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나도 메이커 1탄 - 아두이노 오또봇 Otto bot (1)
정환용 기자 | 승인 2017.09.11 10:49

[EPNC=정환용 기자] 이번에는 나도메이커(I‘m maker)라는 주제로 다양한 키트와 로봇을 만들고 체험해 보자. 첫 번째로 아두이노 기반의 오또봇을 살펴보자. 오또봇은 ottodiy 사이트의 내용을 기본으로 새로운 기능을 추가해 만든 것으로 모든 소스와 모델링 파일을 공개하고 있다.

오또봇은 아두이노와 서보모터, 각종 센서들을 이용하고, 외관은 3D 프린터를 이용해 제작한 DIY 로봇이다. 또한, 아두이노의 강점인 무선 컨트롤이 가능하며, 블루투스 모듈을 이용해 안드로이드 애플리케이션으로 동작할 수 있다. 하지만 아이폰은 아직 지원하지 않는다.

오또봇은 무선을 통해 움직임을 조작할 수 있을 뿐만 아니라, 부착된 초음파 센서를 통해 다양한 구동이 가능하다. 예를 들면 로봇 청소기처럼 장애물이 감지되면 피해가는 명령을 내리거나 원하는 센서를 부착해 여러 가지 조작을 할 수 있다. 

 

‘아두이노 오또봇(Otto bot) 구성’
앞서 오또봇에 대한 간략한 소개에 이어 오또봇을 구성하고 있는 구성품에 대해 살펴보자. 

 

첫 번째로 소개할 부품은 오토봇의 외형이 될 3D 프린팅 파츠다. 3D 프린터와 PLA 재질의 필라멘트를 이용해 사출했다. 약 7시간 정도의 시간이 소요되며 속을 꽉 채울 필요없이 50% 정도만 채워져도 단단해진다.

아두이노 나노

두 번째 부품은 아두이노 나노다. 아두이노 우노보다 더 작은 사이즈로, 제한된 공간에 우노보다 더 작은 보드를 사용해야 한다. 아두이노 나노는 사이즈는 작지만 기능은 부족하지 않다. ATmega328p칩을 탑재하고 있고, 14개의 디지털 I/O를 지원하 있다.

아두이노 나노 확장 I/O 쉴드

세 번째 부품은 아두이노 나노 확장 I/O쉴드다. 아두이노 나노를 쉴드 중간의 핀소켓과 결합해 아두이노 나노의 사용을 좀 더 편리하게 해준다. 쉴드 보드에는 아두이노 나노의 각 핀을 알아보기 쉽게 실크 프린트돼 있다. GND, VCC를 포함한 3핀 형태로 구성돼 있으며 센서나, 서보모터(Servo-motor) 등의 연결이 용이하게 돼있다.

서보모터

네 번째 부품은 SG-90 서보모터다. 아두이노 혹은 임베디드 입문용으로 많이 사용하는 서보모터다. 이번에 오또봇 편에서는 오또봇의 다리부분 관절로 사용될 총 4개의 SG-90 서보모터가 필요하다. 

4xAA 배터리 홀더

다섯 번째 부품은 4xAA 배터리 홀더다. 총 4개의 A4배터리를 장착할 수 있는 홀더다. 오또봇을 무선으로 조종하기 위해선 이 제품을 사용해 원활한 전력공급을 해야 한다.

HC-06 블루투스 모듈

여섯 번째 부품은 HC-06 블루투스 모듈이다. 아두이노를 사용하면 무선통신을 하기위해 가장 먼저 찾는 제품이다. 시리얼 통신을 이용해 데이터값을 송/수신 가능하게 하는 모듈이다. 이번 나노메이커 프로젝트에서는 애플리케이션에 보내는 데이터 값을 수신해 아두이노에 명령을 내려주는 역할을 한다.

초음파 센서

아홉 번째는 초음파 센서다. 초음파 센서는 사람이 들을 수 없는 초음파를 쏘아 반사돼 돌아오는 시간을 계산해 측정한다. 초음파 센서는 오또봇 앞에 장애물이나 벽이 나타났을 때 충돌을 방지하고 이동시키는 눈의 역할을 한다.

도트매트릭스

마지막은 도트매트릭스다. 가로 세로 8개씩 총 64개의 LED가 장착돼 있는 부품이다. 오또봇의 감정과 정보를 보여주는 역할을 하게 된다. 오또봇의 감정과 특정 행동을 했을 때를 시각적으로 표현해 더욱 생동감을 느끼게 해주는 모듈이다.

 

‘아두이노 오또봇 조립’
이번에는 오또봇을 직접 조립하는 과정을 살펴보자. 먼저 오또봇을 크게 3부분으로 나누자면 동력을 담당하는 하체와 블루투스와 연동해 움직임을 제어하는 두뇌, 그리고 감정표현을 하는 전면부로 볼 수 있다. 하체 부분을 구성하기 위해서는 ▲서보모터 4개 ▲3D 프린터 사출물(하단 몸체, 다리 2개, 발 2개)가 필요하다.

먼저 하단부터 조립해보도록 하자. 우선 하단 몸체 부분에 서보모터를 장착한다. 

몸체 부분을 자세히 보면 서보모터의 모양과 맞게 홈이 파여져 있다. 여기에 2개의 서보모터를 이미지와 동일하게 결합한다.
서보모터가 움직이지 않도록 피스를 이용해 서보모터와 몸체를 결합하고 다리를 연결한다.
몸체를 뒤집어 서보모터의 움직이는 부분이 위로 향하게 하고, 그림과 같이 서보모터의 날개부분을 연결해 나사를 조여 준다.

양쪽 다리를 동일하게 서보모터와 날개를 이용해 고정했다면, 다리의 관절을 추가하기 위해, 서보모터를 더 추가해 고정시킨다. 다리의 3D 사출물에도 서보모터의 모양과 동일하게 제작이 돼있어, 서보모터를 결합 시킬 수 있다.

서보모터의 선은 다리 안쪽 구멍으로 통과시키고 아두이노에 연결해야 한다. 따라서 오또봇의 하부에 있는 구멍을 이용해 안으로 잘 마무리 한다.

중요한 것은 발을 보면 한쪽은 구멍이 뚫려있고, 한쪽은 돌기가 튀어나온 것을 확인할 수 있다. 서보모터가 구동하는 부위와 구멍이 뚫려 있는 부위에 결합이 되도록 밀어 넣으면 된다. 벌려 넣지 말고 대각선으로 밀어 넣어야 한다.

서보모터 구동 부위와 구멍이 뚫려 있는 부위가 결합되도록 밀어 넣는다.
하단부 완성

다음은 상단부 조립을 알아보자. 상단부는 보드와 센서류가 들어가기 때문에 하단부와는 달리 공간이 협소하다. 실제로 조립하는 순서가 다를 경우 모듈이 정확히 자리를 잡지 못한다. 따라서 조립 순서에 맞게 진행하는 것이 중요하다.

먼저 초음파 센서를 비어있는 2개의 원 부위에 최대한 밀어서 결합시킨다. 3D프린터 특성상 조금 수축될 수도 있는데, 칼이나 줄로 조금 갈아주면 된다. 

2개의 원 부위에 최대한 밀어 넣어 결합한다.

다음 순서로 보드에있는 전원 연결 구멍에 쉴드와 보드를 넣어 주면 된다. 이때 초음파 센서가 먼저 결합돼 있기 때문에, 초음파 센서쪽에 먼저 넣고 반대쪽을 눌러서 밀어 넣어 준다.

표시된 있는 부분에 쉴드와 보드를 넣어준다.
하단부의 서보모터의 케이블을 쉴드에 연결한다.
I/O, VCC, GND를 잘 구분해 모터의 케이블을 아두이노 쉴드의 핀번호에 맞게 연결한다.

4개의 서버모터를 모두 연결하면 아두이노의 심장인 전원을 연결한다. 유선으로 전원을 연결할 경우 활동범위가 극히 제한적이기 때문에 배터리를 사용한다. 배터리 홀더의 VCC와 GND를 아두이노 쉴드에 연결하면 전원공급을 할 준비는 끝난다.

오또봇의 하단과 서보모터 사이에 배터리홀더를 위치시킨다.

다음은 블루투스 모듈을 연결해보자. 블루투스 모듈을 연결할 때 주의 점은 아두이노에 모든 업로드를 완료한 후 블루투스 모듈을 연결해야 한다는 것이다. 이상으로 나도메이커 1탄을 마치며, 도트매트릭스 전면부와 환경설정, 애플리케이션에 관한 것은 2부에 다루도록 하겠다. 

RX/TX선을 각각 교차되게 연결해야 한다.
완성된 오또봇 몸체.

 

작성: 전자 엔지니어 전문몰 아이씨뱅큐

#아두이노#오또봇#IC뱅큐

정환용 기자  hyjeong@epnc.co.kr

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