🎯 สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- ✅ การออกแบบโครงสร้างหุ่นยนต์
- ✅ การเขียนโปรแกรม Arduino
- ✅ การควบคุม Servo Motors
- ✅ การสร้างระบบเคลื่อนไหว
- ✅ การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์
- ✅ การออกแบบ 3D และการพิมพ์
- ✅ การประกอบและทดสอบ
- ✅ การปรับแต่งและพัฒนาต่อ
รู้จักกับ BURN-E
BURN-E (Basic Utility Repair Nano Engineer) เป็นหุ่นยนต์ตัวเล็กจากภาพยนตร์ WALL-E ที่มีหน้าที่เชื่อมโลหะและซ่อมแซมภายนอกยานอวกาศ แม้จะปรากฏในภาพยนตร์เพียงช่วงสั้นๆ แต่ตัวละครตัวนี้ได้รับความนิยมจากแฟนๆ มากมาย

BURN-E จากภาพยนตร์ WALL-E - แรงบันดาลใจสำหรับโปรเจคของเรา
ที่มา: Hackaday.com
วันนี้เราจะมาสร้าง BURN-E เวอร์ชัน Arduino ที่สามารถเคลื่อนไหว ควบคุมแขนกล และจำลองการทำงานเชื่อมโลหะได้จริง!
อุปกรณ์และชิ้นส่วนที่ต้องใช้
Arduino Uno R3
฿890ตัวควบคุมหลักของหุ่นยนต์ รับผิดชอบการประมวลผลและควบคุมการเคลื่อนไหวทั้งหมด
Servo Motors SG90
฿120 x 4สำหรับควบคุมการเคลื่อนไหวของแขน หัว และระบบขับเคลื่อน
Battery Pack 6V
฿180แหล่งจ่ายไฟสำหรับ Servo Motors และระบบทั้งหมด
LED Strip WS2812B
฿150สำหรับจำลองแสงเชื่อมโลหะและไฟสถานะต่างๆ
Ultrasonic Sensor
฿120เซ็นเซอร์วัดระยะทางสำหรับหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง
Buzzer Module
฿45สำหรับเสียงเตือนและเสียงประกอบการทำงาน
💰 สรุปค่าใช้จ่าย
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์:
- • Arduino Uno: ฿890
- • Servo Motors (4ตัว): ฿480
- • LED Strip: ฿150
- • Sensors: ฿165
วัสดุและอุปกรณ์:
- • Battery Pack: ฿180
- • Jumper Wires: ฿80
- • Breadboard: ฿120
- • Chassis Materials: ฿300
รวมทั้งหมด: ประมาณ ฿2,365
*ไม่รวมค่าจัดส่งและ 3D Printing
การออกแบบโครงสร้าง
BURN-E มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างจาก WALL-E คือมีแขนเชื่อมโลหะและระบบขับเคลื่อนแบบล้อเลื่อน เราจะออกแบบให้มีการเคลื่อนไหวที่สมจริงและน่ารักเหมือนในภาพยนตร์
🏗️ โครงสร้าง BURN-E
โครงสร้างและการจัดวาง Servo Motors ของ BURN-E
ส่วนประกอบหลัก
- 🤖 ตัวหุ่นยนต์: ขนาดประมาณ 20x15x25 ซม. ทำจากอะคริลิคหรือ 3D Print
- 🔥 แขนเชื่อมโลหะ: ควบคุมด้วย Servo พร้อม LED จำลองแสงเชื่อม
- 👁️ หัวหุ่นยนต์: มีเซ็นเซอร์ Ultrasonic และ LED ตา
- 🚗 ระบบขับเคลื่อน: ล้อเลื่อนควบคุมด้วย Servo
- 💡 ระบบแสง: LED Strip สำหรับเอฟเฟกต์และสถานะ
การเชื่อมต่อวงจร
🔌 Wiring Diagram
แผนผังการเชื่อมต่อวงจรของ BURN-E
⚠️ ข้อควรระวังในการต่อวงจร
- ตรวจสอบขั้วบวก-ลบของแบตเตอรี่ให้ถูกต้อง
- Servo Motors ใช้ไฟ 6V แยกจาก Arduino (5V)
- ใช้ Capacitor 1000µF ที่แหล่งจ่ายไฟเพื่อลดสัญญาณรบกวน
- เชื่อมต่อ Ground ทุกอุปกรณ์เข้าด้วยกัน
- ทดสอบการเชื่อมต่อทีละชิ้นก่อนเปิดใช้งานทั้งหมด
การเขียนโปรแกรม Arduino
โค้ดสำหรับ BURN-E จะแบ่งเป็นส่วนต่างๆ เพื่อให้ง่ายต่อการเข้าใจและปรับแต่ง เริ่มจากการควบคุมพื้นฐานไปจนถึงการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อน
โค้ดหลัก (Main Code)
/* * BURN-E Robot - Arduino Control System * Basic Utility Repair Nano Engineer * * Features: * - 4 Servo Motors for movement * - Ultrasonic sensor for obstacle detection * - LED strip for welding effects * - Buzzer for sound effects * - Autonomous and manual control modes */ #include <Servo.h> #include <Adafruit_NeoPixel.h> // Pin definitions #define SERVO_TORCH_PIN 3 // Welding torch arm #define SERVO_ARM_PIN 5 // Right arm #define SERVO_HEAD_PIN 6 // Head pan #define SERVO_DRIVE_PIN 9 // Drive system #define LED_STRIP_PIN 10 // WS2812B LED strip #define BUZZER_PIN 11 // Buzzer #define ULTRASONIC_TRIG 12 // Ultrasonic trigger #define ULTRASONIC_ECHO 13 // Ultrasonic echo // Constants #define LED_COUNT 8 // Number of LEDs in strip #define OBSTACLE_DISTANCE 20 // Obstacle detection distance (cm) #define SERVO_DELAY 15 // Delay between servo steps (ms) // Create servo objects Servo torchServo; Servo armServo; Servo headServo; Servo driveServo; // Create LED strip object Adafruit_NeoPixel strip(LED_COUNT, LED_STRIP_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); // Robot state variables enum RobotMode { IDLE, WELDING, MOVING, SCANNING, EMERGENCY_STOP }; RobotMode currentMode = IDLE; unsigned long lastModeChange = 0; unsigned long lastWeldingEffect = 0; bool isWelding = false; int headPosition = 90; // Center position int torchPosition = 90; int armPosition = 90; // Movement patterns int weldingSequence[] = {70, 110, 90, 120, 80, 100, 90}; int scanningSequence[] = {45, 135, 90, 60, 120, 90}; int currentSequenceStep = 0; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("BURN-E Initializing..."); // Initialize servos torchServo.attach(SERVO_TORCH_PIN); armServo.attach(SERVO_ARM_PIN); headServo.attach(SERVO_HEAD_PIN); driveServo.attach(SERVO_DRIVE_PIN); // Initialize LED strip strip.begin(); strip.show(); // Initialize all pixels to 'off' // Initialize pins pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT); pinMode(ULTRASONIC_TRIG, OUTPUT); pinMode(ULTRASONIC_ECHO, INPUT); // Move to initial positions moveToInitialPosition(); // Startup sequence playStartupSequence(); Serial.println("BURN-E Ready!"); currentMode = IDLE; } void loop() { // Check for obstacles float distance = getDistance(); // Handle emergency stop if (distance < 10 && currentMode == MOVING) { currentMode = EMERGENCY_STOP; emergencyStop(); } // Main state machine switch (currentMode) { case IDLE: handleIdleMode(); break; case WELDING: handleWeldingMode(); break; case MOVING: handleMovingMode(); break; case SCANNING: handleScanningMode(); break; case EMERGENCY_STOP: handleEmergencyStop(); break; } // Update LED effects updateLEDEffects(); // Check for mode changes checkModeChange(); delay(50); // Main loop delay } void moveToInitialPosition() { Serial.println("Moving to initial position..."); // Move all servos to center position slowly moveServoSmoothly(torchServo, 90); delay(500); moveServoSmoothly(armServo, 90); delay(500); moveServoSmoothly(headServo, 90); delay(500); moveServoSmoothly(driveServo, 90); // Update position variables torchPosition = 90; armPosition = 90; headPosition = 90; } void playStartupSequence() { Serial.println("Playing startup sequence..."); // LED startup effect for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) { strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 255, 0)); // Green strip.show(); delay(100); } // Sound effect for (int i = 0; i < 3; i++) { tone(BUZZER_PIN, 1000, 200); delay(300); } // Clear LEDs strip.clear(); strip.show(); } void handleIdleMode() { // Subtle breathing LED effect static int brightness = 0; static int direction = 1; brightness += direction * 2; if (brightness >= 50) direction = -1; if (brightness <= 0) direction = 1; for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) { strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, brightness, brightness/2)); } strip.show(); // Random head movements if (millis() - lastModeChange > 3000) { if (random(100) < 10) { // 10% chance int newHeadPos = random(60, 120); moveServoSmoothly(headServo, newHeadPos); headPosition = newHeadPos; } } } void handleWeldingMode() { Serial.println("Welding mode active"); // Execute welding sequence if (currentSequenceStep < sizeof(weldingSequence)/sizeof(int)) { int targetPos = weldingSequence[currentSequenceStep]; moveServoSmoothly(torchServo, targetPos); torchPosition = targetPos; // Welding effect createWeldingEffect(); currentSequenceStep++; delay(1000); } else { // Sequence complete currentSequenceStep = 0; currentMode = IDLE; lastModeChange = millis(); Serial.println("Welding sequence complete"); } } void handleMovingMode() { Serial.println("Moving mode active"); // Simple forward movement driveServo.write(120); // Move forward // Scan ahead while moving int scanPos = 90 + 30 * sin(millis() / 1000.0); moveServoSmoothly(headServo, scanPos); headPosition = scanPos; // Check if we should stop moving if (millis() - lastModeChange > 3000) { driveServo.write(90); // Stop currentMode = IDLE; lastModeChange = millis(); } } void handleScanningMode() { Serial.println("Scanning mode active"); // Execute scanning sequence if (currentSequenceStep < sizeof(scanningSequence)/sizeof(int)) { int targetPos = scanningSequence[currentSequenceStep]; moveServoSmoothly(headServo, targetPos); headPosition = targetPos; // Scanning LED effect createScanningEffect(); currentSequenceStep++; delay(800); } else { // Sequence complete currentSequenceStep = 0; currentMode = IDLE; lastModeChange = millis(); Serial.println("Scanning complete"); } } void handleEmergencyStop() { // Stop all movement driveServo.write(90); // Flash red LEDs for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) { strip.setPixelColor(i, strip.Color(255, 0, 0)); // Red } strip.show(); // Emergency sound tone(BUZZER_PIN, 2000, 100); delay(200); // Clear LEDs strip.clear(); strip.show(); delay(200); // Check if obstacle is clear if (getDistance() > OBSTACLE_DISTANCE) { currentMode = IDLE; lastModeChange = millis(); Serial.println("Emergency cleared"); } } void createWeldingEffect() { // Bright white/blue welding flash for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) { int intensity = random(200, 255); strip.setPixelColor(i, strip.Color(intensity, intensity, 255)); } strip.show(); // Welding sound tone(BUZZER_PIN, random(800, 1200), 100); delay(random(50, 200)); // Fade effect for (int fade = 255; fade >= 0; fade -= 10) { for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) { strip.setPixelColor(i, strip.Color(fade/3, fade/3, fade)); } strip.show(); delay(20); } } void createScanningEffect() { // Moving blue light static int scanPos = 0; strip.clear(); strip.setPixelColor(scanPos, strip.Color(0, 100, 255)); strip.setPixelColor((scanPos + 1) % LED_COUNT, strip.Color(0, 50, 128)); strip.show(); scanPos = (scanPos + 1) % LED_COUNT; // Scanning beep tone(BUZZER_PIN, 1500, 50); } void updateLEDEffects() { // This function is called every loop to update LED effects // Current effects are handled in mode-specific functions } void moveServoSmoothly(Servo &servo, int targetPosition) { int currentPosition = servo.read(); int step = (targetPosition > currentPosition) ? 1 : -1; for (int pos = currentPosition; pos != targetPosition; pos += step) { servo.write(pos); delay(SERVO_DELAY); } servo.write(targetPosition); // Ensure exact position } float getDistance() { // Send ultrasonic pulse digitalWrite(ULTRASONIC_TRIG, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(ULTRASONIC_TRIG, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(ULTRASONIC_TRIG, LOW); // Read echo long duration = pulseIn(ULTRASONIC_ECHO, HIGH); float distance = duration * 0.034 / 2; // Convert to cm return distance; } void checkModeChange() { // Auto mode changes based on time and conditions if (millis() - lastModeChange > 5000) { // 5 seconds in current mode if (currentMode == IDLE) { // Randomly choose next activity int choice = random(3); switch (choice) { case 0: currentMode = WELDING; Serial.println("Starting welding sequence"); break; case 1: currentMode = MOVING; Serial.println("Starting movement"); break; case 2: currentMode = SCANNING; Serial.println("Starting scan sequence"); break; } lastModeChange = millis(); currentSequenceStep = 0; } } } void emergencyStop() { Serial.println("EMERGENCY STOP ACTIVATED!"); // Stop all servos driveServo.write(90); // Flash warning for (int i = 0; i < 5; i++) { for (int j = 0; j < LED_COUNT; j++) { strip.setPixelColor(j, strip.Color(255, 0, 0)); } strip.show(); tone(BUZZER_PIN, 2000, 200); delay(300); strip.clear(); strip.show(); delay(200); } }
ไลบรารี่ที่ต้องติดตั้ง
📚 ไลบรารี่ที่จำเป็น
เปิด Arduino IDE แล้วไปที่ Tools → Manage Libraries และค้นหาติดตั้ง:
- ✅ Servo - ควบคุม Servo Motors (Built-in)
- ✅ Adafruit NeoPixel - ควบคุม LED Strip WS2812B
- ✅ NewPing - ปรับปรุงการทำงานของ Ultrasonic Sensor (Optional)
ขั้นตอนการประกอบ
เตรียมโครงสร้างหลัก
สร้างหรือพิมพ์ 3D โครงสร้างตัวหุ่นยนต์ ขนาดประมาณ 20x15x25 ซม.
- • ใช้อะคริลิค 3mm หรือ PLA สำหรับ 3D Print
- • เจาะรูสำหรับ Servo Motors และสายไฟ
- • ทำช่องสำหรับ Arduino และแบตเตอรี่
ติดตั้ง Servo Motors
ติดตั้ง Servo ทั้ง 4 ตัวในตำแหน่งที่กำหนด
- • Servo 1: แขนเชื่อมโลหะ (ซ้าย)
- • Servo 2: แขนธรรมดา (ขวา)
- • Servo 3: การหมุนหัว
- • Servo 4: ระบบขับเคลื่อน
เชื่อมต่อวงจรไฟฟ้า
เชื่อมต่อ Arduino กับ Servo Motors และเซ็นเซอร์ต่างๆ
- • ใช้ Breadboard สำหรับการเชื่อมต่อ
- • ตรวจสอบขั้วบวก-ลบให้ถูกต้อง
- • ทดสอบการเชื่อมต่อทีละชิ้น
อัพโหลดโปรแกรม
อัพโหลดโค้ดลงใน Arduino และทดสอบการทำงาน
- • เชื่อมต่อ Arduino กับคอมพิวเตอร์
- • เลือก Board และ Port ที่ถูกต้อง
- • อัพโหลดโค้ดและตรวจสอบ Serial Monitor
ทดสอบและปรับแต่ง
ทดสอบการทำงานของแต่ละระบบและปรับแต่งให้เหมาะสม
- • ทดสอบการเคลื่อนไหวของ Servo
- • ปรับค่า Delay และ Speed
- • ทดสอบเซ็นเซอร์และ LED Effects
ประกอบและตกแต่ง
ประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดและตกแต่งให้เหมือน BURN-E
- • ติดตั้งฝาครอบและชิ้นส่วนตกแต่ง
- • ทาสีหรือติดสติกเกอร์
- • ทดสอบการทำงานครั้งสุดท้าย
การปรับแต่งและพัฒนาต่อ
🎮 เพิ่มการควบคุมด้วยมือถือ
// เพิ่มโมดูล Bluetooth HC-05 สำหรับควบคุมผ่านมือถือ #include <SoftwareSerial.h> SoftwareSerial bluetooth(2, 4); // RX, TX void setup() { bluetooth.begin(9600); // ... existing setup code } void loop() { // Check for Bluetooth commands if (bluetooth.available()) { String command = bluetooth.readString(); command.trim(); if (command == "WELD") { currentMode = WELDING; } else if (command == "MOVE") { currentMode = MOVING; } else if (command == "SCAN") { currentMode = SCANNING; } else if (command == "STOP") { currentMode = EMERGENCY_STOP; } } // ... existing loop code }
🤖 เพิ่ม AI และ Computer Vision
- ESP32-CAM: เพิ่มกล้องสำหรับ Object Detection
- Edge AI: ใช้ TensorFlow Lite สำหรับการรู้จำวัตถุ
- Voice Control: เพิ่มไมโครโฟนสำหรับควบคุมด้วยเสียง
- Path Planning: อัลกอริทึมหาเส้นทางอัตโนมัติ
🔧 การปรับปรุงฮาร์ดแวร์
🔋 ระบบพลังงาน
- • Li-ion Battery 7.4V
- • Solar Panel สำหรับชาร์จ
- • Power Management IC
🚗 การเคลื่อนไหว
- • Stepper Motors แทน Servo
- • Encoder สำหรับ Feedback
- • Omni Wheels
📡 เซ็นเซอร์
- • LiDAR Module
- • IMU 9-axis
- • Color Sensor
การแก้ปัญหาที่พบบ่อย
🔧 ปัญหาและวิธีแก้ไข
Servo ไม่เคลื่อนไหว
- • ตรวจสอบการเชื่อมต่อสายไฟ
- • เช็คแรงดันไฟฟ้า (ต้อง 6V)
- • ลองเปลี่ยน PWM Pin
LED Strip ไม่ติด
- • ตรวจสอบ Data Pin (ต้องเป็น Digital Pin)
- • เช็คไลบรารี่ Adafruit NeoPixel
- • ลองลดจำนวน LED ในโค้ด
Ultrasonic Sensor อ่านค่าผิด
- • ตรวจสอบ Trig และ Echo Pin
- • เพิ่ม delay ระหว่างการอ่านค่า
- • ใช้ NewPing Library
สรุป: BURN-E พร้อมทำงาน! 🎉
🏆 ยินดีด้วย! คุณสร้าง BURN-E สำเร็จแล้ว
หุ่นยนต์ที่ทำงานได้จริง
เคลื่อนไหว เชื่อมโลหะ และหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางได้
เรียนรู้เทคโนโลยีใหม่
Arduino, Servo, Sensor และการเขียนโปรแกรม
ความภาคภูมิใจ
สร้างตัวละครจากภาพยนตร์ที่รักด้วยมือตัวเอง
🚀 ขั้นต่อไป
พัฒนาต่อ:
- • เพิ่มการควบคุมผ่าน WiFi
- • ใส่กล้องสำหรับ FPV
- • สร้าง WALL-E เป็นเพื่อน
- • เพิ่ม AI สำหรับการเรียนรู้
แชร์ผลงาน:
- • ถ่ายวิดีโอการทำงาน
- • โพสต์ใน Social Media
- • เข้าร่วมชุมชน Maker
- • สอนเพื่อนๆ ทำตาม
🛒 สั่งซื้ออุปกรณ์สำหรับสร้าง BURN-E
อุปกรณ์ทั้งหมดในบทความนี้พร้อมคำแนะนำการใช้งานและ Technical Support จาก Global Byte Shop
💡 พิเศษ! รับคูปองส่วนลด 10% สำหรับโปรเจค BURN-E