั ตา้ นทานชนิดเปลียนคา่ ได้
1.5 ตวั ตา้ นทานความร้อน
1.6 ตวั ตานทานพลงั แสง

(ก) ตวั ตา้ นทาน (ข) สัญลกั ษณ์

รูปที 2.8 แสดงตวั ตา้ นทานและสญั ลกั ษณ์

2. ตวั เก็บประจุ (Capacitor)
ตวั เก็บประจุมีคุณสมบตั ิในการเก็บประจุไฟฟ้า เพือปรับแรงดนั ไฟฟ้าให้
เรียบภายในวงจร ตวั เก็บประจสุ ามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิด
2.1 ตวั เก็บประจุชนิดค่าคงที (Fixed Capacitor)

เป็นตวั เกบ็ ประจทุ ีมคี า่ ความจทุ ีไม่สามารถเปลียนแปรค่าได้ ส่วนมาก
จะแบง่ ชนิดตามประเภทวสั ดุฉนวนทนี าํ มาใชท้ าํ เป็ นไดอิเล็กตริกได้ ดงั นี

2.1.1 ตวั เก็บประจชุ นิดกระดาษ
2.1.2 ตวั เก็บประจชุ นิดไมกา้
2.1.3 ตวั เก็บประจชุ นิดเซรามิก
2.1.4 ตวั เก็บประจชุ นิดฟิลม์ พลาสติก
2.1.5 ตวั เก็บประจุชนิดอเิ ล็กโทรลิตกิ
2.1.6 ตวั เก็บประจชุ นิดแทนทาลมั

19

(ก) ตวั เก็บประจุ (ข) สัญลกั ษณ์

รูปที 2.9 แสดงตวั เก็บประจุชนิดค่าคงทแี ละสญั ลกั ษณ์

2.2 ตวั เกบ็ ประจชุ นิดปรับได้ (Variable Capacity)
เป็นตวั เก็บประจซุ ึงการเก็บประจจุ ะเปลยี นแปลงไปตามการเคลือนที

ของแกนหมนุ ตวั เก็บประจุชนิดนปี กติแลว้ จะประกอบดว้ ยอุปกรณ์ภายใน 2 ส่วน ไดแ้ ก่ แผ่นเพลต
ทเี คลือนทไี ดแ้ ละแผ่นเพลตทีติดตงั อยกู่ บั ทโี ดยแผ่นเพลตทงั สองจะเชือมตอ่ กนั ทางไฟฟ้ากบั วงจร
ภายนอก การแบ่งประเภทของตวั เก็บประจุชนิดปรับคา่ ไดน้ ี จะแบง่ ตามไดอิเล็กตริกทีใช้ โดยแบง่
ออกเป็ น 4 ชนิด ไดแ้ ก่ อากาศ ไมกา้ เซรามิค และพลาสติก

(ก) ตวั เก็บประจุ (ข) สัญลกั ษณ์

รูปที 2.10 แสดงตวั เก็บประจุชนิดปรับคา่ ไดแ้ ละสัญลกั ษณ์

20

3.ไดโอด (Diode)
ไดโอดเป็นสารกึงตวั นาํ ชนิดหนึงทียอมใหม้ ีกระแสไหลผ่านไดใ้ นทิศทาง
เดียว โดยทวั ไปใช้ไดโอดเป็นตวั กาํ หนดทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า ไดโอดประกอบไปดว้ ย
สารกึงตวั นาํ ชนิด P-Type และชนิด N-Type ในส่วนของ P-Type จะมีแรงดนั ไฟฟ้าบวก เรียกว่า
แอโนด (Anode) ส่วน N-Type จะมีแรงดนั ไฟฟ้าลบ เรียกวา่ แคโทด (Cathode)

(ก) ไดโอด (ข) สัญลกั ษณ์ไดโอด

รูปที 2.11 แสดงไดโอดและสญั ลกั ษณ์

. ไอซีรักษาระดบั แรงดนั (IC Regulator)
ไอซีรักษาระดบั แรงดนั ทาํ หนา้ ทีรกั ษาระดบั แรงดนั ฝังเอาทพ์ ทุ ใหม้ ีค่าคงที
เมือไอซีมีแรงดนั ฝั งอินพุทมากกวา่ แรงดนั ฝั งเอาทพ์ ุททตี อ้ งการจ่าย ไอซีจะทาํ หน้าทีรักษาระดบั
แรงดนั ไฟฟ้าบวกใหค้ งที ซึงไอซีจะมีอยู่ดว้ ยกนั 3ขา ประกอบดว้ ย ขาอินพุท ขาเอาทพ์ ุท และขา
กราวด์ โดยไอซีรักษาระดบั แรงดนั จะมีอยู่ดว้ ยกนั หลายเบอร์ แต่ละเบอร์มีคุณสมบตั ิการรักษา
ระดบั แรงดนั ฝังเอาทพ์ ุทแตกต่างกนั

ตารางที 2.5 คุณสมบตั ิของไอซีรักษาระดบั แรงดนั แต่ละเบอร์

เบอร์ไอซี ระดบั แรงดนั ฝังเอาทพ์ ทุ
7805 +5.0 V
7806 +6.0 V

ตารางที 2.5 (ตอ่ ) 21

เบอร์ไอซี ระดบั แรงดนั ฝั งเอาทพ์ ุท
7808 +8.0 V
7809 +9.0 V
7812 +12.0 V
7815 +15.0 V
7818 +18.0 V
7824 +24.0 V
7905 -5.0 V
7906 -6.0 V
7912 -12.0 V
7924 -24.0 V

IN OUT
GND

(ก) ไอซีรักษาระดบั แรงดนั (ข) สัญลกั ษณ์ไอซีรักษาระดบั แรงดนั

รูปที 2.12 แสดงไอซีรักษาระดบั แรงดนั และสญั ลกั ษณ์

2.1.5 ทฤษฎแี ละคุณสมบัติของวสั ดุพลาสติกชนิด PLA และ ABS
เครืองพิมพ์ 3 มิติ ใชเ้ ส้นพลาสติกเป็นวตั ถดุ ิบในการขนึ รูปชิ นงานในปัจจุบนั มีวสั ดุ

พลาสติกหลากหลายประเภทสําหรับการพิมพ์งาน 3 มิติ เช่นวสั ดุทีมีความแข็งแรงสูง วสั ดุที

22

เหนียวนาํ ไฟฟ้าได้ วสั ดปุ ระเภทยืดหยุ่นเหมือนยาง เป็นตน้ ทาํ ให้เครืองพิมพ์ 3 มิติ สามารถตอบ
โจทยก์ ารใชง้ านไดม้ ากขึน

2.1.5.1 ทฤษฎแี ละคณุ สมบตั ิของวสั ดุพลาสตกิ ชนิด PLA (Polylactic Acid)
พลาสตกิ ชนิด PLA เป็นพลาสติกทีทาํ จากวตั ถดุ ิบธรรมชาติ เช่น ออ้ ยหรือแป้ง

ขา้ วโพด ย่อยสลายไดต้ ามธรรมชาติและเป็นมิตรกบั สิ งแวดล้อม มีจุดเด่นคือมีสีใหเ้ ลือกเยอะ สี
สดใสสะทอ้ นแสงเลก็ นอ้ ย พิมพ์งา่ ย (ใชอ้ ุณหภมู ิตาํ ไม่ตอ้ งใชฐ้ านความร้อนสูง) เป็ นวสั ดุแขง็ ไม่
ยืดหยุน่ ทนอณุ หภูมิไดต้ าํ เพยี ง 60 องศา เป็นวสั ดุทเี หมาะกบั ชินงานทวั ไปทไี ม่ตอ้ งรับแรงกระแทก
หรือทนความร้อนสูง

รูปที 2.13 วสั ดุพลาสติกชนดิ PLA (Polylactic Acid)
2.1.5.2 ทฤษฎแี ละคณุ สมบตั ิของวสั ดุพลาสตกิ ชนิด ABS (Acrylonitrile Butadiene
Styrene)

พลาสติกชนิด ABS เป็นพลาสติกทใี ชก้ นั แพร่หลายในอุตสาหกรรม มีความ
แข็งแรงทนทานกวา่ PLA และยืดหยุ่นเล็กน้อย ทนความร้อนไดส้ ูงกวา่ PLA แต่พิมพ์ยากกว่า
เล็กน้อยเพราะต้องใช้อุณหภูมิสูงและใช้ฐานทาํ ความร้อนเพือป้องกนั ไม่ให้ขอบชิ นงานงอตัว
เหมาะสําหรับชิ นงานทีตอ้ งรับแรง ทนความร้อน ใชง้ านกลางแจง้ ชิ นส่วนกลไกต่างๆ

23

รูปที 2.14 วสั ดุพลาสติกชนิด ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ตารางที 2.6 ข้อแตกต่างของวสั ดพุ ลาสตกิ ชนิด PLA และ ABS

ชนดิ ของพลาสติก PLA ABS
อุณหภูมิทีวสั ดุจะนิมและออ่ นตวั 60 C 100 C
200-210 C 220-230 C
อุณหภูมหิ วั ฉีด แข็งแรงเลก็ นอ้ ย แขง็ แรงมาก
ความแขง็ แรง ไมย่ ืดหยนุ่ ยืดหยนุ่ เลกนอ้ ย
ความยดื หยุ่น สีสดใส สีสดใสเลก็ นอ้ ย
คณุ ภาพพนื ผวิ ง่าย ยาก
ความง่ายในการพมิ พ์

2.1.6 ทฤษฎกี ารสร้างสัญญาณ PWM (Pulse Width Modulation)
อินเวอร์เตอร์แบบ PWM หมายถึง อินเวอร์เตอร์ทีทาํ หนา้ ทีแปลงแรงเคลือนไฟฟ้า

กระแสตรงทีมีค่าคงทีให้เป็ นแรงเคลือนไฟฟ้ากระแสสลบั สามารถปรับค่าความถีและค่า

24

แรงเคลือนไฟฟ้า ไดโ้ ดยการปรับรูปแบบการสวติ ช์ทีอินเวอร์เตอร์เพียงอย่างเดียว ดว้ ยเทคนิคการ
มอดเู ลตความกวา้ งของพลั ส์ (Pulse Width Modulation) เนืองจากการมอดูเลตความกวา้ งของพลั ส์

สามารถเปลียนแปลงค่าแรงเคลือนไฟฟ้า (rms) ทางดา้ นเอาต์พุตของอนิ เวอร์เตอร์ไดพ้ ร้อมกนั กบั

การปรับเปลียนความถีของแรงเคลอื น วธิ ีนีสามารถควบคุมเส้นแรงแม่เหล็กในช่องว่างอากาศของ
มอเตอร์เหนียวนาํ ใหค้ งทไี ด้ การรกั ษาอตั ราส่วนของ (Vf) ใหค้ งทีเพือผลของการควบคุมคา่ แรงบิต
ของมอเตอร์ใหค้ งทีในย่านความเร็วต่างๆ ดงั นนั PWM จึงเป็นทีนิยมใช้กันในงานควบคุมอย่าง
แพร่หลายในปัจจบุ นั เช่นใชใ้ นงาน อุตสาหกรรมเครืองปรับอากาศขนาดใหญ่ทีใช้กบั พดั ลมแบบ
แรงเหวยี งหนีศูนยก์ ลาง ปัมนาํ รถไฟฟ้า และในโรงงานอุตสาหกรรมกระดาษ เป็นอนิ เวอร์เตอร์ทมี ี
ประสิทธิภาพสูง การควบคมุ ใชเ้ ทคโนโลยีชนั สูง มยี ่านความถที ีปรับความเร็วของมอเตอร์ในย่านที
กวา้ งมากทสี ุดและมีขนาดเลก็

2.1.6.1 หลกั การนาํ สัญญาณ PWM ไปใชง้ าน
ในระบบดิจิตอล จะมีสัญญาณแค่ High และ Low ถา้ ตอ้ งการนาํ ระบบดิจิตอล

ไปควบคุมอุปกรณ์ทีตอ้ งควบคุมดว้ ยสัญญาณอนาล็อก เช่น การควบคุมความเร็วมอเตอร์ การ
ควบคุมความสว่างของหลอดไฟ ฯลฯ ในระบบดิจิตอล ไม่สามารถควบคุมอุปกรณ์เหล่านีได้
โดยตรง จึงตอ้ งใช้สัญญาณ PWM ในการควบคุม โดยปรับคาบเวลาของ High-Low (Duty cycle)
ดงั ตวั อยา่ งต่อไปนี

50% Duty cycle หมายความวา่ คาบเวลาทีเป็น High 50% และ คาบเวลาทเี ป็น Low 50%
25% Duty cycle หมายความวา่ คาบเวลาทเี ป็น High 25% และ คาบเวลาทเี ป็น Low 75%
80% Duty cycle หมายความวา่ คาบเวลาทเี ป็น High 80% และ คาบเวลาทีเป็น Low 20%

ในการปรับคาบเวลาจะมีผลกบั กระแสไฟฟ้าทจี า่ ยออกไปยงั อปุ กรณ์ทีควบคมุ ดงั นี ถา้
ปรับ 50% Duty cycle จะทาํ ใหม้ ีชว่ งทเี ป็น High 50% ดงั นนั กระแสไฟฟ้าทีจา่ ยออกไปจะเหลือแค่
50% ของทงั หมด เมอื นาํ ไปควบคมุ มอเตอร์ จะทาํ ใหม้ อเตอร์หมนุ ดว้ ยความเร็ว 50% ของความเร็ว
สูงสุด

25

ความกวา้ งของพลั ส์ คาบเวลา 75% duty cycle
50% duty cycle
High
25% duty cycle
Low
High
Low
High

Low
Time

รูปที 2.15 สัญญาณ Pulse Width Modulation

Sawtooth V1
V2
V
PWM1
PWM2

รูปที 2.16 การสร้างสญั ญาณ PWM ดว้ ยวธิ ีทางอนาลอ็ ก

2.1.6.2 เทคนิคการส่งสัญญาณแบบสวติ ซ์
เทคนิคการส่งสัญญาณแบบสวิตซ์ หรือ ส่งค่าดิจิตอล 0-1 โดยให้สัญญาณ

ความถีคงที การควบคมุ ระยะเวลาสญั ญาณสูงและสัญญาณตาํ ทีตา่ งกนั ทาํ ให้ค่าแรงดนั เฉลียของ
สัญญาณสวติ ซ์ต่างกนั

26

รูปที 2.17 การสร้างสญั ญาณ PWM ดว้ ยวธิ ีทางดิจติ อล

Clock Prescaler Counter Counter

Comparator = Output

DATA BUS

OCRnx TCNTn

top = (8-bit comparator) OCFnx (int.req.)
Waveform generator
bottom OCnx
FOCn WGMn1:0 COMx1:0

รูปที 2.18 การสร้างสญั ญาณ PWM ของ AVR

27

2.1.7 ทฤษฎเี กียวกบั Wi-Fi (Wireless Fidelity)
Wi-Fi (Wireless Fidelity) คือองคก์ รหนึงทีทาํ การทดสอบผลิตภณั ฑ์ Wireless LAN

หรือระบบเครือข่ายแบบไร้สาย ด้วยเทคโนโลยีการสือสารภายใต้มาตรฐาน IEEE 802.11 ซึง
อุปกรณท์ ุกตวั ทตี ่างยีหอ้ กนั สามารถติดต่อสือสารกนั ไดโ้ ดยไมป่ ระสบปัญหา หากอุปกรณ์นนั ผ่าน
ตามเกณฑม์ าตรฐานจะมีการประทบั ตรา Wi-Fi Certified ซึงหมายความวา่ อปุ กรณ์ตวั นีสามารถ
เชือมต่อแบบไร้สายกบั อุปกรณ์อนื ทีมตี รา Wi-Fi Certified ได้

2.1.7.1 ระบบเครือข่ายไร้สาย
ระบบเครือข่ายไร้สาย (Wireless LAN) คือระบบการสือสารขอ้ มูลทีมีความ

คล่องตวั มาก ซึงอาจนาํ มาใชท้ ดแทนหรือต่อกบั ระบบเครือข่ายแลนใช้สายแบบดงั เดิม โดยใช้การ
ส่งคลืนความถีวิทยุในย่านวิทยุ RF และ คลืนอินฟราเรด ในการรับและส่งข้อมูลระหว่าง
คอมพิวเตอร์แตล่ ะเครือง ผ่านอากาศ ทะลุกาํ แพง เพดานหรือสิงก่อสร้างอืนๆ โดยปราศจากความ
ตอ้ งการของการเดินสาย นอกจากนนั ระบบเครือข่ายไร้สายยงั มีคุณสมบตั ิครอบคลุมทุกอย่าง
เหมือนกบั ระบบเครือข่ายแบบใชส้ าย

2.1.7.2 มาตรฐาน IEEE 802.11
มาตรฐาน IEE802.11 คือเทคโนโลยมี าตรฐานแบบเปิ ดซึงกาํ หนดโดย Institute

of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) โดยเลขหลกั ตวั หนา้ จะเหมือนกนั ความแตกต่าง
ของเทคโนโลยีกาํ หนดดว้ ยตวั อกั ษรดา้ นหลงั เช่น 802.11b , 802.11a , 802.11g มาตรฐาน 802.11b
ถอื เป็นมาตรฐาน WiFi ตวั แรก ทีไดร้ ับการพฒั นาขึนมา สามารถส่งขอ้ มูลไดด้ ว้ ยความเร็ว เมกะ
บติ ต่อวนิ าทีโดยใชช้ ่วงความถี 2.4 กิกะเฮริ ตซ์ ครอบคลมุ พนื ทีทาํ การในระยะ 150 เมตร นอกจากนี
ยงั มีมาตรฐานในลกั ษณะเดยี วกนั นีอีกหลายตวั อาทิ 802.11a และ 802.11g ซึงลาํ ดบั มาตรฐานของ
IEEE 802.11 มีดงั นี

802.11a ทาํ งานทียา่ นความถี 5 GHz ดว้ ยอตั ราความเร็วขอ้ มูล 54 Mbps
802.11b ทาํ งานทีย่านความถี 2.4 GHz ดว้ ยอตั ราความเร็วขอ้ มูล 11 Mbps
802.11g ทาํ งานทียา่ นความถี 2.4 GHz ดว้ ยอตั ราความเร็วขอ้ มูล 54 Mbps
802.11n ทาํ งานทียา่ นความถี 2.4/5 GHz ดว้ ยอตั ราความเร็วขอ้ มูล 300 Mbps
802.11ac ทาํ งานทียา่ นความถี GHz ดว้ ยอตั ราความเร็วขอ้ มูล 6 Gbps
802.11ad ทาํ งานทยี ่านความถี 2.4/5/60 GHz ดว้ ยอตั ราความเร็วขอ้ มูล 7 Gbps

2.1.7.3 รูปแบบการเชือมตอ่ ของระบบเครือข่ายไร้สาย
1. เพยี ร์ทเู พยี ร์ (Peer-to-Peer)

28

รูปแบบการเชือมตอ่ ระบบเครือข่ายไร้สายแบบ Peer to Peer เป็นลกั ษณะ
การเชือมต่อแบบโครงข่ายโดยตรงระหวา่ งเครืองคอมพิวเตอร์ จาํ นวน 2 เครืองหรือมากกว่านนั
เป็นการใชง้ านร่วมกนั ของ wireless adapter cards โดยทีเครืองคอมพิวเตอร์แต่ละเครืองจะมีความ
เท่าเทียมกนั สามารถทาํ งานของตนเองและขอใชบ้ ริการเครืองอืนได้

รูปที 2. 9 การเชือมตอ่ แบบ Peer-to-peer

2. ไคลเอนต์ เซิร์ฟเวอร์ (Client/server)
ระบบเครือข่ายไร้สายแบบ Client/server หรือ Infrastructure mode เป็ น

ลกั ษณะการรับส่งขอ้ มลู โดยอาศยั Access Point (AP) หรือเรียกวา่ “Hot spot” ทาํ หน้าทีเป็นสะพาน
เชือมต่อระหวา่ งระบบเครือข่ายแบบใชส้ ายกบั เครืองคอมพิวเตอร์ลูกข่าย (Client) โดยจะกระจาย
สญั ญาณคลนื วทิ ยเุ พอื รับ-ส่งขอ้ มูลเป็นรัศมีโดยรอบ เครืองคอมพิวเตอร์ทีอยู่ในรัศมีของ Access
Point (AP) สามารถติดตอ่ สือสารกนั ได้ หรือติดต่อกบั Server เพอื แลกเปลียนและคน้ หาขอ้ มูลได้
โดยตอ้ งติดตอ่ ผ่าน Access Point (AP) ซึง Access Point (AP) สามารถใหบ้ ริการเครืองลูกข่ายไดถ้ ึง
15-50 อปุ กรณ์ เหมาะสาํ หรับการนาํ ไปขยายเครือขา่ ยหรือใชร้ ่วมกบั ระบบเครือข่ายแบบใชส้ าย

Internet Server

Clients

รูปที 2.20 การเชือมตอ่ แบบ Client/server

29

3. Multiple access points and Roaming
โดยทัวไปแล้ว การเชือมต่อสัญญาณระหว่างเครืองคอมพิวเตอร์ กับ
Access Point ของเครือข่ายไร้สายจะอยใู่ นรัศมีประมาณ 500 ฟุต ภายในอาคาร และ 1000 ฟุต
ภายนอกอาคาร หากสถานทีทีติดตงั มีขนาดกวา้ ง เช่นคลงั สินค้า บริเวณภายในมหาวทิ ยาลยั
สนามบิน จะต้องมีการเพิมจดุ การติดตงั Access Point (AP) เพิมขึน เพือให้การรับส่งสัญญาณใน
บริเวณของเครือข่ายขนาดใหญ่ เป็นไปอยา่ งครอบคลมุ ทวั ถงึ

Access
Point

Access Switch Internet
Point

Router

รูปที 2.21 การเชอื มตอ่ แบบ Multiple access points and roaming

4. Use of an Extension Point
ระบบเครือข่ายไร้สายแบบ Use of an Extension Point ใชใ้ นกรณีที

โครงสร้างของสถานทตี ดิ ตงั เครือข่ายแบบไร้สายมีปัญหาผูอ้ อกแบบระบบ อาจใช้ Extension Points
ทมี ีคุณสมบตั ิเหมือนกบั Access Point (AP) แต่ไม่ตอ้ งผูกติดไวก้ บั เครือข่ายไร้สาย เป็ นส่วนทีใช้
เพิมเตมิ ในการรบั ส่งสญั ญาณ

5. The Use of Directional Antennas
ระบบเครือข่ายไร้สายแบบ The Use of Directional Antennas เป็ นระบบ

เครือข่ายไร้สายทีใชเ้ สาอากาศในการรบั ส่งสัญญาณระหวา่ งอาคารทีอยู่ห่างกนั โดยการติดตงั เสา
อากาศไวบ้ นอาคาร เพือส่งและรับสญั ญาณระหวา่ งกนั

30

2.2 ผลงานทีเกยี วข้อง

A.Salam Al-Ammri และ Iman Ahmed (2010) จากคณะวศิ วกรรมศาสตร์ สาขาวศิ วกรรม
แมคคาทรอนิกส์ มหาวทิ ยาลยั แบกแดด (University of Baghdad) ไดศ้ ึกษาเกียวกบั การเคลือนทขี อง
หุ่นยนต์ด้วยลอ้ อมนิ (Omni wheel) โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC ในการควบคุม เซอร์โว
มอเตอร์ (Servo Motor) 3ตวั , ไออาร์เซนเซอร์ (IR Sensor) และ ลอ้ โอมนิ (Omni wheel) 3ลอ้ วสั ดทุ ี
ใชท้ าํ หุ่นยนตค์ อื อลูมิเนียม ในขนั ตอนการดาํ เนินงานนนั จะนําไออาร์เซนเซอร์ (IR Sensor) ติดไว้
บนตวั หุ่นยนต์และทุกๆตาํ แหน่งทีหุ่นยนต์เคลือนทีไปเซนเซอร์ก็จะตรวจจบั วตั ถุรอบข้างภายใน
รัศมี - เซนติเมตร ถ้าหุ่นยนตต์ รวจพบวตั ถุภายในรัศมี หุ่นยนตจ์ ะทาํ การเลียวหรือหมุนเพือ
หลบสิงกีดขวางและดาํ เนินการสาํ รวจพืนทอี ืนๆเป็นลาํ ดบั ต่อไป ผลลพั ธ์ทีไดจ้ ากการทดลองคือ 1.
การเคลอื นทีแบบเส้นตรงสามารถทาํ ไดโ้ ดยใชเ้ พยี ง 2ลอ้ หมนุ ในทิศทางตรงกนั ขา้ ม 2.การหมุนรอบ
ตวั เองสามารถทาํ ได้โดยให้ล้อทงั 3 หมุนในทิศทางเดียวกัน 3.ในขณะทีหุ่นยนต์เคลือนทีถ้า
ความเร็วรอบของลอ้ แตล่ ะลอ้ ไม่เทา่ กนั จะเกิดการเลยี ว 4.ขอ้ ผิดพลาดจากการเคลือนทีไปดา้ นหน้า
จะมมี ากกวา่ การเคลือนทีไปดา้ นหลงั

Mohammad Afif Bin Ayob และ Mohamad Fauzi Zakaria (2011) ไดศ้ ึกษาเกียวกบั การใช้
งานไมโครโพรเซสเซอร์ ARM แบบใชพ้ ลงั งานตาํ ขนาด 32 บิต ในการพฒั นาหุ่นยนต์ทเี คลือนทไี ด้
รอบทิศทางโดยใชล้ ้อโอมนิ (Omni Wheel) จาํ นวน3ลอ้ วางทาํ มุม 120 องศา และใช้ตวั ตรวจจบั
แบบ คลืนสัญญาณอินฟาเรด(Infrared IR) ในส่วนของบอร์ดทดลองทใี ชค้ ือ LPC2148 ของ Philips
ผลลพั ธ์ทีไดจ้ ากการทดลองคอื ไมโครโพรเซสเซอร์ ARM สามารถสร้าง PWM ซึงเป็นสัญญาณที
ใชใ้ นการควบคมุ มอเตอร์ และยงั สามารถตอบสนองต่อสัญญาณฝั งอินพุตทรี ับสัญญาณมาจากตวั
ตรวจจบั แบบ คลนื สญั ญาณอินฟาเรด(Infrared IR) ไปยงั ไมโครคอนโทรลเลอร์ได้

Ali Azidehak, Mohammad Hoshyari, และ Maziar Ahmad Sharbafi (2011) ไดศ้ ึกษา
เกียวกบั การออกแบบโปรแกรมควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบปราศจากแปรงถ่าน
(Brushless DC Motor) จาํ นาน 4 ตวั สําหรับหุ่นยนตท์ เี คลือนทีดว้ ยลอ้ โอมนิ (Omni Wheel) เพอื ใช้
ในการแข่งขนั หุ่นยนตเ์ ตะฟุตบอล โดยใช้เพาเวอร์มอสเฟต (Power MOSFET)ในการขบั มอเตอร์ซึง
ใชโ้ ปรแกรม (MATLAB) ในการออกแบบและจาํ ลองวงจรไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนิกส์

บทที
วธิ ีการดาํ เนินการศึกษา

3.1 ประเภทของการศึกษา

โครงงานนีเป็นการศึกษา ออกแบบ พฒั นา และการประยกุ ต์ใชง้ านลอ้ โอมนิเพือใช้ในงาน
อุตสาหกรรมอตั โนมตั ิ โดยนาํ องค์ความรู้ทางดา้ นการเขยี นแบบโครงสร้างดว้ ยโปรแกรมประยกุ ต์
การออกแบบวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ดว้ ยโปรแกรมประยุกต์ และการเขียนซอฟต์แวร์เพือใชค้ วบคุม
ระบบฮาร์ดแวร์มาพฒั นาเป็นโครงงานตน้ แบบหุ่นยนตเ์ คลือนที

3.2 ขนั ตอนและกระบวนการ

3.2.1 ขันตอนการวางแผนและเตรียมงาน
ในการศึกษา ออกแบบ พฒั นา และการประยุกต์ใช้งานลอ้ โอมนิ เพือใช้ในงาน

อตุ สาหกรรมอตั โนมตั ิ มีขนั ตอนในการดาํ เนินการดงั นี
1. ศึกษาหลกั การทาํ งาน ขนั ตอนการออกแบบ พฒั นา และการประยกุ ต์ใช้งานลอ้

โอมนิ
2. ศึกษาการออกแบบ และพฒั นา ซอฟต์แวร์ เฟิร์มแวร์ และโปรแกรมประยุกต์เพือ

ช่วยในการออกแบบ
3. พัฒนา แล ะออ กแบบซ อฟต์แ วร์ เ ฟิ ร์ ม แวร์ เ พือก าร ใช้งานร่ วมกับ

ไมโครคอนโทรลเลอร์ 32 บิต
4. รวมทดสอบ ประเมินประสิทธิภาพของระบบ ตามขอบเขตทกี าํ หนด
5. สรุปผลการทดลอง

32

เริ มตน้
ศกึ ษาหลกั การทาํ งานของลอ้ โอมนิ
ศกึ ษาการออกแบบซอฟตแ์ วร์ เฟิร์มแวร์ และโปรแกรมประยกุ ต์
ออกแบบลอ้ โอมนิ และโครงสร้าง
ตรวจสอบความถูกตอ้ งของแบบ

จดั ทาํ ชินส่วน
ออกแบบวงจร
ตรวจสอบความถูกตอ้ งของวงจร

จดั ทาํ วงจร
ออกแบบซอฟต์แวร์ เฟิ ร์มแวร์ และโปรแกรมประยุกต์

ตรวจสอบความถูกตอ้ ง

เขียนขอ้ มูลลงไมโครคอนโทรลเลอร์ และจดั ทาํ โปรแกรมประยุกต์
ประกอบและจดั แต่ง

ทดสอบและประเมิณประสิทธิภาพ
สรุปผลการดาํ เนินงาน
สิ นสุด

รูปที 3.1 แสดงขนั ตอนในการดาํ เนินงาน

33
3.2.2 ขันตอนการควบคุมหุ่นยนต์

Android Circuit Hardware
Software Firmware

รูปที 3.2 แสดงภาพรวมในการควบคุมหุ่นยนต์ (Block Diagram)

1. ระบบปฏิบตั กิ ารซอฟตแ์ วร์ (Android Software)
ขนั ตอนการควบคุมหุ่นยนต์ในส่วนของระบบปฏิบตั ิการซอฟต์แวร์ผู้จดั ทาํ ใช้

โปรแกรมประยกุ ต์ Blynk ในการควบคุมหุ่นยนตผ์ า่ นอปุ กรณ์เคลือนทีและส่งสัญญาณควบคุมผ่าน
ระบบเครือข่ายไร้สาย (Wireless LAN) ไปยงั ตวั ประมวลผลกลาง (NodeMCU) โดยขนั ตอนการ
ทาํ งานของโปรแกรมประยกุ ต์ Blynk คือการส่งค่าพารามเิ ตอร์ซึงรับคาํ สังจากผู้ใช้งาน ผ่านระบบ
เครือข่ายไร้สาย (Wireless LAN) ดว้ ยโปรโตคอล TCP/IP มายงั ส่วนของตวั ประมวลผมกลาง
(NodeMCU)

2. วงจรไฟฟ้าเฟิร์มแวร์ (Circuit Firmware)
2.1 NodeMCU ทาํ หนา้ ทรี ับคาํ สั งจากโปรแกรมประยุกต์ Blynk มาประมวลผล

ในไมโครคอนโทรลเลอร์ ซึงมสี ่วนของเฟิร์มแวร์คอยตรวจสอบคาํ สังตามอลั กอริทึมทไี ดอ้ อกแบบ
กอ่ นจะทาํ ก่อนส่งสญั ญาณควบคุมทาง Logic ไปยงั วงจรขบั มอเตอร์

2.2 วงจรขบั มอเตอร์ มีไอซีเบอร์ L298N (IC L298N) ทาํ หน้าทีประมวลผล
สญั ญาณทาง Logic เพอื ขบั กระแสไฟฟา้ เขา้ มอเตอร์มาควบคมุ ทิศทางการหมุน และความเร็วของ
มอเตอร์ โดยการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ตอ้ งใชส้ ัญญาณ PWM (Pulse Width Modulation)
เขา้ มาช่วย

3. ฮาร์ดแวร์ (Hardware)

34

ฮาร์ดแวร์ทาํ หน้าทีแสดงผลลพั ธ์จากการประมวลผลในส่วนต่างๆให้เห็นเป็ น
รูปธรรมวา่ หุ่นยนต์มีการเคลือนทีไปในทิศทางตามทีไดอ้ อกแบบไว้เช่น การเคลือนทแี นวตรง การ
ถอยหลงั การเลยี วซ้าย การเลยี วขวา เป็นตน้

3.2.3 การออกแบบและดาํ เนินการสร้างฮาร์ดแวร์
การสร้างหุ่นยนตเ์ คลือนทดี ว้ ยลอ้ โอมนิ (Omni Wheel) ไดด้ าํ เนินการสรา้ งตามทีได้

ออกแบบและคาํ นวณไว้ การออกแบบจะออกแบบใหส้ ามารถผลิตชินส่วนเองไดม้ ากทีสุด และให้
มคี วามถกู ตอ้ งแม่นยาํ การดาํ เนินการสร้างหุ่นยนต์เคลือนทีดว้ ยล้อโอมนิ (Omni Wheel) มีส่วนที
ตอ้ งดาํ เนินการสร้างประกอบดว้ ย ตวั ของหุ่นยนตแ์ ละล้อของหุ่นยนต์ ซึงมีขนั ตอนการออกแบบ
และการผลิตดงั นี

1. การออกแบบตวั หุ่นยนต์เคลือนทดี ว้ ยลอ้ โอมนิ (Omni Wheel)
โครงสร้างส่วนใหญข่ องหุ่นยนต์เคลือนทีดว้ ยล้อโอมนิ ผู้จดั ทาํ ไดด้ าํ เนินการ

สร้างขึนมาใหม่ทงั หมด ซึงรูปร่างและลกั ษณะของหุ่นยนต์เคลือนทีมีลกั ษณะเป็ นหกเหลียม และ
ลอ้ มีลกั ษณะ คือมีลอ้ แบบลูกกลิงตดิ อยู่รอบๆแกนหลกั ของตวั ลอ้ โดยชิ นส่วนทงั หมดทาํ จากเส้น
พลาสติกชนิดเอบีเอส (ABS) อะคริโลไนไตรล์-บิวทาไดอีน-สไตรีน(Acrylonitrile-Butadiene-
Styrene) ดงั รูปที 3.3 ซึงไดน้ าํ ความรู้ทีไดศ้ ึกษามาประยกุ ตใ์ ชง้ าน

(ก) แบบโครงสร้างหุ่นยนตภ์ ายนอกดา้ นบน (ข) แบบโครงสร้างหุ่นยนตภ์ ายนอกดา้ นขา้ ง

รูปที 3.3 แบบโครงสร้างหุ่นยนตภ์ ายนอก

35

(ก) แบบโครงสร้างหุ่นยนตภ์ ายในดา้ นบน (ข) แบบโครงสร้างหุ่นยนตภ์ ายในดา้ นล่าง

รูปที 3.4 แบบโครงสร้างหุ่นยนตภ์ ายใน

2. การออกแบบโครงสร้างของหุ่นยนต์
2.1 เขียนแบบและขนาดแต่ละส่วน

สีเหลยี มผืนผา้ กวา้ ง 3 mm ยาว 50 mm

102 mm 95mm 6 mm 100mm 200mm
49 mm

รูปที 3.5 ขนาดของโครงสร้างหุ่นยนตด์ า้ นบนและดา้ นใน

36
เสารองฐานขนาด 10 mm ยาว 62 mm

66 mm M1

M2 M3 95mm 100mm 200mm

รูปที 3.6 ขนาดของโครงสร้างหุ่นยนตด์ า้ นลา่ ง

2.2 การสร้างชินส่วนของหุ่นยนต์
2.2.1 ส่วนของฐานใชเ้ ครืองพิมพ์3 มติ ิ (3D Printer) ขึนรูปชิ นส่วน โดยวสั ดุ

ทีใช้เป็ นพลาสติกชนิดเอบีเอส (ABS) อะคริโลไนไตรล์-บิวทาไดอนี -สไตรีน (Acrylonitrile-
Butadiene-Styrene) หนาขนาด 1.75 มิลลเิ มตร และใชแ้ ผ่นอะคริลิคเสริมความแขง็ แรงของฐานที
เป็นพลาสติก ในส่วนของฐานแบ่งออกเป็น

2.2.1.1 ฐานดา้ นบน แต่ละดา้ นมคี วามยาว 100 มิลลิเมตร จาํ นวนรูใน
การยดึ ระหว่างฐานดา้ นในและฐานดา้ นบน มีทังหมด 9 รู แต่ละรูกวา้ ง 6 มิลลิเมตร จาํ นวนช่อง
สาํ หรับเดินสายไฟมีทงั หมด 3 ช่อง แต่ละช่องกวา้ ง 3 มิลลเิ มตร ยาว 50 มิลลิเมตร