Micro:bit Popsicle StickBug: ทำหุ่นแมลงเดินด้วย Servo 2 ตัว
หุ่นเดินได้ไม่จำเป็นต้องเริ่มจากชุด Robot ราคาแพง โปรเจกต์ Popsicle StickBug ใช้ BBC micro:bit, Continuous Rotation Servo เพียง 2 ตัว และไม้ Craft Stick มาประกอบเป็น Mechanical Linkage จนกลายเป็นหุ่นแมลงที่เดินได้จริง
จุดน่าสนใจของโปรเจกต์นี้คือ เราไม่ได้เรียนแค่ Programming แต่ได้เห็นพร้อมกันว่า Code, Servo และกลไกของขา ต้องทำงานร่วมกันอย่างไร จึงเหมาะกับ Maker มือใหม่ กิจกรรม STEM และการสอน Robotics ระดับโรงเรียน
ตัวต้นฉบับถูกทดลองกับนักเรียนระดับ Grade 3–5 และเปิดพื้นที่ให้เด็กตกแต่งหน้าตาหุ่นของตัวเอง จึงมีทั้งฝั่ง Engineering และ Craft อยู่ใน Project เดียว
- ใช้ BBC micro:bit V1 หรือ V2
- ใช้ Continuous Rotation Micro Servo 360° จำนวน 2 ตัว เช่น FS90R หรือรุ่นใกล้เคียง
- Servo แบบ Standard 180° ไม่ใช่ชนิดที่ต้นฉบับกำหนด
- ใช้ Jumbo Craft Stick 8 ชิ้น และ Small Craft Stick 12 ชิ้น
- ขาแบ่งเป็นชุด A, B, C และ D โดย A/B เหมือนกัน และ C/D เหมือนกัน
- ใช้ Laser Cutter ได้ แต่ถ้าไม่มีสามารถใช้ Template + Drill + Dremel ตามต้นฉบับ
- Servo 2 ตัวต้องการ Power มากกว่า On-board Supply ของ micro:bit
- ผู้สร้างใช้ 9V Battery ผ่าน Breakout/Power arrangement ของโปรเจกต์ ไม่ใช่การต่อ 9V เข้าขา micro:bit โดยตรง
- MakeCode Logic ที่ต้นฉบับอธิบายคือ Button A ให้ Servo หมุนสวนทางกัน และ Button B หยุด
- Source ไม่ได้ให้ Wiring Pin, MakeCode Blocks หรือ Servo Calibration จึงไม่ควรเดาเพิ่ม
Popsicle StickBug คืออะไร?
Popsicle StickBug คือ Walking Robot ที่เลียนแบบภาพรวมของการเคลื่อนที่แบบแมลง โดยใช้ Servo เพียง 2 ตัว ขับชุดขาที่สร้างจาก Craft Stick หลายชิ้น
Servo ไม่ได้ขับขาแต่ละขาแยกกัน แต่ส่งการหมุนเข้า Mechanical Linkage ที่เชื่อม Stick หลายชิ้นเข้าด้วยกัน ทำให้การหมุนของ Servo ถูกเปลี่ยนเป็น Motion ของชุดขา
Source ไม่ได้ให้สมการ Kinematics, Gait Timing หรือ Walking Speed ดังนั้น Project นี้เหมาะกับการเรียนรู้ Concept ของ Linkage และ Robot Motion มากกว่าการใช้เป็นตัวอย่างคำนวณ Robot Dynamics แบบละเอียด
อุปกรณ์ที่ต้องใช้
| อุปกรณ์ | จำนวน / รายละเอียดจาก Source |
|---|---|
| BBC micro:bit | 1 ตัว — V1 หรือ V2 |
| micro:bit Breakout | 1 ตัว — ผู้สร้างใช้ Keyestudio แต่ระบุว่าใช้ Breakout ที่เหมาะสมตัวอื่นได้ |
| Power Supply | 1 ชุด — ผู้สร้างใช้ 9V Battery พร้อม Barrel Jack Connector |
| Continuous Rotation Micro Servo | 2 ตัว — FS90R หรือรุ่นใกล้เคียง พร้อม Servo Horn และ Screw |
| Jumbo Craft Stick | 8 ชิ้น — 15 × 1.7 cm |
| Small Craft Stick | 12 ชิ้น — 11.3 × 0.8 cm |
| Paper Fastener หรือ Acrylic Chicago Screw | 12 ชิ้น — Chicago Screw ที่ Source ใช้เป็น M5 × 4 mm |
| #6-32 × 1" Machine Screw | 4 ตัว |
| #6-32 Hex Nut | 6 ตัว |
| #6-32 Lock Nut | 4 ตัว |
| Long Nylon Spacer | 6 ชิ้น — N9-5×18 หรือหลอดแข็งตัดยาว 18 mm ที่ใส่กับ #6-32 ได้ |
| Short Nylon Spacer | 4 ชิ้น — N9-5×10 หรือหลอดแข็งตัดยาว 10 mm |
| #6-32 × 3" Machine Screw | 2 ตัว |
| อุปกรณ์ตกแต่ง | ตามต้องการ เช่น Paper Craft, Model Magic, Pipe Cleaner, Googly Eyes |
| เครื่องมือ | Laser Cutter หรือ Drill + Dremel |
ก่อนเริ่ม: Servo 360° และเรื่อง Power ที่ต้องรู้
1. Servo ต้องเป็น Continuous Rotation
ต้นฉบับย้ำว่า Servo ที่ใช้ ต้องเป็นแบบ 360° Continuous Rotation เช่น FS90R ไม่ใช่ Standard Servo 180°
Continuous Servo รับคำสั่งเพื่อกำหนดทิศและการหมุนต่อเนื่อง ซึ่งเข้ากับ Mechanism ของ StickBug ที่ต้องให้ชุดขาเคลื่อนต่อเนื่อง
2. ทดสอบ Servo ก่อนประกอบ
Source แนะนำให้ทดสอบ Servo ก่อนเสียบเข้าไปใน Leg Assembly เพราะหลังประกอบ Frame แล้ว การถอดกลับมาแก้จะยุ่งยากกว่า
3. Servo 2 ตัวต้องการ Power มากกว่า micro:bit On-board Supply
ต้นฉบับระบุว่าผู้สร้างใช้ 9V Battery พร้อม Barrel Jack ผ่านระบบ Breakout/Power ของโปรเจกต์ และเตือนว่า Servo 2 ตัวต้องการกำลัง มากกว่า On-board Supply ของ micro:bit
Breakout Board แต่ละรุ่นอาจมี Input Rating ต่างกัน จึงต้องตรวจ Documentation ของ Breakout ที่ใช้จริงก่อนจ่ายไฟ
1เตรียม Craft Stick และไฟล์ Template
ถ้ามี Laser Cutter ต้นฉบับให้เริ่มจากทำ Jig บนกระดาษแข็งหรือ Scrap Wood แล้ววาง:
- Small Craft Stick 12 ชิ้น
- Jumbo Craft Stick 8 ชิ้น
จากนั้น:
- Run Cut File เพื่อทำรู
- Run Etch File เพื่อทำ Label/หมายเลข
- นำชิ้นส่วนออกจาก Jig โดยรักษาตำแหน่งให้ถูกต้อง
ถ้าอยาก Laser Cut ชิ้นส่วนไม้ทั้งหมดเอง Source ระบุ Basswood หนา 1/16–1/8 นิ้วเป็นตัวเลือก
ไม่มี Laser Cutter ก็ทำได้
ต้นฉบับเสนอให้ Print Cut File เป็น Template แล้วใช้ Drill + Dremel ทำรูด้วยมือ จากนั้นเขียนหมายเลขบนไม้ด้วยดินสอ
2–6ประกอบ Linkage ขาทั้ง 4 ชุด
Step 2 — Assemble the Legs
ขามีทั้งหมด 4 ชุด:
- A
- B
- C
- D
โดย:
- A และ B เหมือนกัน
- C และ D เหมือนกัน
ประกบรูที่มีหมายเลขเดียวกัน และต้องให้หมายเลขที่มีเครื่องหมาย * อยู่ด้านบน
ใช้ Paper Fastener หรือ Acrylic Chicago Screw ยึด Linkage เข้าด้วยกัน
และใน Step นี้ ยังไม่ต้อง Join รูหมายเลข 4 ที่อยู่ด้านล่างกลางของขา
Step 3 — ใส่ 1" Machine Screw
ใช้ #6-32 × 1" Machine Screw เชื่อมที่รูหมายเลข 4 ของแต่ละชุด และยังต้องรักษาทิศ ให้ชิ้นที่มีเครื่องหมาย * อยู่ด้านบน
Step 4 — ใส่ Spacer 10 mm
พลิกชุดขา ให้ปลาย Machine Screw โผล่ขึ้นมา แล้วใส่ Short Spacer ยาว 10 mm ให้ครบ A, B, C และ D
Step 5 — Join A-B และ C-D
ใช้ชิ้นสี่เหลี่ยม Join ขา A กับ B และทำแบบเดียวกันกับ C และ D จากนั้นยึดด้วย #6-32 Hex Nut
Step 6 — ใส่ Long Window Piece
เพิ่มชิ้นยาวที่มีช่องสี่เหลี่ยมตรงกลาง ลงบน Assembly A-B และ C-D แล้วใช้ #6-32 Lock Nut ยึด
7ทดสอบและติด Continuous Servo
ก่อนประกอบ:
- ทดสอบ Servo ให้แน่ใจว่าทำงาน
- ตรวจว่าเป็น Continuous Rotation 360° ไม่ใช่ 180°
- ติด Servo Horn
- ใส่ Servo หนึ่งตัวใน A-B Assembly
- ใส่อีกตัวใน C-D Assembly
จุดสำคัญคือ Servo สองตัว ต้องวางในทิศตรงข้ามกันตามต้นฉบับ โดยสังเกตตำแหน่งสาย Servo ว่าอยู่คนละด้าน
Source ระบุว่าสามารถใช้ Hot Glue หรือ Duct Tape ช่วยยึด Servo ให้แน่นขึ้นได้ แต่เป็น Optional
8–13ประกอบ Body Frame และเชื่อมขากับ Servo
Step 8 — Bottom Frame
ตั้ง Leg Assemblies ขึ้น โดยให้ด้านหลังของ Servo หันเข้าหากัน
ใส่ #6-32 × 3" Machine Screw เข้าไปที่ปลายของชุดขาเพียงฝั่งหนึ่งก่อน จะเลือก A-B หรือ C-D ก็ได้ แต่ไม่ใส่ทั้งสองฝั่งพร้อมกันใน Step นี้
Step 9 — Long Spacer
ใส่ Long Spacer หนึ่งชิ้นลงบน 3" Screw แต่ละตัว
Step 10 — Notched Stick คู่แรก
สอด Notched Stick 2 ชิ้น เข้าไปบน Screw โดย:
- รอยบากต้องอยู่ด้านเดียวกับสาย Servo
- รอยบากหันขึ้น
- จากนั้นเพิ่ม Spacer อีกสองชิ้น
Step 11 — Notched Stick คู่ที่สอง
เพิ่ม Notched Stick คู่ที่สอง โดยวาง Orientation เดียวกับคู่แรก แล้วเพิ่ม Long Spacer คู่สุดท้าย
Step 12 — Attach Other Leg Assembly
สอดชุดขาอีกฝั่ง เข้ากับปลายของ 3" Screw แล้วใช้ #6-32 Nut ยึดเข้าที่
Step 13 — Attach the Servos
ยึด Leg Assembly เข้ากับ Servo Horn ทั้งสองด้าน โดยใช้ Pointed Screw ที่มากับ Servo Horn
14ติด micro:bit, Breakout และ Power
หลัง Mechanical Frame พร้อมแล้ว ขั้นต่อไปคือเชื่อม Servo เข้ากับ micro:bit ผ่าน Breakout Board
ต้นฉบับยังออกแบบ Notch ตรงกลาง Frame ให้สามารถวาง Battery ที่ผู้สร้างใช้ในตัวอย่างได้
ดังนั้นบทความนี้จะไม่กำหนดเองว่า Servo Signal ต้องต่อ P0, P1 หรือ Pin ใด และจะไม่สร้าง Wiring สำหรับ Breakout ที่ Source ไม่ได้ระบุ
หากใช้ Breakout คนละรุ่นกับต้นฉบับ ต้องดู Documentation ของบอร์ดนั้น โดยเฉพาะ:
- Servo Connector Pinout
- External Power Input Range
- Ground arrangement
- วิธีแยก Power ของ Servo จาก micro:bit
MakeCode Logic ทำงานอย่างไร?
ต้นฉบับใช้ Microsoft MakeCode สำหรับควบคุม StickBug และอธิบาย Logic ไว้ง่ายมาก:
Button B → Stop Servos
เหตุผลที่ Servo ต้องหมุนสวนทางกัน เกี่ยวข้องกับการวาง Servo คนละ Orientation บนสองฝั่งของ Robot
จึงไม่มี Code Snippet ในบทความนี้ เพื่อไม่สร้างคำสั่งหรือ Pin ที่ต้นฉบับไม่ได้ระบุ
15เปลี่ยน Robot ให้กลายเป็น Bug ของเรา
หลัง Robot เดินได้แล้ว Project ยังเปิดพื้นที่ให้ผู้เรียน ออกแบบ Character ของตัวเอง
เด็กที่ทดลอง Project ใช้วัสดุอย่าง:
- Model Magic
- Pipe Cleaner
- Googly Eyes
- Paper Craft
Source ยังมี PDF Template สำหรับทำหัวและลำตัวทรงเรขาคณิต
เปิด Bug Templates.pdfเพิ่ม Clay ที่เท้าแล้วเกิดอะไรขึ้น?
Maker-testers ระดับประถม พบจากการทดลองว่า การเติม Sculpey หรือ Modeling Clay ที่เท้าช่วยเรื่อง Traction ของ Robot
โปรเจกต์นี้สอนอะไรเรื่อง STEM และ Bio-inspired Robotics?
Popsicle StickBug ถูกทำขึ้นในบริบทของ CU Boulder Craft Technology Lab และ Institute of Cognitive Science
Design ของ Bug เป็น Discovery Learning Apprenticeship project โดย Zach Majeski และอ้างอิงงานก่อนหน้าด้าน Insect-inspired / Animal-inspired Robotics
นักเรียนที่ทดลอง Project อยู่ในระดับ Grade 3–5 จากหลายโปรแกรมและโรงเรียน
สิ่งที่ Project เปิดโอกาสให้เรียนพร้อมกัน ได้แก่:
- Programming ด้วย micro:bit / MakeCode
- Servo Motor และการหมุน
- Mechanical Linkage
- Friction และ Traction จากการทดลอง
- Prototype Fabrication
- Bio-inspired Design
- Creative Craft / Personalization
ดาวน์โหลด Cut / Etch / Jig / Bug Templates
ไฟล์ต้นฉบับที่ผู้สร้างให้ไว้ สามารถใช้เตรียมชิ้นส่วน และตกแต่ง Project ได้โดยตรง
จุดที่ทำพลาดง่ายก่อนเริ่มประกอบ
| จุดที่ต้องเช็ก | ทำไมสำคัญ? |
|---|---|
| ใช้ Servo 180° แทน Continuous 360° | ไม่ใช่ Servo Type ที่ต้นฉบับกำหนดสำหรับ Mechanism นี้ |
| ประกอบเครื่องหมาย * ลงด้านล่าง | ทิศของชิ้น Linkage จะไม่ตรงตามต้นฉบับ |
| ต่อ Hole #4 เร็วเกินไป | Step 2 ระบุว่ายังไม่ต้อง Join Hole #4 จนถึง Step ถัดไป |
| Snap Chicago Screw ก่อนเช็ก | Fastener ที่ผู้สร้างใช้เป็นแบบ Join แล้วถอดกลับไม่ง่าย |
| วาง Servo สองตัว Orientation เดียวกัน | ต้นฉบับกำหนดให้วางตรงข้ามกัน |
| จ่าย Servo จาก micro:bit On-board Supply อย่างเดียว | Source เตือนว่า Servo สองตัวต้องการ Power มากกว่าที่ On-board Supply ให้ได้ |
| สมมติว่า Breakout ทุกตัวรับ 9V | Source ไม่ได้ยืนยัน Compatibility ของ Breakout ทุกยี่ห้อ |
| เดา Servo Pin จากบทความ | Source ไม่ได้ให้ Pin Mapping |
FAQ: Micro:bit Popsicle StickBug
1. Popsicle StickBug คืออะไร?
เป็น Walking Robot แบบแมลง ที่ใช้ micro:bit, Continuous Rotation Servo 2 ตัว และ Craft Stick สร้างเป็น Mechanical Linkage
2. ใช้ micro:bit V1 ได้ไหม?
ได้ Source ระบุว่าใช้ BBC micro:bit V1 หรือ V2
3. ใช้ Servo กี่ตัว?
2 ตัว โดยต้นฉบับใช้ FS90R หรือ Continuous Rotation Micro Servo รุ่นใกล้เคียง
4. ใช้ Servo 180° แทนได้ไหม?
ต้นฉบับระบุชัดว่า ต้องเป็น Continuous Rotation Servo ไม่ใช่ Standard 180° Servo
5. ต้องมี Laser Cutter ไหม?
ไม่จำเป็น Source ระบุว่าสามารถ Print Cut Template แล้วใช้ Drill และ Dremel ทำรูด้วยมือได้
6. ถ้าจะ Laser Cut ทั้งหมดใช้ไม้อะไร?
Source ยก Basswood หนา 1/16–1/8 นิ้ว เป็นตัวเลือกสำหรับ Laser Cut ทั้ง Project
7. ต้องใช้ Craft Stick กี่ชิ้น?
Jumbo Stick 8 ชิ้น และ Small Stick 12 ชิ้น ตาม Supplies ของต้นฉบับ
8. ใช้แบตเตอรี่ 9V ต่อเข้า micro:bit โดยตรงได้ไหม?
ไม่ควรตีความเช่นนั้น Source ระบุว่าผู้สร้างใช้ 9V Battery พร้อม Barrel Jack ผ่าน Breakout/Power arrangement ของ Project และไม่ได้สอนให้ต่อ 9V เข้าขา micro:bit โดยตรง
9. ทำไมต้องมี External Power สำหรับ Servo?
Source ระบุว่า Servo 2 ตัวต้องการ Power มากกว่า On-board Supply ของ micro:bit
10. Servo ต่อ Pin ไหนของ micro:bit?
Source ไม่ได้ระบุ Pin Mapping จึงต้องตรวจ Tutorial ต้นฉบับ หรือ Documentation ของ Breakout Board ที่ใช้จริง
11. มี MakeCode ให้ Copy ไหม?
Source ที่ให้มาไม่ได้มี Code Block หรือ MakeCode Block Screenshot มีเพียงคำอธิบายว่า Button A ให้ Servo หมุนสวนทางกัน และ Button B หยุด
12. Robot เดินเร็วแค่ไหน?
Source ไม่ได้ระบุ Walking Speed
13. Battery ใช้ได้นานกี่ชั่วโมง?
Source ไม่ได้ระบุ Battery Runtime
14. ทำไมเติม Modeling Clay ที่เท้า?
Maker-testers ในต้นฉบับพบว่า ช่วยเพิ่ม Traction ในการทดลอง แต่ Source ไม่ได้ให้ค่าการยึดเกาะเชิงตัวเลข
15. โปรเจกต์นี้เหมาะกับเด็กไหม?
ต้นฉบับมีการทดลองกับนักเรียน Grade 3–5 และถูกออกแบบในบริบท STEM Education แต่ขั้นตอนที่ใช้ Laser Cutter, Drill หรือ Dremel ควรมีการดูแลด้าน Safety ที่เหมาะสม
สรุป: Robot เดินได้ไม่จำเป็นต้องเริ่มจาก Motor เยอะ ๆ
Popsicle StickBug เป็นตัวอย่างที่ดีของการใช้ Mechanical Design ช่วยลดความซับซ้อนของ Electronics
แทนที่จะติด Motor ให้ทุกขาแยกกัน Project ใช้ Servo เพียง 2 ตัว แล้วปล่อยให้ Craft-stick Linkage กระจายการเคลื่อนไหวไปยังขาหลายชิ้น
สำหรับ Beginner สิ่งที่ได้จึงไม่ใช่แค่ “หุ่นเดินได้หนึ่งตัว” แต่เป็นการเห็นภาพว่า Software และ Mechanics ต้องประสานกันอย่างไร
โปรเจกต์นี้มีหลายขั้น แนะนำอ่านต้นฉบับควบคู่กัน
โดยเฉพาะตอนประกอบ Linkage ควรดูภาพต้นฉบับควบคู่กับหมายเลขบน Craft Stick เพราะ Orientation ของแต่ละชิ้น มีผลต่อการประกอบขั้นต่อไป
อ่าน Tutorial ฉบับเต็มจาก Instructables เปิด StickBug Cut Template เปิด StickBug Jig เปิด Bug Decoration TemplatesReferences / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ
- Instructables — Microbit Bug Robots: Popsicle StickBugs
- Instructables — F26 Stickbug Cut.pdf
- Instructables — F26 Stickbug Etch.pdf
- Instructables — F26 Stickbug Jig.pdf
- Instructables — Bug Templates.pdf
อยากเริ่ม Project micro:bit หรือ Robot ตัวแรก?
Popsicle StickBug แสดงให้เห็นว่า Project Robotics สำหรับ Beginner ไม่จำเป็นต้องเริ่มจากกลไกซับซ้อน แค่เข้าใจ Controller, Servo และ Mechanical Linkage ก็สามารถสร้าง Robot ที่เคลื่อนที่ได้แล้ว
หากกำลังทำ Project micro:bit, Arduino, ESP32 หรือ Robotics สำหรับห้องเรียน สามารถสอบถามทีม Globalbyte เรื่องบอร์ด, Servo และ Maker Accessories ที่เหมาะกับ Project ได้
ต้นฉบับระบุให้ใช้ Continuous Rotation Micro Servo 360° เช่น FS90R หรือรุ่นใกล้เคียง ไม่ใช่ Standard 180° Servo ดังนั้นการเปลี่ยน Servo Type อาจทำให้ Mechanism และ Control ไม่ทำงานตามต้นฉบับ
ผู้สร้างใช้ 9V Battery พร้อม Barrel Jack Connector ผ่าน Breakout/Power arrangement ของ Project ข้อมูลนี้ไม่ใช่คำแนะนำ ให้ต่อ 9V เข้าขา Power ของ micro:bit โดยตรง
Source ระบุว่า Servo 2 ตัว ต้องการ Power มากกว่า On-board Supply ของ micro:bit แต่ Source ไม่ได้ให้ Servo Current, Breakout Regulator Specification หรือ Wiring Diagram สำหรับ Breakout ทุกยี่ห้อ จึงต้องตรวจ Documentation ของบอร์ดที่ใช้จริงก่อนจ่ายไฟ
Source ไม่ได้ระบุ Servo Signal Pin, MakeCode Block, Servo Speed, Pulse Width, Gait Timing, Walking Speed, Battery Runtime, Motor Torque หรือ Payload จึงไม่มีการสร้างค่าดังกล่าวเพิ่มเติมในบทความ
การเพิ่ม Sculpey หรือ Modeling Clay ที่เท้าเป็น Observation จาก Maker-testers ในต้นฉบับ ว่าช่วยเรื่อง Traction ไม่ใช่ผลทดสอบเชิงตัวเลข และ Source ไม่ได้กำหนดปริมาณ Material หรือชนิดพื้นมาตรฐาน
Project นี้มีขั้นตอนที่ใช้ Laser Cutter, Drill, Dremel, Battery และ Servo Motor โดยเฉพาะเมื่อทำร่วมกับเด็ก ควรมีผู้ที่ใช้เครื่องมือเป็นดูแล ปิด Power ก่อนจับหรือปรับ Linkage ใกล้จุดหนีบ และใช้อุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม ตามข้อกำหนดของเครื่องมือแต่ละชนิด
