โครงงาน หุ่นยนต์ ESP8266 NodeMCU V3 กับ แอพแอนดรอยด์

โปรเจค นี้จะเป็นการนำ  ESP8266 NodeMCU V3 มาทำเป็น หุ่นยนต์ Robot car  และ ควบคุมด้วยแอพแอนดรอยด์ (Android Application) ผ่าน WiFi

NodeMCU V3 เป็นบอร์ดที่ใช้ ESP8266 เป็น CPU สำหรับประมวลผลโปรแกรมต่างๆ มีข้อดีกว่า Arduino ตรงที่ตัวมันมีขนาดเล็กกว่า มีพื้นที่เขียนโปรแกรมลงไปมากกว่า และสามารถเชื่อมต่อกับ WiFi ได้

อุปกรณ์ที่ใช้

1. 2WD Smart Car Robot Chassis Kits

2. NodeMCU V3 CH340G Lua WIFI ESP8266 ESP-12E

3. Micro USB Cable Wire 1m for NodeMCU

4. NodeMcu Breadboard

5. Motor Drive Module L298N

6. Jumper (M2M) cable 20cm Male to Male

7. Jumper (F2M) cable 20cm Female to Male

8. Jumper (F2F) cable 20cm Female to Female

9. สกรูหัวกลม+น็อตตัวเมีย ยาว 12 มม.

10. รางถ่าน 18650 แบบ 2 ก้อน

11. ถ่านชาร์จ 18650 Panasonic NCR18650B 3.7v  จำนวน 2 ก้อน

1. ติดตั้ง แพลตฟอร์ม ESP8266

การจะใช้ NodeMCU ได้นั้น จำเป็นต้องติดตั้ง แพลตฟอร์ม ESP8266  เพื่อ ทำการติดต่อ ระหว่าง Arduino IDE กับ NodeMCU

ลิงค์ : ขั้นตอนการติดตั้ง แพลตฟอร์ม ESP8266

https://robotsiam.blogspot.com/2017/06/esp8266-platform-nodemcu.html

2. ประกอบหุ่นยนต์

เริ่มต้นด้วยการ ประกอบ 2WD Smart Car Robot Chassis Kits

ภาพรวม การประกอบ รางถ่านแบบ 18650 และ เชื่อมต่อ Motor Drive Module L298N  เข้ากับ NodeMCU V3 ตามรูป

เริ่มด้วย ใช้ สกรูหัวกลม+น็อตตัวเมีย ยาว 12 มม. ยึด รางถ่านแบบ 18650 และ เชื่อมต่อ สายสีแดง ขั้วบวก เข้าที่ เพาเวอร์สวิตซ์สำหรับเปิดปิด (ON / OFF )

  

ใช้ สกรูหัวกลม+น็อตตัวเมีย ยาว 12 มม. ยึด Motor Drive Module L298N

ใช้ จั้มเปอร์ ผู้-ผู้ สีแดง ต่อจาก สวิทช์ อีกด้าน เข้า ไฟ+ Motor Drive  และ ใช้ จั้มเปอร์ ผู้-ผู้ สีดำ ต่อจากสายสีดำ ของรางถ่าน เข้า GND ของ Motor Drive 

ใช้ จั้มเปอร์ ผู้-ผู้ สีเหลือง และ สีส้ม ต่อจาก Motor Driver ไปยัง มอเตอร์ด้านขวา ของหุ่นยนต์และ ใช้ จั้มเปอร์ ผู้-ผู้ สีน้ำเงิน และ สีเขียว ต่อจาก Motor Driver ไปยัง มอเตอร์ด้านซ้ายของหุ่นยนต์ 

การต่อมอเตอร์ ด้านล่างของหุ่นยนต์

.

ยึด NodeMcu Breadboard

ประกอบ NodeMCU V3 เข้ากับ NodeMcu Breadboard

ใช้ จั้มเปอร์ ผู้-เมีย สีแดง ต่อจาก ไฟ+ ของ Motor Driver เข้า ขา Vin ของ Breadboard

และ ใช้ จั้มเปอร์ ผู้-เมีย สีดำ ไฟ- ของ Motor Driver เข้า ขา GND ของ Breadboard

.

.

ใช้ จั้มเปอร์ เมีย-เมีย ในการเชื่อมต่อ ระหว่าง Motor Driver กับ Breadboard

Driver <-> Breadboard

IN1 <-> D0
IN2 <-> D1
IN3 <-> D2
IN4 <-> D3

3. อัพโหลดโปรแกรม ทดสอบการทำงาน

3.1 เชื่อมต่อ สาย USB ระหว่าง คอมพิวเตอร์ กับ  NodeMCU 

ใส่ แบตเตอรี่ลิเธียม 18650 จำนวน 2 ก้อน ไปที่ รางถ่าน และ ตรวจสอบขั้วของแบตเตอรี่ ใส่ถูกต้องหรือไม่ แล้ว จึงเปิด สวิทช์ไฟ เข้าสู่หุ่นยนต์

3.2 ตรวจสอบการติดตั้งไดร์เวอร์ ของ NodeMCU V3 

โดย คลิกขวา Computet -> Properties

คลิกที่ Device Manager

ที่ Ports (COM & LPT) จะพบ ไดร์เวอร์ ของ NodeMCU V3

ในตัวอย่างเป็น USB -SERIAL CH340 (COM8)

(ถ้าไม่พบให้ทำการติดตั้งไดร์เวอร์ก่อน) 

ตัวอย่างการติดตั้งไดร์เวอร์ ชิฟ CH340G

3.3 ทดสอบ การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์

การใช้งาน Digital/Input ซึ่งการใช้งาน Digital I/O ของ ESP8266 นั้น สามารถใช้งานคำสั่ง digitalWrite, digitalRead ได้เช่นเดียวกับการใช้งาน Digital I/O ของ Arduino โดยกำหนดหมายเลขของ Pin เช่นตัวอย่าง Pin ที่  16 หรือจะกำหนดชื่อ Pin โดยอ้างตามชื่อ Pin บนบอร์ด NodeMCU  V3 เป็น D0 ก็ได้เช่นกัน

เปิดโปรแกรม Arduino (IDE) และ Upload โค้ดนี้ ไปยัง บอร์ด NodeMCU V3

//Motor A pins 

int pinB1 = 16; // D0 -> IN1
int pinB2 = 5; // D1 -> IN2

// Motor B pins

int pinA1 = 4; // D2 -> IN3
int pinA2 = 0;  //  D3 -> IN4



//This lets you run the loop a single time for testing
boolean run = true;

void setup() {

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


  pinMode(pinB1, OUTPUT);
  pinMode(pinB2, OUTPUT);
}
void loop() {
  if (run) {
    for (int i = 0; i <= 500; i++) {
      delay(10);
    }

    
    //Go forward
    forward(400);
    coast(200);
    //Go backward
    backward(400);
    coast(200);
    //Turn left
    turnLeft(400);
    coast(200);
    //Turn right
    turnRight(400);
    coast(200);
    //This stops the loop
    run = false;
  }
}

//Define high-level H-bridge commands



void forward(int time)
{
  motorAForward();
  motorBForward();
  delay(time);
}

void backward(int time)
{
  motorABackward();
  motorBBackward();
  delay(time);
}

void turnLeft(int time)
{
  motorABackward();
  motorBForward();
  delay(time);
}

void turnRight(int time)
{
  motorAForward();
  motorBBackward();
  delay(time);
}

void coast(int time)
{
  motorACoast();
  motorBCoast();
  delay(time);
}

void brake(int time)
{
  motorABrake();
  motorBBrake();
  delay(time);
}

//Define low-level H-bridge commands


//motor A controls
void motorAForward()
{
  digitalWrite(pinA1, HIGH);
  digitalWrite(pinA2, LOW);
}

void motorABackward()
{
  digitalWrite(pinA1, LOW);
  digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

//motor B controls
void motorBForward()
{
  digitalWrite(pinB1, HIGH);
  digitalWrite(pinB2, LOW);
}

void motorBBackward()
{
  digitalWrite(pinB1, LOW);
  digitalWrite(pinB2, HIGH);
}

//coasting and braking
void motorACoast()
{
  digitalWrite(pinA1, LOW);
  digitalWrite(pinA2, LOW);
}

void motorABrake()
{
  digitalWrite(pinA1, HIGH);
  digitalWrite(pinA2, HIGH);
}

void motorBCoast()
{
  digitalWrite(pinB1, LOW);
  digitalWrite(pinB2, LOW);
}

void motorBBrake()
{
  digitalWrite(pinB1, HIGH);
  digitalWrite(pinB2, HIGH);
}

เลือก Port ในตัวอย่างเป็น "COM8"

เลือก Board : NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)

อัพโหลด...  ให้เปิด สวิทช์ไฟ เข้าสู่หุ่นยนต์ขณะอัพโหลดด้วย

(ระวังหุ่นยนต์เคลื่อนที่หลังอัพโหลด)

รอจนกระทั่ง Done uploading. 100%

 ทดลอง ยกลงวางที่พื้นแล้ว ทดสอบ  ปิดเปิด สวิทช์ไฟ เข้าสู่หุ่นยนต์  ถ้าทุกอย่างถูกต้อง ปรกติ หุ่นยนต์จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า-ถอยหลัง แล้ว เลี้ยวซ้าย แล้ว เลี้ยวขวา

               

ถ้าหุ่นยนต์ เคลื่อนที่ปรกติ แสดงว่า หุ่นยนต์ของเราพร้อมทำงานแล้ว

(ถ้าต้องการทดสอบใหม่ ให้  ปิดเปิด สวิทช์ไฟใหม่)

ถ้าทุกอย่างถูกต้อง เก็บรัดสายให้เรียบร้อย

4. อัพโหลด โปรแกรมการทำงาน หุ่นยนต์ ESP8266 NodeMCU V3 

เปิดโปรแกรม Arduino (IDE) และ Upload โค้ดนี้ ไปยัง บอร์ด NodeMCU V3

#include <ESP8266WiFi.h>

String  i;

WiFiServer server(80);

void setup()

{

  i = "";

  Serial.begin(9600);

  pinMode(16, OUTPUT); // GPIO pin16=D0

  pinMode(5, OUTPUT);  // GPIO pin5=D1

  pinMode(4, OUTPUT);  // GPIO pin4=D2

  pinMode(0, OUTPUT);  // GPIO pin0=D3

  WiFi.disconnect();

  delay(2000);

  

  Serial.println("Connecting to WIFI");

  WiFi.begin("WiFiName", "password");

  

  while ((!(WiFi.status() == WL_CONNECTED))) {

    delay(300);

    Serial.print("..");

  } Serial.println("I am Connected");

  Serial.println("My Local IP is : ");

  Serial.print((WiFi.localIP()));

  server.begin();

}

void loop()

{

  WiFiClient client = server.available();

  if (!client) {

    return;

  }

  while (!client.available()) {

    delay(1);

  }

  i = (client.readStringUntil('\r'));

  i.remove(0, 5);

  i.remove(i.length() - 9, 9);

  if (i == "forward") {

    digitalWrite(16, HIGH);

    digitalWrite(5, LOW);

    digitalWrite(4, HIGH);

    digitalWrite(0, LOW);

    client.println("HTTP/1.1 200 OK");

    client.println("Content-Type: text/html");

    client.println("");

    client.println("<!DOCTYPE HTML>");

    client.println("<html>");

    client.println("forward");

    client.println("</html>");

    client.stop();

    delay(1);

  }

  if (i == "reverse") {

    digitalWrite(16, LOW);

    digitalWrite(5, HIGH);

    digitalWrite(4, LOW);

    digitalWrite(0, HIGH);

    client.println("HTTP/1.1 200 OK");

    client.println("Content-Type: text/html");

    client.println("");

    client.println("<!DOCTYPE HTML>");

    client.println("<html>");

    client.println("reverse");

    client.println("</html>");

    client.stop();

    delay(1);

  }

  if (i == "right") {

    digitalWrite(16, LOW);

    digitalWrite(5, LOW);

    digitalWrite(4, HIGH);

    digitalWrite(0, LOW);

    client.println("HTTP/1.1 200 OK");

    client.println("Content-Type: text/html");

    client.println("");

    client.println("<!DOCTYPE HTML>");

    client.println("<html>");

    client.println("right");

    client.println("</html>");

    client.stop();

    delay(1);

  }

  if (i == "left") {

    digitalWrite(16, HIGH);

    digitalWrite(5, LOW);

    digitalWrite(4, LOW);

    digitalWrite(0, LOW);

    client.println("HTTP/1.1 200 OK");

    client.println("Content-Type: text/html");

    client.println("");

    client.println("<!DOCTYPE HTML>");

    client.println("<html>");

    client.println("left");

    client.println("</html>");

    client.stop();

    delay(1);

  }

  if (i == "stop") {

    digitalWrite(16, LOW);

    digitalWrite(5, LOW);

    digitalWrite(4, LOW);

    digitalWrite(0, LOW);

    client.println("HTTP/1.1 200 OK");

    client.println("Content-Type: text/html");

    client.println("");

    client.println("<!DOCTYPE HTML>");

    client.println("<html>");

    client.println("stop");

    client.println("</html>");

    client.stop();

    delay(1);

  }

}

ก่อนการอัพโหลดต้องแก้ไขโค้ด ตรงสีแดงให้ถูกต้องก่อน โดย

WiFi.begin("WiFiName", "password");

WiFiName = "ชื่อwifiที่ต้องการเชื่อมต่อ"

password =  "รหัสผ่าน"

......................

เลือก Port ในตัวอย่างเป็น "COM8"

เลือก Board : NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)

อัพโหลด... ให้เปิด สวิทช์ไฟ เข้าสู่หุ่นยนต์ขณะอัพโหลดด้วย

(ระวังหุ่นยนต์เคลื่อนที่ขณะอัพโหลด)

รอจนกระทั่ง Done uploading. 100%

ถ้ามีปัญหา Upload ไม่เข้า ขึ้น Error แสดงข้อความว่า ตามรูปภาพ 

warning: espcomm_sync failed

error: espcomm_open failed

error: espcomm_upload_mem failed

ให้กดปุ่ม  FLASH บนบอร์ด ขวามือ ของ NodeMCU  ค้างไว้สักครู่ ในขณะที่ทำการอัพโหลดโปรแกรม แล้วปล่อยเมื่อโปรแกรมเริ่มอัพโหลด

ไปที่ Serial Monitor

เลือก Both NL & CR และ เลือก 9600 baud

Serial Monitor จะแสดง ไอพี ของ NodeMCU V3 ในตัวอย่างคือ 192.168.1.40

5. ติดตั้งแอพแอนดรอยด์

ดาวน์โหลดได้ที่..


https://drive.google.com/file/d/0B0y9PQ7KMNjPTENTTElzcjdGWlk/view


ดาวน์โหลดไฟล์ .apk มาลงเครื่อง สมาร์ทโฟน แอนดรอย แล้วกดเปิดไฟล์ กด ติดตั้ง แล้วกดเปิดใช้งานแอพได้เลย

เปิดแอพ WifiBot ขึ้นมา

หน้าตา แอพ WifiBot

ป้อน ไอพี ทีเราได้จาก Serial Monitor  ในตัวอย่างคือ 192.168.1.40

แล้วทดลองควบคุม หุ่นยนต์ ESP8266 NodeMCU V3

6. วีดีโอผลลัพธ์การทำงาน 

วีดีโอผลลัพธ์การทำงานของ โปรเจค หุ่นยนต์ NodeMCU V3 ควบคุมด้วย แอพแอนดรอยด์