ก่อนอื่น จะกล่าวถึง ภาพโดยรวมของหุ่นยนต์ โดยจะประกอบไปกับการสร้างหุ่นยนต์  เดินตามเส้น  และทริกในการสร้างหุ่นยนต์ อีกมากมาย รวมไปถึง หลักการทำงานของภาคต่าง ๆ ในตัวหุ่นยนต์ และ รายละเอียดของภาคเซนเซอร์  มีวงจรอย่างง่าย ๆ ให้เลือกใช้  พร้อมกับแนะนำทริก ในการเลือกใช้ให้ตรงกับงานที่เราต้องการ ลองศึกษากันดูนะครับ จะได้รู้ว่า หุ่นยนต์ ไม่ยากอย่างที่คิดนะครับ 

เราจะมาดูหลักการโดยรวมของหุ่นยนต์ กันก่อนนะครับ เพื่อให้ง่ายต่อการเข้าใจและ มีความคิดสร้างสรรค์ เป็นของตัวเอง    

หลักการโดยรวมของการสร้างหุ่นยนต์

รูปที่ 1  บล็อกไดอะแกรมของหุ่นยนต์

ภาคเซนเซอร์

            เป็นภาคที่สำคัญในการตรวจจับหาสถานะต่าง ๆ และตำแหน่งของตัวเอง  โดยใช้วัสดุอื่น  อ้างอิงในการตรวจจับ เช่น วัตถุต่าง ๆ  เหล็ก พลาสติก หรือ สีต่าง ๆ โดยเราจะเลือก เซนเซอร์ ที่ใช้งานต่างกันตามต้องการ เช่น ในหุ่นยนต์ส่วนใหญ่ จะมีเซนเซอร์ ตรวจจับวัตถุ หรือสิ่งกีดขวางต่าง ๆ โดยจะเลือกใช้ตามความเหมาะสม เช่น อัลตราโซนิค  อินฟราเรต เป็นต้น เพื่อให้ภาคคอนโทรนรับรู้สถานภาพของตัวเอง และจัดการกับสิ่งที่ ตรวจเจอ ที่ใช้กันบ่อยในหุ่นยนต์ เพื่อกำหนดทิศทางการเดินของหุ่น ที่รู้จักกันในนาม หุ่นยนต์เดินตามเส้น (Guide Line) โดย การเซนเซอร์ สี ขาวกับสีดำ โดยใช้หลักการสะท้อนแสงนั้นเอง ในปัจจุบันการเซนเซอร์ก็จะมีวงจรให้เราเลือกใช้มากมาย ก็สามารถที่จะเลือกใช้ได้ตามความเหมาะสม  หลังจากเซนเซอร์ตรวจสอบแล้ว ก็จะส่งสัญญาณไปยังภาค  คอนโทรน เพื่อประมวลผล จะสังเกตว่า ภาคเซนเซอร์จะมีเอาพุต เป็น 0 (0 V.)   และ  1  (5 V.) ในระบบดิจิตอลเพื่อให้ รองรับกันกับภาคคอนโทรนนั่นเอง

 ภาคคอนโทรน

            ภาคนี้เป็นหัวในหลักของหุ่นยนต์ เพราะเป็นตัวประมวลผลและสั่งการ เราสามารถที่จะทำให้หุ่นของเรามีสมองสามารถคิด และตัดสินใจ ควบคุม รักษาสภาพตัวเอง  และทำงานต่าง ๆ ตามที่ออกแบบไว้ เองได้ โดยใช้การรับรู้จากภาค เซนเซอร์ นั้นเอง เมื่อประมวลผลแล้วก็จะส่งไปควบคุมอุปกรณ์ เมคคานิค ต่าง ๆ ด้วยสัญญาณดิจิตอล โดยความสามารถที่จะคิดและตัดสินใจเราจะเป็นคนตั้งเงื่อนไขให้แก่มัน หรือ การเขียนโปรแกรมนั้นเอง เช่น ถ้า  เซนเซอร์ ตรวจเจอวัตถุให้เข้าชน ถ้าตรวจเจอเส้นสีขาวให้ถอยหลัง เป็นต้น ขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบของเรา  โดยในปัจจุบันมีตัวคอนโทรนให้เลือกมากมายแต่ สำหรับหุ่นยนต์ทั่วไปจะมีขั้นตอนการประมวลผลน้อย ไม่ยุ่งยากซับซ้อนมากนัก เราจึงนิยมใช้ ไมโครคอนโทรนเลอร์  เช่น PIC  MCS-51 AVR เป็นต้น แต่สำหรับหุ่นยนต์ที่มาการประมวลผลมาก ซับซ้อน เช่นหุ่นที่ใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรม ก็จะใช้คอนโทรนตัวที่มีความสามารถเพิ่มขึ้น เช่น PLC  หรือเครื่อง PC โดยจะมีข้อเสียเปรียบและได้เปรียบแตกต่างกันไป เช่น หน่วยความจำ  ความสามารถในการประมวลผล ความเร็วในการประมวลผล  ความยากง่ายในการเขียนโปรแกรม  หรือเนื้อที่ในการติดตั้ง ก็ควรจะเลือกใช้ให้เหมาะสมกับงาน

ภาคไดรเวอร์

            เนื่องจากภาคคอนโทรนจะส่ง เอาพุต เพื่อไปควมคุม เมคคานิค ในระบบสัญญาณ ดิจิตอลซึ่งมีแรงดันและกระแสน้อย ไม่เพียงพอที่จะขับเมคคานิคได้โดยตรง จึงจำเป็นต้องผ่านไดรเวอร์เมื่อขยายสัญญาณในการขับ ในปัจจุบันมีวงจรไดรเวอร์ให้เราเลือกมากมายเหมือนกัน เช่น ไอซี ไดรมอเตอร์  วงจรขับโดยรีเลย์ วงจรขับโดยทรานซิสเตอร์ หรือวงจรขับโดยใช้การเชื่อมโดยทางแสง แต่ละวงจรก็จะมีข้อได้เปรียบเสียเปรียบต่างกัน ก็ควรเลือกใช้ให้เหมาะสมกับงาน

ภาคเมคคานิค

            เป็นภาคที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า เป็นพลังงานกล ไปควบคุม ระบบการทำงานของหุ่น เช่น การเดิน การจับ การยก เป็นต้น  ที่ใช้งานโดยทั่วไปก็มี มอเตอร์ชนิดต่าง ๆ  ไฮโดรลิค นิวเมติกส์ เป็นต้น ซึ่งจะมีการใช้งานที่แตกต่างกันไปก็ ควรเลือกใช้ให้เหมาะสมกับงาน

ภาคจ่ายไฟ

            ส่วนใหญ่ในหุ่นยนต์ ทั่วไปจะมีแหล่งจ่ายไฟอย่าง 2 ชุดใหญ่ ๆ ด้วยกัน คือ ภาคจ่ายไฟให้กับภาคคอนโทรน  (5 V.) และภาคจ่ายไฟให้กับเมคคานิค (แล้วแต่สเป็กของเมคคานิคที่ใช้) ในภาคนี้จะเป็นภาคสำคัญอีกภาคหนึ่งที่จะทำให้ ระบบของเรา มีความทนต่อการรบกวนต่าง ๆ ถ้าเราออกแบบภาคจ่ายไฟไม่ดีแล้ว จะทำให้วงจรของเรา ถูกรบกวนจากสัญญาณต่าง ๆ ได้ง่าย

            เมื่อเรารู้หลักการของหุ่นยนต์แล้วเราก็จะมีความคิดออกแบบหุ่นยนต์ของเราเองกันบ้างแล้ว แต่ข้อที่ควรคำนึงถึงในการออกแบบ ก็คือ ทั้ง 5 ภาคที่กล่าวมาข้างต้น คือ ภาคเซนเซอร์ ภาคคอนโทรน ภาคไดรเวอร์ ภาคเมคคานิค และภาคจ่ายไฟ ทั้งหมดต้องทำงานที่สอดคล้องกันหุ่นของเราถึงจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนรายละเอียดไม่ว่าจะเป็น วงจร ข้อได้เปรียบเสียเปรียบ การนำไปใช้งาน การออกแบบ หรือการเขียนโปรแกรม จะขอกล่าวที่ละตอนแต่ที่กล่าวมาเป็นภาพโดยรวม เพื่อให้เป็นแนวคิดกันก่อน เพราะถ้ายังไม่รู้หลักการ ก็จะเป็นการเข้าใจยากในการทำหุ่นยนต์ ส่วนรายละเอียดของภาคต่าง ๆ จะขอกล่าวที่ละตอนต่อไป 

                ก่อนที่เราจะลงมือทดลอง และประดิษฐ์ กันเราควรจะเตรียมอุปกรณ์ให้พร้อม เช่น หัวแร้ง ตะกั่ว คีม ที่ดูดตะกั่ว สายไฟ เล็ก  แผ่นลายทองแดง และที่ขาดไม่ได้คือ มิเตอร์ และอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ ตามรายการ  สุดท้ายคือ ภาคจ่ายไฟ