คู่มือประกอบหุ่นฐานเซอร์โว

ภาพรวมระบบ

UNO Q มีสมองสองส่วนบนบอร์ดเดียว ฝั่ง MPU (Qualcomm, Linux) รันโมเดลตรวจจับใบหน้าและโปรแกรม Python ฝั่ง MCU (STM32, Zephyr RTOS) สร้างสัญญาณ PWM ให้ servo อย่างแม่นยำ ทั้งสองฝั่งคุยกันผ่าน Bridge RPC ระบบประมวลผลได้ประมาณ 10–15 เฟรมต่อวินาที

หุ่นฐานเดียวกันรองรับทุกภารกิจ สิ่งที่เปลี่ยนตามภารกิจคือโปรแกรมฝั่ง Python

รายการอุปกรณ์ (ต่อ 1 กลุ่ม)

การแบ่งหน้าที่ในกลุ่ม 4–5 คน

ประกอบตัวหุ่น

ทุกขั้นมีลิงก์ไปยังแบบ 3 มิติที่แสดงชิ้นส่วนของขั้นนั้นเลื่อนเข้าที่ หมุนดูได้รอบทิศ

1. 1

   เตรียมตัวถังและติดลูกล้อประคอง

   แคะเศษพลาสติกออกจากรูสกรูและช่องเซอร์โว กดลูกแก้ว Ø16 mm เข้าปลายลูกล้อ แล้วยึดใต้พื้นกล่องด้านหน้าด้วย M3 × 8 สองตัว

   ตรวจ: ลูกแก้วหมุนได้คล่อง ไม่หลุดเมื่อคว่ำ

   ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 1
2. 2

   ยึดเซอร์โวซ้ายและขวา

   สอดเซอร์โวจากด้านในกล่องให้หัวเพลาโผล่ออกช่องข้าง ยึดหูเซอร์โวกับผนังด้วย M3 × 10 และหัวน็อตข้างละ 4 ตัว ตัวขวาหันกลับด้านกับตัวซ้าย ซึ่งเป็นเรื่องปกติ

   ตรวจ: แกนเพลาสองข้างอยู่แนวเดียวกัน ทำเครื่องหมายว่าตัวไหนซ้าย ตัวไหนขวา

   ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 2
3. 3

   ใส่ล้อ

   ยึดแป้นกลมของเซอร์โวในหลุมกลางล้อ สวมเข้ากับเพลาแล้วขันสกรูกลางล้อ คาดยางโอริงที่ร่องล้อ

   ตรวจ: หมุนล้อด้วยมือแล้วไม่แกว่งและไม่เสียดสีตัวถัง

   ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 3
4. 4

   ใส่อัลตราโซนิก

   เสียบบอร์ด HC-SR04 ลงรางด้านในผนังหน้า ให้ตัวรับ-ส่งคลื่นทั้งสองโผล่ออกรูหน้ารถ ขาต่อสายหันลง

   ตรวจ: บอร์ดตั้งตรง ไม่เอียง และตัวรับ-ส่งคลื่นไม่ถูกผนังบัง

   ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 4
5. 5

   วางรางถ่าน ตัวแปลงไฟ และสวิตช์

   วางรางถ่าน 2 × 18650 กลางพื้นระหว่างเซอร์โว รัดด้วยสายตีนตุ๊กแก ยึดตัวแปลงไฟ 5 V ที่รูพื้นด้านหน้าขวา ใส่สวิตช์ที่ผนังหลัง ปรับตัวแปลงไฟให้ได้ 5.0–5.2 V ด้วยมัลติมิเตอร์ก่อนต่อเซอร์โว

   ตรวจ: ยังไม่ใส่ถ่าน สวิตช์อยู่ตำแหน่งปิด

   ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 5
6. 6

   ร้อยสายและปิดฝาบน

   ร้อยสายเซอร์โวและสายไฟจากตัวแปลงไฟขึ้นทางช่องกลางฝา ร้อยสายอัลตราโซนิกขึ้นทางช่องหน้า แล้วสวมฝาและขันสกรูมุม 4 ตัว

   ตรวจ: สายไม่ถูกหนีบระหว่างฝากับตัวถัง

   ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 6
7. 7

   ติดตั้ง Arduino UNO Q

   ยึดบอร์ดบนเสารอง M3 ที่ฝาด้านหลัง ให้พอร์ต USB-C หันไปด้านหลัง

   ตรวจ: ใต้บอร์ดไม่มีโลหะหรือสายเปลือยแตะ

   ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 7
8. 8

   ติดเบรดบอร์ดและตัวเก็บประจุ

   ติดเบรดบอร์ดด้านหน้าฝา เสียบตัวเก็บประจุ 470 µF คร่อมราง 5V กับ GND โดยขายาว (+) อยู่ราง 5V

   ตรวจ: ขั้วตัวเก็บประจุถูกต้อง เพราะถ้ากลับขั้วอาจบวมหรือแตก

   ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 8
9. 9

   ติดแผ่นยึดกล้องและกล้อง

   ขันแผ่นยึดกล้องกับผนังหน้าด้วย M3 × 8 สี่ตัว หนีบกล้อง C270 ที่ขอบบนแผ่น หันเลนส์ตรงไปด้านหน้า ร้อยสาย USB ผ่านช่องหน้าฝาไปที่ hub ของบอร์ด

   ตรวจ: กล้องไม่เอียงซ้าย-ขวา เพราะจะทำให้ค่าตำแหน่งในภาพเพี้ยน

   ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 9
10. 10

    ต่อสายทั้งหมด

    ต่อตามผังในหัวข้อที่ 4 แล้วให้ครูเซ็นเช็กลิสต์ก่อนใส่ถ่านและเปิดสวิตช์

    ทดสอบ: ส่งคำสั่ง T ล้อต้องเดินหน้า ถอย หมุนซ้าย หมุนขวา แล้วหยุด

    ดูแบบ 3 มิติ ขั้นที่ 10

ผังต่อสาย

เซอร์โวขวาติดตั้งกลับด้านกับตัวซ้าย ไม่ต้องสลับสาย robot_base_servo.ino ตั้ง INVERT_R = true และกลับทิศให้ ส่วนไฟเซอร์โวมาจากตัวแปลงไฟ 5 V ไม่ใช่ขา 5V ของบอร์ด เพราะกระแสกระชากของเซอร์โวสองตัวรวมกันได้ถึงราว 1.8 A

ติดตั้งซอฟต์แวร์ App Lab

1. เปิด Arduino App Lab เวอร์ชัน 0.6 ขึ้นไป และเชื่อมต่อ UNO Q
2. สร้างแอปใหม่ หรือนำเข้าไฟล์จาก GitHub ของโปรเจกต์
3. ตรวจไฟล์ app.yaml ว่าเลือก brick และโมเดลถูกต้อง
4. ตรวจไลบรารีใน sketch/sketch.yaml: Arduino_RouterBridge, Servo, MsgPack
5. กด Run: App Lab จะคอมไพล์ sketch แฟลชลง MCU แล้วเริ่ม main.py
6. ดู log บรรทัด sample_detections ต้องเห็น label "face" และค่า bounding box ที่สมเหตุสมผล
7. เปิด Web UI ที่ http://<IP ของ UNO Q>:7000 ต้องเห็นภาพจากกล้องและรายการ detection

name: Detect and follow robocar
bricks:
- arduino:video_object_detection:
    model: face-detection
- arduino:web_ui: {}

detect-and-follow-robocar/
├── app.yaml          # เลือก brick และโมเดล
├── python/main.py    # MPU: ตรวจจับ + ตัวควบคุมการเลี้ยว
├── sketch/sketch.ino # MCU: PWM ให้ servo
└── assets/           # Web UI

ทดสอบมอเตอร์

1. วางหุ่นบนกล่องให้ล้อลอยพ้นโต๊ะ
2. ส่งคำสั่ง drive("T") จาก Python (หรือกด Motor Test ใน Web UI ของภารกิจใบหน้า): ล้อต้องเดินหน้า ถอย หมุนซ้าย หมุนขวา แล้วหยุด
3. หากล้อยังหมุนช้าๆ ตอนสั่ง S ให้ปรับค่า TRIM_L / TRIM_R ใน robot_base_servo.ino (หรือหมุนสกรูปรับบนตัวเซอร์โว ถ้ามี) จนล้อหยุดสนิท ทดลองหาค่าก่อนได้ในแท็บ "ขับด้วยคำสั่ง" ของแบบ 3 มิติ
4. หากไม่หมุนเลย ตรวจแรงดันขาออกตัวแปลงไฟ (5.0–5.2 V) ราง 5V/GND สาย GND ร่วม และสายสัญญาณที่ D9/D10

ปรับจูนค่า

main.py แปลงตำแหน่งกลางกรอบใบหน้าเป็นคำสั่งเลี้ยวตามลำดับนี้

heading_error = (target_cx - 0.5) * 2.0          # −1 (ซ้ายสุด) … +1 (ขวาสุด)
if abs(heading_error) < CENTER_DEADBAND: heading_error = 0
shaped = copysign(abs(heading_error) ** STEER_CURVE, heading_error)
turn   = clamp(STEER_SIGN * STEER_GAIN * shaped, -MAX_TURN_SPEED, MAX_TURN_SPEED)
left_us  = 1500 + turn * 500
right_us = 1500 - turn * 500

ขั้นตอน: เริ่มจากค่าเริ่มต้น เพิ่ม STEER_GAIN ใน Web UI จนหุ่นหันเข้ากลางได้นุ่มนวล ถ้าส่ายซ้าย-ขวาให้ลดลง ได้ค่าที่ดีแล้วจึงแก้ค่าเริ่มต้นใน main.py

แก้ปัญหาเบื้องต้น

โค้ดตัวอย่าง

ไฟล์อยู่ในโฟลเดอร์ code-examples-face ตรวจโค้ดตามเอกสารแล้ว แต่ยังไม่ได้รันบนบอร์ด UNO Q จริง ไฟล์ .py ที่เป็นตรรกะจำลองรันบนคอมพิวเตอร์ได้

ฉบับเต็มที่มี Web UI ปรับค่าได้ ใช้ python/main.py จาก GitHub ของโปรเจกต์ต้นฉบับ ซึ่งใช้ sketch เดียวกันนี้ได้