สร้างหุ่นยนต์ทำอาหารด้วยตัวเอง!

① เริ่มจากของใกล้ตัว

• กระทะ + เตาก๊าซแบบพกพา (หาซื้อได้ตามศูนย์เครื่องใช้ไฟฟ้า)
• โครงอลูมิเนียม (สั่งจาก NIC Autotech)
• ควบคุมด้วย Arduino ตัวเก่งที่เราคุ้นเคย

② นำทุกอย่างมาประกอบร่างกันให้กลายเป็นหุ่นยนต์ทำอาหารสุดเท่

③ คราวนี้มาลองใช้หุ่นยนต์ของเราหุงข้าวกัน!

● ตัวอย่างการทำงาน

มีวิดีโออธิบายการทำงานแบบละเอียดเลย (ภาษาญี่ปุ่นแต่มีซับอังกฤษให้)

● หลักการทำงานแบบคร่าวๆ

• ควบคุมไฟเตาก๊าซด้วย Arduino
• ใช้กระทะทำอาหารแบบกึ่งอัตโนมัติ (คราวนี้ลองหุงข้าว)
• ควบคุมระดับไฟโดยแบ่งเป็น จุดติด / ไฟกลาง / ไฟอ่อน / ปิดไฟ ตามเวลาที่ตั้งไว้
• ไม่ต้องดัดแปลงเตา แค่เพิ่มกลไกหมุนและจุดติดไฟจากด้านนอกที่มือจับ
• อ่านตำแหน่งการหมุนของมือจับด้วยตัวต้านทานปรับค่าได้ (Variable Resistor)
• ใช้ถ่านแห้ง 9V (เลี่ยงแบตลิเธียมเพราะเกี่ยวข้องกับไฟ)
• ของทุกอย่างหาซื้อได้ตามศูนย์เครื่องใช้ไฟฟ้า ไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ

● กลไกการทำงาน

โครงหลักเป็นแบบนี้

• โครงอลูมิเนียมจาก NIC Autotech
• ชิ้นส่วนต่อมุมพิมพ์จากเครื่อง 3D Printer เพื่อลดต้นทุน

กล่องเกียร์: มอเตอร์ ~ ตัวต้านทานปรับค่า

กล่องเกียร์: ตัวต้านทานปรับค่า ~ มือจับเตา

• ตัวต้านทานปรับค่ากับมือจับเตาอยู่ในแกนเดียวกัน
• ตัวต้านทานปรับค่าหาซื้อได้ที่ Akizuki Denshi
• อ่านตำแหน่งการหมุนเพื่อปรับระดับไฟได้แล้ววว!

● วงจรไฟฟ้า

ใช้มอเตอร์ไดรเวอร์รุ่น MDD3A ที่มีแทคต์สวิตช์ในตัว

• แม้จะไม่ต่อกับ Arduino แต่ถ้ามีไฟเลี้ยง ก็กดแทคต์สวิตช์เพื่อควบคุมมอเตอร์ได้
• ใช้สำหรับทดสอบการปรับไฟก่อนเริ่มทำงานจริง
• ถ้าเตามีปัญหา ให้ปิด Arduino แล้วกดสวิตช์ที่มอเตอร์ไดรเวอร์
• จะได้หมุนมือจับเตาไปที่ตำแหน่งปิดได้ (ถ้าสายไฟยังไม่ขาด... 555+)

● แนวคิดการเขียนโปรแกรม

หลักการปรับไฟสำหรับอาหารทั่วไปคือ:

1. ปรับมือจับ/คันโยกให้ได้ไฟที่ต้องการ
2. ตั้งเวลาทำอาหารด้วยไฟกลาง ~ นาที
3. นับเวลา 0 วินาทีตั้งแต่ปรับไฟเสร็จ

ในโค้ดนี้ เราจะให้ Arduino นับ 0 วินาทีตอนกดสวิตช์เริ่มทำงาน โปรแกรมจะจดจำเวลาที่มือจับอยู่ตำแหน่งต่างๆ แล้วคำนวณหาความต่างเวลา เพื่อหาว่าต้องใช้ไฟกลางและไฟอ่อนนานแค่ไหน แล้วจึงตัดสินใจและควบคุมการทำงานต่อไป

จัดไปวัยรุ่น! ลองทำดูแล้วส่งผลงานมาให้พี่ดูบ้างนะ สู้งานนะน้อง!

Culinary Engineering: เตาแก๊สอัตโนมัติ

คำเตือน: ระวังให้มาก! การใช้หุ่นยนต์ DIY ควบคุมอุปกรณ์แก๊ส มีความเสี่ยงสูงเรื่องไฟไหม้และระเบิด อย่าทิ้งให้มันทำงานตามลำพังเด็ดขาด

เตาแก๊สอัตโนมัติ นี้คือการแสดงพลังของวิศวกรรมเครื่องกลผสมกับระบบควบคุมวงจรปิด (Closed-loop control) แทนที่จะใช้รีเลย์ไฟฟ้าแบบน่าเบื่อ เราจะสร้าง "มือหุ่นยนต์" ขึ้นมาควบคุมอุปกรณ์ในครัวแบบอนาล็อกด้วยซะเลย

ระบบกลไกแรงบิดสูง (High Torque Mechanical Interface)

เซอร์โวมอเตอร์ธรรมดาแรงไม่พอหมุนปุ่มเตาแก๊สแน่นอน เราต้องใช้ Stepper Motor ขนาด NEMA 17 หรือ NEMA 23 หรือไม่ก็เซอร์โวเกียร์โลหะแรงบิดสูงตัวเบิ้มๆ (เช่น MG996R หรือดีกว่านั้น)

1. ตัวยึด (The Mount): ต้องพิมพ์ 3D หรือขึ้นชิ้นส่วนให้ได้วงเล็บยึดที่จับปุ่มเตาแก๊สได้พอดีเป๊ะ ตามที่เห็นในรูปกล่องเกียร์และส่วนต่อประสาน
2. การรับรู้ค่ากลับ (The Feedback): ใช้โพรบวัดอุณหภูมิแบบกันน้ำ เกรดอาหาร (DS18B20) จุ่มลงไป ในหม้อ ข้าวและน้ำโดยตรง

ระบบควบคุมวงจรปิด (Closed Loop Boiling Control)

1. สถานะที่ 1 (ไฟแรง): Arduino อ่านค่าได้ 22°C (เย็น) สั่งให้ Stepper Motor หมุนปุ่มแก๊สไปที่ตำแหน่ง "Max"
2. สถานะที่ 2 (เดือด): เมื่อน้ำร้อนถึง 100°C (จุดเดือด) Arduino จะสั่งให้ Stepper หมุนปุ่มกลับมาที่ตำแหน่ง "ไฟอ่อน/Simmer" ที่เราตั้งค่าไว้เป๊ะๆ
3. สถานะที่ 3 (เสร็จสิ้น): ระบบจะเริ่มนับเวลาถอยหลัง 15 นาทีในซอฟต์แวร์ พอนับถึง 0 (ข้าวสุก) มันจะหมุนปุ่มไปที่ตำแหน่ง "ปิด/OFF" และส่งเสียงบัซเซอร์

โปรเจกต์นี้พิสูจน์แล้วว่าไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถดัดแปลงให้ควบคุมวัตถุทางกายภาพได้ทุกอย่าง ไม่ว่ามันจะ manual ขนาดไหนก็ตาม!

●วิธีใช้

① ตั้งกระทะ ② ตักข้าวสารครึ่งถ้วย ③ เติมน้ำ 130cc ลงในกระทะ ④ เปิดสวิตช์แหล่งจ่ายไฟ ⑤ เปิดสวิตช์ Arduino ⑥ เปิดสวิตช์เริ่มทำอาหาร

มีคำถามอะไรก็ถามรุ่นพี่มาได้เลยนะน้อง! อย่าลืมคอมเมนต์ไว้ด้านล่างด้วยล่ะ สู้งานนะ!