#3/12 아두이노 로봇 HowTo

스텝 1. 로봇 만들기

어떤 로봇을 만들까?

모터의 제어를 이용해 두 개의 바퀴를 움직이고 초음파 센서를 이용해서 앞의 장애물을 피해서 주행하는 로봇을 만들 예정이다.

필요한 준비물은 아두이노 우노 보드 이외에 다음과 같다

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- 모터와 바퀴 각각 4개

- 서보 모터 (SG90)

- 초음파 센서 (HC-SR04)

- 모터 드라이브 컨트롤러 (L298N)

- 1k, 2k 저항 및 470uF 25V Capacitor 각 1개

- 18650 배터리 2개와 배터리 홀더

- PCB 지지대 볼트

- 듀퐁 케이블

- 아크릴 (로봇의 몸통의 재료)

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모터 동작시키기

모터는 3V로 동작을 하고 전원의 방향을 바꾸면, +와 -의 연결을 거꾸로 하면 회전 방향도 바뀐다. 여기서는 모터 드라이브라는 것을 사용을 할 것이다. 아두이노에도 5v 또는 3.3v 출력 핀이 있기는 하지만 아두이노 보드의 출력이 낮기 때문에 사용할 수 없다. 그래서 L298N이라는 모터 드라이브를 사용하며 모터 드라이브에 별도의 전원을 연결하고 아두이노로 부터 디지털 신호를 받아서 모터를 동작시킨다.

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앞의 그림을 보면 모터 드라이브 298N은 좌, 우측에 각각 두 개의 연결 단자가 있는데 이 단자는 모터와 각각 연결이 된다. 즉, 298N 하나에 모터 두 개를 연결할 수 있다.

그리고 하단에 3개의 연결 단자와 디지털 입력 핀 4개가 보인다. 3개의 연결 단자 중 첫 번째는 12V 입력 단자이다. 24V까지 연결을 할 수 있으며 우리는 7V를 입력으로 사용할 것이다. 그리고 298N의 입력으로 사용된 7V는 아두이노의 5V 입력으로 연결될 것으로 아두이노 핀에 Vin에 연결을 하면 된다. 이는 아두이노 전원에 연결하는 것과 같은 역할을 한다.

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하단 우측에 4개의 핀에서 D1, D2는 좌측의 모터를 D3,D4는 우측의 모터를 각각 제어할 수 있는 디지털 입력을 받아들일 수 있다.

디지털 입력 핀 두 개가 한 쌍으로 동작을 하며 HIGH, LOW를 주면 정방향으로 모터가 회전하고 LOW, HIGH는 역방향 그리고 HIGH, HIGH는 정지이다.

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최종 핀과 입력 단자가 모터, 아두이노 그리고 모터 드라이브가 연결된 그림은 앞의 그림과 같다. 하단에 빨간색과 검은색 케이블은 각각 +, - 로 배터리와 연결이 될 것이다.

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모터를 동작시켜보는 첫 코딩을 해 볼 것이다. 별도로 소스를 제공하면 편하겠지만 이해를 위해서는 직접 타이핑을 해 보는 것을 권장한다.

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핀 연결이 제대로 되었는지 확인하기 위해서 다음과 같이 코드를 작성했다.

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핀을 할당하기 위해 변수들을 선언했다. 그리고 보드의 D1부터 D4까지의 핀을 각각 아두이노의 디지털 핀 2 ~ 5를 각각 연결을 했다. 그래서 디지털 핀을 선언을 하고 각각의 핀 번호를 넣었다.

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다음은 setup과 loop 함수이다. setup은 아두이노가 시작을 하면 최초에 한 번만 실행이 되는 함수로서 여기에 모든 초기화가 필요한 코드를 넣는다. 그리고 loop 함수는 아두이노에 전원이 인가된 상태에서 무한정 반복이 되는 함수이다.

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앞의 코드를 보면 setup 함수에서는 pinMode라는 함수를 이용해서 네 개의 핀이 모두 출력용으로 사용을 한다고 선언을 했다. 각각 HIGH와 LOW를 출력해서 모터를 제어할 것이기 때문에 OUTPUT으로 설정을 했다. 입력핀은 INPUT으로 정의해서 사용을 할 수 있다. 다음으로 각각의 핀에 HIGH를 digitalWrite 함수를 이용해 호출했다. HIGH를 모두 출력을 할 경우에 모터는 정지 상태가 된다.

마지막으로 delay 함수는 잠시 쉬어가는 함수로 인자로 넘겨 준 1000의 단위는 milesec으로 1초 동안 잠시 멈추라는 의미이다.

앞에서 설명한 바와 같이 setup은 한 번만 자동으로 실행이 되고 다음은 loop가 무한 반복된다. loop 내에는 D1에 HIGH, D2에 LOW를 출력하여 좌측 모터를 정방향으로 회전시키고 같은 방법으로 우측 바퀴를 정방향 회전시킨다.

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여기까지 코드의 입력이 모두 끝이 났다면 아두이노와 컴퓨터를 USB 케이블로 연결을 한다. 아두이노를 연결을 하고 IDE에서 툴 → 포트를 보면 기존에 있던 Com 포트 외에 추가 포트가 보여지고 괄호 안에 Arduino UNO가 있는 포트를 선택을 한다. 아두이노가 연결이 되고 난 다음에 스케치에서 업로드를 선택하면 작성한 코드가 컴파일이 된 후에 아두이노로 업로드가 된다.

업로드가 완료된 후에는 USB 케이블을 분리하고 전원을 연결하면 된다.

컴파일시에 오류가 발생한다면 원인을 찾아 디버깅을 한다.