ตัวอย่างโปรเจค IoT ESP32 - หุ่นยนต์ ESP32: พฤศจิกายน 2017

วันศุกร์ที่ 17 พฤศจิกายน พ.ศ. 2560

ESP32 #7: หุ่นยนต์ควบคุมผ่านอินเตอร์เน็ต DevKitC ESP32

จาก โปรเจค หุ่นยนต์ควบคุมด้วยเว็บบราวเซอร์ นั้น เราจะสามารถสั่งควบคุมหุ่นยนต์ จาก เว็บบราวเซอร์ ผ่านทาง ระบบอินทราเน็ต ที่ใช้ WiFi หรือ วง แลน หรือใช้ เร้าเตอร์ เดียวกัน เท่านั้น

แต่ถ้าจะให้ หุ่นยนต์ สามารถ ควบคุมผ่านอินเตอร์เน็ต ได้ ต้องใช้ แอพ Blynk ในการควบคุม โดยแอพ จะติดต่อ ไอพี ของ เว็บเซิร์ฟเวอร์ ESP32 ได้โดยอัตโนมัติ และ แอพ ยังสามารถควบคุมได้ผ่านอินเตอร์เน็ต เพียงเราเชื่อมต่อ หุ่นยนต์ ESP32 ของเรา เข้ากับ WiFi ส่วนมือถือ แอพ Blynk ที่ใช้ควบคุม จะใช้ WiFi หรือ อินเตอร์เน็ตของมือถือ ก็สามารถใช้ควบคุมได้เช่นกัน

Blynk Application เป็นโปรแกรมบนมือถือที่ทำให้เราสร้างหน้าต่างควบคุมหรือแสดงผลเชื่อมต่อกับพวกไมโครคอนโทรเลอร์(Ardunio, ESP32 , Raspberry Pi) ได้ง่ายๆ และยังสามารถควบคุมผ่าน ทุกที่ ที่สามารถเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ต ได้อีกด้วย

โหมด STA

STA ย่อมาจาก Station เป็นโหมดที่จะใช้ DevKitC ESP32 ไปเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ปล่อยสัญญาณอื่น ๆ เช่น เร้าเตอร์ โทรศัพท์มือถือที่เปิดฮอตสปอต การใช้งานในโหมดนี้นิยมใช้กับงานที่ต้องการเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ต

ในงานด้าน IoT Smart Home และ Smart Farm มักใช้งานในโหมดนี้เพื่อส่งข้อมูลจากเซ็นเซอร์ขึ้นไปบนระบบคลาวด์และใช้โหมดนี้เพื่อเชื่อมต่อกับระบบคลาวด์รับคำสั่งมีสั่งอุปกรณ์ต่าง ๆ ให้ทำงานผ่านอินเตอร์เน็ต

หุ่นยนต์ควบคุมผ่านอินเตอร์เน็ต

หากต้องการใช้งานอินเตอร์เน็ต หรือต้องการให้อุปกรณ์หลาย ๆ ตัวสามารถเข้ามาสื่อสารได้ จำเป็นต้องใช้งานในโหมด STA เพื่อให้ Access Point เป็นอุปกรณ์ตัวกลางในการสื่อสาร

โดยในโปรเจคนี้เราจะสร้างเว็บเซิร์ฟเวอร์ จาก DevKitC ESP32 และ และ สั่งควบคุมหุ่นยนต์ จากมือถือที่ติดตั้ง แอพ Blynk ผ่านทาง ระบบอินเตอร์เน็ต (ทุกที่ ที่สามารถเชื่อมต่อกับ ระบบอินเตอร์เน็ตได้)

### อุปกรณ์ที่ใช้ ###

1 . 4WD Smart Robot Car Chassis Kits

2. DevKitC V2 ESP32 Development Board

3. Micro USB Cable Wire 1m

4. Breadboard 8.5CM x 5.5CM 400 holes // จำนวน 2 ชิ้น

5. Motor Driver Module L298N

6. สกรูหัวกลม+น็อตตัวเมีย ขนาด 3มม ยาว 12มม

7. Jumper 20cm Male to Male

8. Jumper 20cm Female to Male

9. เพาเวอร์สวิตซ์สำหรับเปิดปิด

10. รางถ่าน 18650 แบบ 2 ก้อน

11. ถ่านชาร์จ 18650 Panasonic NCR18650B 3.7v 3400mAh // จำนวน 2 ก้อน

...

โดยการทำโปรเจคมีขั้นตอนดังนี้

1.ติดตั้ง Arduino core for ESP32

ลิงค์การติดตั้ง Arduino core for ESP32

https://robotsiam.blogspot.com/2017/09/arduino-core-for-esp32.html

2.ประกอบหุ่นยนต์ DevKitC ESP32

ลิงค์การประกอบหุ่นยนต์ DevKitC ESP32

https://robotsiam.blogspot.com/2017/11/esp32-4.html

3.ทดสอบการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์

ลิงค์ทดสอบการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์

https://robotsiam.blogspot.com/2017/11/esp32-5-gpio-devkitc.html

4. สร้างแอพ Blynk สำหรับควบคุมหุ่นยนต์ ESP32

ลิงค์การสร้างแอพ Blynk สำหรับควบคุมหุ่นยนต์ ESP32 ผ่าน WiFi

https://robotsiam.blogspot.com/2017/10/blynk-ttgo-esp32.html

5. การติดตั้ง ไลบรารี่ Blynk

ไปที่

http://www.blynk.cc/getting-started/

ดาวน์โหลด ไลบรารี่ Blynk

เปิด โปรแกรม Arduino IDE จากนั้นให้ทำการเพิ่ม ไลบรารี่ Blynk ให้กับ Arduino (IDE) ของเรา

การเพิ่ม ไลบรารี่ Blynk ให้กับ Arduino (IDE) ของเรา ตามรูป

เลือกไฟล์ ไลบรารี่ blynk-library-0.4.8.ZIP ที่เรา ดาวน์โหลดมาอยู่ในคอมพิวเตอร์ของเรา จากนั้นคลิก Open โปรแกรม จะเพิ่ม ไลบรารี่ Blynk เข้าสู่ Arduino (IDE) ของเรา

เมื่อเพิ่มเสร็จแล้วตรวจสอบ จะพบ File -> Eamples -> Blynk

แสดงว่า ไลบรารี่ Blynk ได้เพิ่มเข้าไป ที่ โปรแกรม Arduino IDE แล้ว

6.เขียนโค้ดควบคุมหุ่นยนต์

เชื่อมต่อสาย Micro USB ระหว่าง คอมพิวเตอร์ กับ DevKitC ESP32

เปิด โปรแกรม Arduino IDE ขึ้นมา เขียนโปรแกรม หรือ Sketch ตามโค้ดด้านล่างนี้

ก่อน Upload โปรแกรม มีค่าเฉพาะที่ต้องแก้ไข อยู่ 3 ค่าด้วยกันคือ

6.1. char auth[] = "blynk_key";

เป็นค่าที่เราได้รับจาก ที่ Blynk ส่ง อีเมล ให้เรา ในขั้นตอน สร้างแอพ Blynk สำหรับควบคุมหุ่นยนต์ ESP32

ในตัวอย่างนี้แก้เป็น

char auth[] = "bf9431e24b89442ead921bb8ca5de49c";

6.2. char ssid[] = "wifi_SSID";

แก้เป็น ชื่อ WiFi ที่ต้องการเชื่อมต่อ

6.3. char pass[] = "wifi_password";

แก้เป็น รหัสผ่าน ของWiFiที่ต้องการเชื่อมต่อ

แล้วจึง Upload โค้ดที่แก้ไขแล้ว ไปยัง บอร์ด DevKitC ESP32

/*

Blynk app controlled Robot with DevKitC ESP32.
For more details visit:
https://robotsiam.blogspot.com/2017/11/esp32-7-devkitc-esp32.html

*/

#define BLYNK_PRINT Serial // Comment this out to disable prints and save space
#include <WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <BlynkSimpleEsp32.h>

//pins to drive motors
int MotorLeft[2] = {12, 13};
int MotorRight[2] = {33, 32};

// You should get Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "blynk_key";

// Your WiFi credentials.
// Set password to "" for open networks.
char ssid[] = "wifi_SSID";
char pass[] = "wifi_password";

void setup()
{
Serial.begin(115200);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
MotorInit();
//Serial.print("*Explore Robo Mode Computer: Controlled*\n\r");
//Serial.println("Commands:\n W->Forward \n S->Backwards \n A->Left \n D->Right");
}

void loop()
{

Blynk.run();

}

//Intialize the motor
void MotorInit()
{
int i;
for (i = 0 ; i < 2; i++)
{
pinMode(MotorLeft[i], OUTPUT);
pinMode(MotorRight[i], OUTPUT);
}
}
//Robot Driving Functions
void Robot_Forward()
{
digitalWrite(MotorLeft[0], 0);
digitalWrite(MotorLeft[1], 1);
digitalWrite(MotorRight[0], 1);
digitalWrite(MotorRight[1], 0);
}
void Robot_Backward()
{
digitalWrite(MotorLeft[0], 1);
digitalWrite(MotorLeft[1], 0);
digitalWrite(MotorRight[0], 0);
digitalWrite(MotorRight[1], 1);
}
void Robot_Left()
{
digitalWrite(MotorLeft[0], 1);
digitalWrite(MotorLeft[1], 0);
digitalWrite(MotorRight[0], 1);
digitalWrite(MotorRight[1], 0);
}
void Robot_Right()
{
digitalWrite(MotorLeft[0], 0);
digitalWrite(MotorLeft[1], 1);
digitalWrite(MotorRight[0], 0);
digitalWrite(MotorRight[1], 1);
}

void Robot_Stop()
{
digitalWrite(MotorLeft[0], 0);
digitalWrite(MotorLeft[1], 0);
digitalWrite(MotorRight[0], 0);
digitalWrite(MotorRight[1], 0);
}

BLYNK_WRITE(V1)
{
int value = param.asInt(); // Get value as integer
// Serial.println("Going Forward");
if (value)
{
Robot_Forward();

}
}

BLYNK_WRITE(V2)
{
int value = param.asInt(); // Get value as integer
//Serial.println("Moving Left");
if (value)
{

Robot_Left();
delay(200);
Robot_Stop();
}
}

BLYNK_WRITE(V3)
{
int value = param.asInt(); // Get value as integer
// Serial.println("Going back");
if (value)
{
Robot_Backward();

}
}

BLYNK_WRITE(V4)
{
int value = param.asInt(); // Get value as integer
//Serial.println("Moving Right");
if (value)
{
Robot_Right();
delay(200);
Robot_Stop();

}
}

BLYNK_WRITE(V5)
{
int value = param.asInt(); // Get value as integer
// Serial.println("Braking!!");
if (value)
{
Robot_Stop();
}
}

โค้ดที่แก้ไขแล้ว

ไปที่ Tools -> Board เลือก "ESP32 Dev Module"

ไปที่ Tools -> Port แล้วเลือกพอร์ตที่ปรากฏ (กรณีใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มี COM Port ให้เลือกตัวอื่นที่ไม่ใช่ COM1)

ในตัวอย่างเลือกเป็น "COM12"

ไปที่ Tools -> Upload Speed : เลือกเป็น "115200"

กดปุ่ม

เพื่ออัพโหลด

หากสามารถอัพโหลดโปรแกรมลงบอร์ดได้สำเร็จ จะแสดงคำว่า Done uploading. ที่แถบด้านล่าง

7.ทดสอบการทำงาน

ใสถ่าน แบบ 18650 แรงดันไฟเฉลี่ย 3.7V (3400 mAh) จำนวน 2 ก้อน

เปิดแอพ ควบคุมหุ่นยนต์ Blynk -> ESP32_Robot (ที่สร้างไว้ ในขั้นตอนที่ 4)

เลือกเครื่องหมายสามเหลี่ยม ขวามือ

ทดสอบควบคุม หุ่นยนต์ DevKitC ESP32

แล้ว... ทดสอบการทำงาน

วีดีโอผลลัพธ์ หุ่นยนต์ควบคุมผ่านอินเตอร์เน็ต DevKitC ESP32

วันพุธที่ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2560

ESP32 #6: หุ่นยนต์ควบคุมด้วยเว็บบราวเซอร์

WiFi ถือเป็นหัวใจสำคัญและเป็นจุดเด่นของ ESP32 เลยก็ว่าได้ ด้วยการรวมส่วนของ WiFi มาในชิปพร้อมกับไมโครคอนโทรลเลอร์ทำให้สามารถประหยัดพื้นที่โดยรวมของระบบได้ รวมทั้งทำให้สามารถจัดการเรื่องของพลังงานได้ง่ายมากยิ่งขึ้น นอกจากนี้การใช้งาน โดยมีคุณสมบัติพิเศษคือสามารถเลือกโหมดการใช้งาน WiFi ได้ 3 โหมด คือ โหมด AP (Access Point) โหมด STA (Station) และโหมด AP+STA ซึ่งทั้ง 3 โหมดจะมีการใช้งานที่แตกต่างกันเล็กน้อย โดยในโปรเจคนี้ จะเลือกการใช้งาน ในโหมด STA (Station)

โหมด STA

STA ย่อมาจาก Station เป็นโหมดที่จะใช้ DevKitC ESP32 ไปเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ปล่อยสัญญาณอื่น ๆ เช่น เร้าเตอร์ โทรศัพท์มือถือที่เปิดฮอตสปอต การใช้งานในโหมดนี้นิยมใช้กับงานที่ต้องการเชื่อมต่ออินทราเน็ต หรือมีการสื่อสารกับอุปกรณ์หลาย ๆอย่าง ในวงแลน

ในงานด้าน IoT Smart Home และ Smart Farm มักใช้งานในโหมดนี้เพื่อส่งข้อมูลจากเซ็นเซอร์ขึ้นไปบนระบบคลาวด์และใช้โหมดนี้เพื่อเชื่อมต่อกับระบบคลาวด์รับคำสั่งมีสั่งอุปกรณ์ต่าง ๆ ให้ทำงานผ่านอินทราเน็ต

หุ่นยนต์ควบคุมด้วยเว็บบราวเซอร์

หากต้องการใช้งานอินเตอร์เน็ต-อินทราเน็ต หรือต้องการให้อุปกรณ์หลาย ๆ ตัวสามารถเข้ามาสื่อสารได้ จำเป็นต้องใช้งานในโหมด STA เพื่อให้ Access Point เป็นอุปกรณ์ตัวกลางในการสื่อสาร

โดยในโปรเจคนี้เราจะสร้างเว็บเซิร์ฟเวอร์ จาก DevKitC ESP32 และ และ สั่งควบคุมหุ่นยนต์ จาก เว็บบราวเซอร์ ผ่านทาง ระบบอินทราเน็ต ที่ใช้ WiFi หรือ วง แลน หรือใช้ เร้าเตอร์ เดียวกัน เท่านั้น

### อุปกรณ์ที่ใช้ ###

1 . 4WD Smart Robot Car Chassis Kits

2. DevKitC V2 ESP32 Development Board

3. Micro USB Cable Wire 1m

4. Breadboard 8.5CM x 5.5CM 400 holes // จำนวน 2 ชิ้น

5. Motor Driver Module L298N

6. สกรูหัวกลม+น็อตตัวเมีย ขนาด 3มม ยาว 12มม

7. Jumper 20cm Male to Male

8. Jumper 20cm Female to Male

9. เพาเวอร์สวิตซ์สำหรับเปิดปิด

10. รางถ่าน 18650 แบบ 2 ก้อน

11. ถ่านชาร์จ 18650 Panasonic NCR18650B 3.7v 3400mAh // จำนวน 2 ก้อน

...

โดยการทำโปรเจคมีขั้นตอนดังนี้

1.ติดตั้ง Arduino core for ESP32

ลิงค์การติดตั้ง Arduino core for ESP32

https://robotsiam.blogspot.com/2017/09/arduino-core-for-esp32.html

2.ประกอบหุ่นยนต์ DevKitC ESP32

ลิงค์การประกอบหุ่นยนต์ DevKitC ESP32

https://robotsiam.blogspot.com/2017/11/esp32-4.html

3.ทดสอบการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์

ลิงค์ทดสอบการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์

https://robotsiam.blogspot.com/2017/11/esp32-5-gpio-devkitc.html

4.เขียนโค้ดควบคุมหุ่นยนต์

เชื่อมต่อสาย Micro USB ระหว่าง คอมพิวเตอร์ กับ DevKitC ESP32

เปิด โปรแกรม Arduino IDE ขึ้นมา เขียนโปรแกรม หรือ Sketch ตามโค้ดด้านล่างนี้

/*
Robot with DevKitC ESP32.
For more details visit:
http://www.robotsiam.com

*/

#include <WiFi.h>

const char* ssid = "YOUR_NETWORK_NAME";
const char* password = "YOUR_NETWORK_PASSWORD";

WiFiServer server(80);

// Motor A pins

int pinA2 = 12;
int pinA1 = 13;

//Motor B pins

int pinB2 = 32;
int pinB1 = 33;

void setup()
{
Serial.begin(115200);

pinMode(pinA1, OUTPUT);
pinMode(pinA2, OUTPUT);
pinMode(pinB1, OUTPUT);
pinMode(pinB2, OUTPUT);

delay(10);

// We start by connecting to a WiFi network

Serial.println();
Serial.println();
Serial.print("Connecting to ");
Serial.println(ssid);

WiFi.begin(ssid, password);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}

Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected.");
Serial.println("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());

server.begin();

}

int value = 0;

void loop() {
WiFiClient client = server.available(); // listen for incoming clients

if (client) { // if you get a client,
Serial.println("New Client."); // print a message out the serial port
String currentLine = ""; // make a String to hold incoming data from the client
while (client.connected()) { // loop while the client's connected
if (client.available()) { // if there's bytes to read from the client,
char c = client.read(); // read a byte, then
Serial.write(c); // print it out the serial monitor
if (c == '\n') { // if the byte is a newline character

// if the current line is blank, you got two newline characters in a row.
// that's the end of the client HTTP request, so send a response:
if (currentLine.length() == 0) {
// HTTP headers always start with a response code (e.g. HTTP/1.1 200 OK)
// and a content-type so the client knows what's coming, then a blank line:
client.println("HTTP/1.1 200 OK");
client.println("Content-type:text/html");
client.println();

// the content of the HTTP response follows the header:
client.print("<h1>");
client.print("<br>");
client.print("Click <a href=\"/FORWARD\">FORWARD</a>.<br>");
client.print("<br>");

client.print("Click <a href=\"/BACKWARD\">BACKWARD</a>.<br>");
client.print("<br>");

client.print("Click <a href=\"/TURNLEFT\">TURNLEFT</a>.<br>");
client.print("<br>");

client.print("Click <a href=\"/TURNRIGHT\">TURNRIGHT</a>.<br>");
client.print("<br>");
client.print("</h1>");

// The HTTP response ends with another blank line:
client.println();
// break out of the while loop:
break;
} else { // if you got a newline, then clear currentLine:
currentLine = "";
}
} else if (c != '\r') { // if you got anything else but a carriage return character,
currentLine += c; // add it to the end of the currentLine
}

// Check to see if the client request was "GET /xH" or "GET /xL":
if (currentLine.endsWith("GET /FORWARD")) {
forward(400);
coast(1);
}

if (currentLine.endsWith("GET /BACKWARD")) {
backward(400);
coast(1);
}

if (currentLine.endsWith("GET /TURNLEFT")) {
turnLeft(1000);
forward(10);
coast(1);
}

if (currentLine.endsWith("GET /TURNRIGHT")) {
turnRight(1000);
forward(10);
coast(1);
}

}
}
// close the connection:
client.stop();
Serial.println("Client Disconnected.");
}
}

//ฟังก์ชั่นหลักในการควบคุมมอเตอร์

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);
}

//ฟังก์ชั่นรองในการควบคุมมอเตอร์

//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);
}