รีวิว: หุ่นยนต์สุนัขแสนรู้ CM4 XGO-Lite มาพร้อมด้วยแขนกลและปัญญาประดิษฐ์

หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite เป็นหุ่นยนต์เพื่อการเรียนรู้การเขียนโปรแกรมโดยในรุ่นนี้มีแขนกลหุ่นยนต์แบบ 3 ข้อต่อ และมือจับหุ่นยนต์ติดตั้งที่บริเวณด้านหลัง สามารถหยิบจับวัตถุที่มีขนาดเบาได้ มีโมดูล Raspberry Pi CM4 บริเวณด้านหน้ามีกล้องและหน้าจอ LCD เพื่อใช้งานการประมวลผลด้าน AI และ Computer Vision มีเซอร์โวมอเตอร์เป็นตัวขับเคลื่อนข้อต่อขาแต่ละข้างโดยมีความสามารถ  Feedback  องศาของมุมกลับมาได้อีกด้วย ทำให้สามารถรับรู้การเคลื่อนไหวรอบทิศทางของตัวหุ่นยนต์ ในหุ่นยนต์ชุดนี้มีเซนเซอร์ตรวจจับความเอียง 6 แกน เพื่อการเดินและการเคลื่อนไหวเป็นไปได้อย่างมั่นคง หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite รองรับการเขียนโปรแกรมแบบ Blockly, Python และ ROS ได้ด้วย

ความสามารถหลักของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite

• เซอร์โวมีฟังก์ชันอ่านค่ามุมได้ทำให้ช่วยให้จดจำตำแหน่งของแต่ละแกนข้อต่อ ซึ่งสามารถใช้สำหรับเรียนรู้จดจำของการเขียนโปรแกรมได้
• สามารถรับรู้ถึงการเคลื่อนไหวรอบทิศทาง ด้วยเซนเซอร์วัดความเอียง 6 แกน ทำให้สามารถเดินได้หลากหลายพื้นที่ โดยมี Gyro ในตัวเพื่อรักษาสมดุลระหว่างการเดิน
• สามารถการเขียนโปรแกรมการประมวลผล Image Processing เช่น การตรวจจับใบหน้า การจำแนกวัตถุ  และโปรแกรมด้านปัญญาประดิษฐ์ (AI)  เช่น การมองเห็นเครื่อง การจดจำใบหน้า การรู้จำเสียง การทำโมเดลต่างๆ ฯลฯ
• มีแขนกลและ มือจับที่สามารถเปิดได้กว้างตั้งแต่ 2.5 ซม. ถึง 5.5 ซม. ทำให้หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite  สามารถจับ ยก วาง และลากสิ่งของได้หลากหลาย

ส่วนประกอบของหุ่นยนต์

โครงสร้างหลักของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite เป็นอลูมิเนียมอัลลอยด์ ฝาครอบด้านหน้าของหุ่นยนต์ ฝาปิดด้านหลังและฝาครอบด้านล่าง ขาแต่ละข้างใช้เซอร์โว 3 ตัว ได้แก่ ข้อต่อข้อศอก ไหล่ และสะโพก โดยเซอร์โวมอเตอร์ของข้อต่อทั้งสามตัวจะยึดติดกับชิ้นส่วนโครงสร้างอลูมิเนียมของโครงสร้าง ในส่วนของโมดูล AI มีฝาครอบติดตั้งอยู่บริเวณด้านหน้าของหุ่นยนต์ และทำการเชื่อมต่อกับบอร์ดหลักที่อยู่ภายในตัวหุ่นยนต์ด้วยสายเชื่อมต่อพอร์ตอนุกรมของโมดูล AI ในส่วนสวิตช์เปิด-ปิดหุ่นยนต์อยู่บริเวณบนฝาหลังของหุ่นยนต์จะทำการเชื่อมต่อกับบอร์ดหลัก โดยสวิตช์เป็นแบบกดติด-กดดับ และเมื่อกดปิดสวิตซ์ หุ่นยนต์จะปิดตัวลองหลังจากผ่านไป 3~4 วินาที ในส่วนแบตเตอรี่ที่ใช้เป็นถ่านชนิด 18650 จำนวน 2 ก้อนติดอยู่บริเวณภายในตัวหุ่นยนต์

รายละเอียดของหุ่นยนต์

ในชุดหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite ใช้โมดูล ESP32 เป็นส่วนประมวลผลหลักเพราะมีการใช้ Wi-Fi และ Bluetooth ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานที่สูงแต่ใช้พลังงานต่ำ จึงทำให้สามารถใช้ชุดหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite ได้เป็นเวลานาน โดยใช้ชิปประมวลผล ESP32 จาก Espressif Systems ในบอร์ดไดรเวอร์ของ CM4 XGO-Lite ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite มีประสิทธิภาพการทำงานสูงขึ้นไปอีกเมื่อใช้งานร่วมกับบอร์ด CM4 ของ Rasberry pi

กล่องบรรจุภัณฑ์ของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite เป็นกล่องแบบกระเป๋าอลูมิเนียมมีมือจับเพื่อพกพาสะดวกและภายในมีโฟมตัดเข้ารูปกับตัวหุ่นยนต์พอดีทำให้อุปกรณ์ภายในไม่ได้รับความเสียหายระหว่างการเดินทาง

อุปกรณ์ในชุด

• ชุดหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite จำนวน 1 ชุด
• อแดปเตอร์ชาร์จแบต จำนวน 1 ตัว
• สาย HDMI to Micro HDMI จำนวน 1 เส้น
• USB Hub Type-C จำนวน 1 เส้น
• ลูกบอลสีและลูกบาศ์กสี  จำนวน 1 ชุด
• ไขควง จำนวน 1 ชุด
• คู่มือหุ่นยนต์จำนวน 1 เล่ม
• ชุดน๊อตสกรู จำนวน 1 ชุด

คุณสมบัติของ Servo Motor ที่ใช้ในการเคลื่อนไหว

หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite ใช้เซอร์โวเฟืองโลหะ ใช้กำลังไฟที่ 4.8 – 7.4 โวลล์ มีแรงบิด 2.3 กิโลกรัม เป็นเซอร์โวเชื่อมต่อแบบอนุกรม TTL สองแกน หมุนได้ 300 องศา เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญ ที่ทำให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ได้อย่างแม่นยำ รวมถึงการใช้นำไปใช้งานกับชุดแขนกลด้วย

Model: Bus serial servo

• Output torque: 2.3KG•CM
• Speed (S/60°): 0.1 S/60°
• Working voltage range: 4.8V～7.4V
• Working temperature: -20℃～+60℃
• Angle range: 0-300°
• Weight: 13±1g
• Motor Type: Iron Core

โปรแกรมที่ใช้พัฒนา

หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite สามารถพัฒนาได้หลายภาษาไม่ว่าจะเป็น Blockly , Python , Ros อีกทั้งยังสามารถใช้โมดูลด้าน AI ต่างๆ เช่น Keras, OpenCV, Tensorflow อีกทั้งยังพัฒนาไปยังแพลตฟอร์มอื่นๆ ได้เช่น Raspberry pi, micro:bit, Pico:ed ได้อีกด้วย

โมดูลปัญญาประดิษฐ์ (Ai Module)

หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite ใช้โมดูล AI เทคโนโลยีของ Raspberry Pi CM4 ที่มาพร้อมกับหน้าจอสี IPS ขนาด 2.0 นิ้ว และ ปุ่มตั้งโปรแกรม 4 ปุ่ม มีกล้องความละเอียด 5 ล้านพิกเซล มีไมโครโฟนแบบดิจิทัล และ ลำโพงอยู่ภายใน โดย AI ที่ติดตั้งอยู่ภายในตัวหุ่นยนต์มีความสามารถในการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับหุ่นยนต์ โดยสามารถรับรู้ถึงการจดจำรูปภาพ การตรวจจับใบหน้า การเรียนรู้จดจำคำพูด และฟังก์ชันอื่นๆ เพื่อช่วยให้ผู้พัฒนาได้เรียนรู้ด้าน AI

รายละเอียดของ Ai Module

• Broadcom BCM2711 Quad Core Cortex A72 1.5GHz (ARM v8) 64-bit CPU
• Support H.265 (HEVC) (up to 4Kp60 decoding), H.264 (up to 1080p60 decoding, 1080p30 encoding)
• OpenGL ES 3.0 graphics
• 4 programmable keys
• Micro HDMI video output interface
• Type-C USB interface
• PH2.0 4PIN serial communication and power interface

วิธีการใช้งานปุ่มของหน้าจอ

โดยปุ่มจะถูกติดตั้งบนโมดูล AI จะมีทั้งหมด 4 ปุ่มโดยการทำงานมีดังนี้ตามรูป

• ปุ่ม A คือเลื่อนไปทางซ้าย
• ปุ่ม B คือเลื่อนไปทางขวา
• ปุ่ม C คือยกเลิกหรือออกจากโปรแกรม
• ปุ่ม D คือปุ่มยืนยัน

การบังคับหุ่นยนต์ผ่านโทรศัพท์มือถือ

การควบคุมหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite ผ่านโทรศัพท์มือถือ จะเป็นการควบคุมหุ่นยนต์ด้วยสัญญาณไร้สาย และส่งภาพแบบเรียลไทม์ได้ ผ่าน  XGOBOT Application สามารถดาวน์โหลดและติดตั้งได้ทั้ง Android และ IOS

การเชื่อมต่อหุ่นยนต์กับโทรศัพท์มือถือเพื่อควบคุมระยะไกล

หลังจากเปิดหุ่นยนต์จะพบกับหน้าจอในรูป ให้กดปุ่ม A หรือปุ่ม B เพื่อเลือกโหมด R.C. จากนั้นให้กดปุ่ม D เพื่อเข้าสู่โหมดรีโมทคอนโทรล

หน้าจอจะแสดงที่อยู่ IP ของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite

เปิด Application XGOBOT บนโทรศัพท์มือถือ จากนั้นหน้าแรกจะขึ้นตามรูป ให้ป้อนที่อยู่ IP ที่อยู่บนหน้าหุ่นยนต์ จากนั้นกด “Comfirm”

ถ้ามีการเชื่อมต่อสำเร็จหน้าจอของหุ่นยนต์จะขึ้นคำว่า “Connected”

จากนั้นจะเข้าสู่อินเทอร์เฟซเพื่อควบคุมหุ่นยนต์ผ่านโทรศัพท์มือถือ ถ้าหากระบบแจ้งว่าการเชื่อมต่อล้มเหลว ให้ลองรีสตาร์ทหุ่นยนต์และ Application

Performance Mode

เป็นชุดคำสั่งทำท่าทางต่างๆของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite โดยจะมีชุดคำสั่งสามารถกดได้บนโทรศัพท์มือถือ มีมากถึง 20 ท่าทาง ไม่ว่าจะเป็น ยืน,นั่ง, บิดตัวซ้าย-ขวา, ขอมือ เป็นต้น ซึ่งทำให้ในการเล่นกับหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite สนุกมากขึ้นโดยที่ยังไม่ต้องเขียนโปรแกรม

Radio Controll Mode (Motion Mode)

เป็นโหมดการควบคุมการเดินของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite โดยจะมีการส่งภาพแบบเรียลไทม์ ขึ้นมาบนโทรศัพท์มือถือ ซึ่งในโหมดนี้จะมีการควบคุมการเดินหน้า, ถอยหลัง, เลี้ยวซ้าย, เลี้ยวขวา และการควบคุมแขนกลมือจับ 3 ท่าทางด้วยกัน

Radio Controll Mode (Pose Mode)

เป็นโหมดควบคุมการเคลื่อนที่ตามแกนต่างๆของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite โดยสามารถปรับแต่งได้ถึง 6 แกน ได้แก่แกน X, Y, Z, Roll, Pitch, Yaw

Radio Control Mode (Motion Mode) Setting

เป็นโหมดปรับท่าทางการยืนสูง ต่ำ และ การก้าวขาแต่ละข้างของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite โดยสามารถปรับแต่งความเร็วในการเคลื่อนที่ได้อีกด้วย

Try Demo Mode

โหมดตัวอย่างโปรแกรมของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite จะถูกแยกออกจากการควบคุมด้วยโทรศัพท์มือถือหรือคอมพิวเตอร์ โดยหุ่นยนต์จะสามารถสั่งการได้ผ่านการทำงานของปุ่ม A, B, C, D บนโมดูล AI เท่านั้น โดยเลือกไปที่ Try demo จากนั้น กดปุ่ม D เพื่อยืนยัน

ในโหมดตัวอย่างจะมีตัวอย่างการทำงานที่เกี่ยวกับ AI ของตัวหุ่นยนต์มากถึง 24 โปรแกรม ไม่ว่าจะเป็นการตรวจจับใบหน้า การตรวจจับวัตถุง การตรวจจับสีต่างๆ เป็นต้น ทำให้สามารถเล่นโปรแกรมต่างๆเกี่ยวกับ AI ได้โดยที่ไม่ต้องเขียนโปรแกรม

เราจะมาดูแต่ละโปรแกรมตัวอย่างว่ามีอะไรบ้างที่น่าสนใจในการเรียนรู้

Show : หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite จะวิ่งวนไปรอบๆ และ หุ่นยนต์สุนัขจะร้องเพลง

Teach : การจดจำท่าทางเป็นการทำท่าทางที่ต้องการด้วยมือก่อนแล้วกดปุ่ม D (ยืนยัน) จะเป็นการจดจำท่าต่างๆ เช่นท่า 1 กดปุ่ม D (ยืนยัน) จากนั้นเคลื่อนไหวท่า 2 กดปุ่ม D (ยืนยัน)  ไปเรื่อยๆ เป็นการเรียนรู้ผ่านมนุษย์จากการสอนทำท่าทางแต่ละท่า

Traffic: การจดจำสัญญาณไฟจราจร

QRCode: การอ่านรหัส QRCode

AgeSex: การระบุเพศหญิงเพศชายและทำนายอายุ หากทำนายว่าเป็นผู้ชายหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite จะ “เห่า” หากทำนายว่าเป็นผู้หญิง หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite จะ “สะอื้น” ในโหมดนี้การประมวลของ Raspberry Pi จะตอบสนองช้าเนื่องจากมีการใช้โมเดล AI

Mask: หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite จะตรวจจับหน้าของมนุษย์ แบบใส่หน้ากากบนจอ LCD รวมถึงบอกค่า Pitch Roll Yaw ของหุ่นยนต์ขึ้นมาแสดงด้วย และ หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite จะตอบสนองการเคลื่อนไหวตามมุมต่างๆ ตรงใบหน้าของมนุษย์ตามด้วย

FaceTrack: หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite จะทำการตรวจจับใบหน้าและเคลื่อนไหวติดตามใบหน้าแบบเรียลไทม์

Segment: การตัดภาพพื้นหลังแสดงบนจอ LCD

Hand : การตรวจจับท่าทางของมือแล้วแสดงข้อความบนจอ LCD โดยหุ่นยนต์จะเคลื่อนไหวตามท่าต่างๆ ที่ตรวจจับได้

Pose: การตรวจจับท่าทางและจุดสำคัญบนร่างกายของมนุษย์ โดยหุ่นยนต์จะเคลื่อนไหวตามท่าต่างๆ ที่ตรวจจับได้

Emotion: หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite สามารถรับรู้อารมณ์ต่าง ๆ ได้ เช่น มีความสุข มีความเศร้า มีความโกรธ ต่างๆ  โดยหุ่นยนต์จะแสดงข้อความถึงอารมณ์ที่เกิดขึ้น ในโหมดนี้การประมวลของข้อมูลค่อนข้างใหญ่ อาจจะทำให้ Raspberry Pi จะตอบสนองช้าเนื่องจากมีการใช้โมเดล AI

Color: ตรวจจับสีและแสดงตำแหน่งพิกัด X,Y บนจอ LCD ของวัตถุสีได้ และหุ่นยนต์จะเคลื่อนไหวตามสีที่ตรวจจับได้ โดยสามารถเลือกสีที่จะจับได้ 3 สีได้แก่ สีแดง สีเขียว สีน้ำเงิน

Ball : ตรวจจับลูกบอลสีและแสดงตำแหน่งพิกัด X,Y บนจอ LCD ของลูกบอลได้ และหุ่นยนต์จะเคลื่อนไหวตามที่ตรวจจับได้ โดยสามารถเลือกสีที่จะจับได้ 3 สีได้แก่ สีแดง สีเขียว สีน้ำเงิน

Yolo: การตรวจจับวัตถุโดยใช้โมเดล AI ชนิด Yolo ในการตรวจจับวัตถุมากกว่า 20 ชนิด โดยสามารถวิเคราะห์วัตถุนั้นๆได้ ว่าเป็นสิ่งของชนิดไหนและแสดงข้อความบนจอ LCD รวมถึงค่าความแม่นยำเป็นตัวเลขขึ้นมาแสดงด้วย

โหมดโปรแกรม

โหมดการเขียนโปรแกรมสามารถเขียนได้แบบ Blockly และภาษา Python  เป็นเขียนโปรแกรมให้กับหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite ตามคำสั่งที่เราจะป้อนเข้าไป โดยเลือกจากการกด A หรือ B เลือกโหมด Program จากนั้นกดปุ่ม D (ตกลง) เพื่อเข้าสู่โหมดการเขียนโปรแกรม และหน้าจอ LCD จะแสดงที่อยู่ IP ของ หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO โดยอัตโนมัติ

จากนั้นให้ดาวน์โหลดเบราว์เซอร์ Firefox โดยเชื่อมต่อ WiFi ในเครื่องคอมพิวเตอร์และหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO ต้องเป็นเครือข่ายเดียวกัน จากนั้นเข้าไปที่เว็บไซต์ http://47.252.22.82:8088/  ก็จะเข้าสู่หน้าการเขียนโปรแกรม โดยให้เลือก XGO-CM4 ในการเขียนโปรแกรม

จะมีหน้าต่างขึ้นมาให้เราใส่ IP Address ที่แสดงอยู่บนหน้าจอของหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite จากนั้นให้คลิ๊กที่ “OK”

จากนั้นเบราว์เซอร์จะแสดงหน้าจอการเขียนโปรแกรมแบบ Blockly โดยมีชุดคำสั่งต่างๆ พื้นฐานในการเขียนโปรแกรมและคำสั่งการเคลื่อนไหวส่วนต่างๆของหุ่นยนต์ รวมทั้งการเขียนโปรแกรมแบบ AI โดยการทดสอบในการเขียนโปรแกรมหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite เราจะทดสอบการเล่นเสียงเห่าของสุนัขที่เสมือนจริง และการใส่ท่าทางต่างๆ โดยเล่นแบบ Sequence เมื่อเขียนโปรแกรมเสร็จแล้ว จากนั้นคลิ๊ก “RUN” คำสั่งจะถูกส่งไปยังตัวหุ่นยนต์แบบ Network สามารถดูตัวอย่างการทำงานได้จากวิดีโอจากด้านล่าง

ส่วนในการเขียนโปรแกรมด้วยภาษา Python จะเป็นลักษณะการพิมพ์แบบตัวอักษรเท่านั้น โดยสามารถแปลงคำสั่งจาก Blockly มาเป็นภาษา Python ได้ หรือจะเริ่มเขียนใหม่ตั้งแต่ต้นก็ได้ โดยต้อง import XGOEDU และ import XGO ก่อนเพื่อเรียกใช้โมดูลคำสั่งควบคุมหุ่นยนต์และในโหมด Python นี้จะไม่มีตัวช่วยทางด้านภาษาหรือชุดคำสั่งแสดงให้เห็น ผู้พัฒนาอาจจะต้องศึกษา Library ชุดคำสั่งเพิ่มเติมได้ที่ XGO 2 English Wiki

Video การทดสอบ

สรุป

CM4 XGO-Lite หุ่นยนต์สุนัขเหมาะสำหรับผู้ที่สนใจ นักเรียน นักศึกษาด้านหุ่นยนต์ ที่อยากจะพัฒนาการเขียนโปรแกรมเกี่ยวกับกลไกการเคลื่อนไหวของสัตว์แบบ 4 ขา โดยสามารถนำไปใช้ในการเรียนการสอนในห้องเรียนในชั้นมัธยมศึกษาไปจนถึงระดับมหาวิยาลัย หุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite เคลื่อนไหวได้สมจริงและแสดงท่าทาง ความรู้สึก แสดงออกทางหน้าจอ LCD เป็นสุนัขที่ให้ทั้งความรู้และความสนุกในการเรียนรู้ แถมยังน่ารัก สร้างความตื่นเต้นในการเรียนรู้สำหรับผู้พัฒนาเป็นอย่างดี ในการเรียนรู้สามารถเขียนโปรแกรมได้ง่ายมากๆ เพราะมีทั้งการเขียนโปรแกรมแบบ Blockly และภาษา Python อีกทั้งสามารถตั้งค่าองศาข้อต่อได้อย่างอิสระ รวมถึงสามารถเข้าใจเทคโนโลยีได้ดีจากการเรียนรู้ด้านกลไกการเคลื่อนไหว ความรู้ด้านแขนกลและมือจับ ความรู้ทางอิเล็กทรอนิกส์ ความรู้ด้านการสื่อสารแบบไร้สายแสดงภาพจากกล้องผ่านโทรศัพท์มือถือ และการเขียนโปรแกรมที่มีคำสั่งที่สามารถเรียนรู้ได้ไม่ยากจนเกินไป และที่สำคัญคือการเรียนรู้ด้าน Computer Vision และ AI ปัญญาประดิษฐ์ โดยมีตัวอย่างโปรแกรมเกี่ยวกับปัญญาประดิษฐ์มากมายไม่ว่าจะเป็น การตรวจจับใบหน้า การตรวจจับสี การตรวจจับวัตถุ การตรวจจับสี การตรวจจับมือและให้หุ่นยนต์แสดงท่าทางต่างๆ และยังมีโมเดลต่างๆ เช่น Yolo อยู่ภายในตัวหุ่นยนต์ซึ่งในสามารถวิเคราะห์วัตถุ มากถึง 20 ชนิด การจดจำเสียงของมนุษย์ได้และยังสามารถนำโมเดลนี้มาเขียนโปแกรมให้หุ่นยนต์ทำภารกิจต่างๆได้อีกด้วย

ผมต้องขอขอบคุณบริษัท ELECFREAKS ที่ส่งชุดหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO-Lite มารีวิว สามารถซื้อหุ่นยนต์สุนัข CM4 XGO Lite ได้ในราคา $599 (~21,000฿) บน Amazon และที่ร้านค้า ELECFREAKS