로봇 제어하기: Arduino 101으로 BLE Bot 9000을 만들어보세요!
Contents
- 소개
- 하드웨어 구성
- 소프트웨어 구성
- Bluetooth를 통한 연결 설정
- 로봇을 제어하기 위한 코드
- 로봇을 주행시키는 방법
- 추가적인 프로젝트 아이디어
- 장점
- 단점
- FAQ
로봇을 만들기 위한 하드웨어 구성
로봇을 만들기 위해서는 몇 가지 하드웨어 구성 요소가 필요합니다. 이번 프로젝트에서는 Arduino 101 보드를 기반으로 한 로봇을 만들 예정입니다. 다음은 필요한 하드웨어 구성 요소입니다.
1. 로봇 케이스 및 바퀴
로봇 케이스와 바퀴는 로봇의 구조와 주행을 담당하는 중요한 부품입니다. 이 프로젝트에서는 멀티 캐시스 4바퀴 구동 시스템을 사용합니다. 이 구동 시스템은 강인하고 고체로 만들어져 있으며 다양한 센서를 설치할 수 있는 슬롯이 있습니다.
2. DC 모터 및 스테퍼 모터 쉴드
DC 모터 및 스테퍼 모터 쉴드는 모터를 제어하기 위한 부품입니다. 이 프로젝트에서는 Adafruit 버전 2.3의 DC 모터 및 스테퍼 모터 쉴드를 사용합니다. 이 쉴드는 I2C 프로토콜을 사용하여 동작하며, 로봇에 필요한 전압을 제공하기 위해 추가적인 배터리 팩이 필요합니다.
3. 아두이노 보드
아두이노 보드는 로봇의 핵심 제어 장치입니다. 이 프로젝트에서는 Arduino 101을 사용합니다. Arduino 101은 Intel의 Curie 시스템온칩과 Arduino Uno 보드를 결합한 제품으로, Uno와의 호환성을 가지고 있으며 Bluetooth 무선 통신 기능과 머신 러닝 기능을 제공합니다.
4. 배터리
로봇을 움직이고 제어하기 위해서는 충분한 전원이 필요합니다. Arduino 101, DC 모터, Bluetooth 모듈을 모두 구동하기 위해 추가적인 배터리 팩이 필요합니다. 5개의 AA 배터리로는 충분한 전압을 제공할 수 없으므로, 배터리 팩을 사용하여 전원을 공급해야 합니다.
5. 전선 및 소자 연결
로봇을 구성하기 위해 전선 및 소자를 연결해야 합니다. 회로도를 참고하여 모터와 Arduino 보드의 연결을 확인하고, 전선을 올바르게 연결해야 합니다. 각 모터의 전선을 연결할 때는 극성을 올바르게 확인해야 합니다. 모든 연결이 완료되면 로봇의 구조와 회로가 잘 연결되었는지 다시 한 번 확인해야 합니다.
로봇을 제어하기 위한 소프트웨어 구성
로봇을 제어하기 위해서는 소프트웨어도 필요합니다. 이번 프로젝트에 사용되는 소프트웨어 구성에 대해 알아보겠습니다.
1. 펌웨어 설정
로봇과의 통신을 하기 위해 펌웨어를 설정해야 합니다. Arduino 보드에 펌웨어를 불러오기 위해 Arduino IDE를 사용합니다. 펌웨어 설정에는 Fermata라는 펌웨어가 사용되며, Bluetooth를 통해 통신할 수 있도록 설정해야 합니다. 이 설정은 Arduino IDE의 파일 예제에서 "StandardFirmataBLE" 스케치를 불러오고, 해당 스케치를 Arduino 보드에 업로드하는 방식으로 진행됩니다.
2. 노드 제이에스(Node.js) 설정
로봇을 컴퓨터와 연결하고 제어하기 위해 Node.js 기반의 소프트웨어를 설치해야 합니다. Node.js를 설치한 후 NPM(Node Package Manager)을 사용하여 Johnny-Five, Keypress, BleSerial 등의 패키지를 설치합니다. Johnny-Five는 로봇 및 IoT 개발에 필요한 라이브러리를 제공하며, Keypress는 키 입력 이벤트를 처리하기 위해 사용됩니다. BleSerial은 Bluetooth를 시리얼 포트로 가상화하여 Arduino 보드와 통신하기 위해 사용됩니다.
3. 로봇 제어 코드
로봇을 제어하기 위한 코드를 작성해야 합니다. 이 코드는 Node.js 기반으로 작성되며, Johnny-Five와 BleSerial 패키지를 사용하여 Arduino 보드와의 통신 및 제어를 담당합니다. 코드에서는 키 입력 이벤트를 감지하여 로봇을 제어하며, 앞으로 전진, 뒤로 후진, 좌회전, 우회전 등의 동작을 수행할 수 있습니다.
이러한 소프트웨어 구성을 통해 로봇을 원격으로 제어할 수 있으며, 필요에 따라 여러 가지 기능을 추가하여 로봇의 주행 및 제어를 더욱 다양하게 할 수 있습니다.
Bluetooth를 통한 연결 설정
로봇과 컴퓨터를 Bluetooth로 연결하기 위해서는 몇 가지 설정을 해주어야 합니다. 먼저, 컴퓨터에서 Bluetooth Serial 모듈을 사용하기 위해 설정을 변경해야 합니다. 이를 위해 BleSerial 패키지를 사용합니다. 해당 패키지는 Arduino 101과의 Bluetooth 통신을 위해 시리얼 포트를 가상화하여 제공합니다.
로봇과의 연결을 설정하기 위해 다음 단계를 따르십시오.
- 컴퓨터에 Node.js와 BleSerial 패키지를 설치합니다.
- Arduino 101에 StandardFirmataBLE 스케치를 업로드하여 Bluetooth 모듈을 활성화합니다.
- 컴퓨터에서 BleSerial 패키지를 사용하여 로봇과의 연결을 설정합니다.
이제 컴퓨터와 로봇이 Bluetooth로 연결되었으므로, 제어 코드를 실행하여 로봇을 제어할 수 있습니다.
로봇을 제어하는 코드
로봇을 제어하기 위한 코드를 작성해보겠습니다. 이 코드를 실행하면 컴퓨터의 키보드 입력을 사용하여 로봇을 제어할 수 있습니다.
const five = require('johnny-five');
const keypress = require('keypress');
const BleSerial = require('ble-serial').BleSerial;
const board = new five.Board({
port: new BleSerial({
address: 'XX:XX:XX:XX:XX:XX' // 로봇의 Bluetooth 주소 입력
})
});
board.on('ready', function() {
const leftMotor = new five.Motor({
pins: { pwm: 3, dir: 12 }
});
const rightMotor = new five.Motor({
pins: { pwm: 11, dir: 13 }
});
keypress(process.stdin);
process.stdin.setRawMode(true);
process.stdin.resume();
process.stdin.on('keypress', function(ch, key) {
if (!key) return;
if (key.name === 'q') process.exit();
if (key.name === 'w') {
leftMotor.forward(255);
rightMotor.forward(255);
}
if (key.name === 's') {
leftMotor.reverse(255);
rightMotor.reverse(255);
}
if (key.name === 'a') {
leftMotor.reverse(255);
rightMotor.forward(255);
}
if (key.name === 'd') {
leftMotor.forward(255);
rightMotor.reverse(255);
}
if (key.name === 'space') {
leftMotor.stop();
rightMotor.stop();
}
});
});
이 코드를 실행하면 키보드의 W, S, A, D 키를 사용하여 로봇을 제어할 수 있습니다. W 키는 전진, S 키는 후진, A 키는 좌회전, D 키는 우회전, 스페이스바는 정지 동작을 수행합니다.
로봇 제어 방법
로봇 제어 코드를 실행하여 로봇을 제어하는 방법은 매우 쉽습니다. 로봇과 컴퓨터를 Bluetooth로 연결한 후, 제어 코드를 실행합니다. 이제 키보드의 W, S, A, D 키를 사용하여 로봇을 제어할 수 있습니다.
- 로봇 전진: W 키
- 로봇 후진: S 키
- 로봇 좌회전: A 키
- 로봇 우회전: D 키
- 로봇 정지: 스페이스바
키보드 입력에 따라 로봇이 움직이는 것을 확인할 수 있습니다. 이제 로봇을 사용하여 다양한 프로젝트를 진행할 수 있습니다.
추가적인 프로젝트 아이디어
이번 프로젝트는 로봇을 원격으로 제어하는 기본적인 기능을 제공합니다. 그러나 더욱 심화된 기술을 적용할 수 있는 추가적인 프로젝트 아이디어도 있습니다.
-
센서 추가: 로봇에 다양한 센서를 추가하여 환경을 탐지하고 반응하는 기능을 개발할 수 있습니다. 예를 들어, 거리 센서를 추가하여 로봇이 장애물을 감지하고 자동으로 피할 수 있도록 할 수 있습니다.
-
영상 처리: 로봇에 카메라를 추가하여 영상 처리 기술을 적용할 수 있습니다. 로봇이 주변 환경을 실시간으로 파악하고, 객체 인식 등의 기술을 활용하여 자율주행을 구현할 수 있습니다.
-
음성 제어: 로봇에 음성 인식 기능을 추가하여 음성으로 로봇을 제어할 수 있도록 할 수 있습니다. 음성 명령을 사용하여 로봇에게 원하는 동작을 시킬 수 있습니다.
추가적인 프로젝트를 통해 로봇의 기능을 확장하고 다양한 활용 방법을 탐구해보세요. 로봇 제어는 더욱 재미있고 흥미로운 프로젝트를 만들 수 있는 가능성이 무궁무진합니다.
장점
- Arduino 101 보드와 Intel의 Curie 시스템온칩을 사용하여 전문적인 로봇을 구축할 수 있습니다.
- Bluetooth 무선 통신을 통해 로봇을 원격으로 제어할 수 있습니다.
- Johnny-Five와 Node.js를 사용하여 손쉽게 로봇을 제어할 수 있습니다.
- 다양한 센서 및 기능을 추가하여 로봇의 기능을 확장할 수 있습니다.
단점
- Arduino 101 및 관련하 소프트웨어를 사용하기 위해서는 일정한 기술과 지식이 요구됩니다.
- 센서 및 기타 하드웨어 구성 요소를 추가하기 위해서는 추가적인 비용 및 시간이 소요될 수 있습니다.
FAQ
Q: 로봇을 제어하기 위해 필요한 하드웨어는 어떤 것들이 있나요?
A: 로봇을 제어하기 위해서는 Arduino 101 보드, 멀티 캐시스 4바퀴 구동 시스템, DC 모터 및 스테퍼 모터 쉴드, 배터리 등의 하드웨어가 필요합니다.
Q: 로봇을 제어하는 소프트웨어는 어떤 것을 사용해야 하나요?
A: 로봇을 제어하기 위해 Johnny-Five와 Node.js 기반의 소프트웨어를 사용합니다. 또한 Bluetooth Serial 모듈을 사용하여 로봇과의 통신을 설정합니다.
Q: 로봇을 제어하는 코드는 어떻게 작성해야 하나요?
A: 로봇을 제어하는 코드는 Node.js 기반으로 작성되며, Johnny-Five와 BleSerial 패키지를 사용하여 Arduino 보드와의 통신 및 제어를 담당합니다. 코드에서는 키보드 입력 이벤트를 감지하여 로봇을 제어할 수 있습니다.
Q: 로봇의 제어 방법은 어떻게 되나요?
A: 로봇은 Bluetooth를 통해 컴퓨터와 연결되며, 키보드의 특정 키를 눌러 원하는 동작을 수행할 수 있습니다. W 키는 전진, S 키는 후진, A 키는 좌회전, D 키는 우회전, 스페이스바는 정지 동작을 수행합니다.