아두이노 기초: 로봇 제어의 첫 프로그래밍 > 추천 로봇 공학 입문 자료

• 목록
• 글쓰기

아두이노 기초: 로봇 제어의 첫 프로그래밍

아두이노는 로봇 제어에 입문하는 완벽한 첫걸음입니다! 사용자님께서는 로봇 제작 초보자로서 아두이노 기반 키트, 코딩 교육용 로봇 키트, 블록 코딩, 그리고 다양한 로봇 프로젝트에 관심을 가지고 계십니다. 아두이노를 이용한 프로그래밍은 복잡한 로봇 공학의 세계로 들어가는 가장 쉽고 직관적인 방법입니다. 지금부터 아두이노를 이용한 로봇 제어의 첫 프로그래밍을 스텝 바이 스텝으로 알아봅시다.

아두이노 기초: 로봇 제어의 첫 프로그래밍

아두이노(Arduino)는 물리적인 세계를 다루는 컴퓨터입니다. 센서(입력)에서 정보를 받아들이고, 이를 바탕으로 모터나 LED(출력)를 제어할 수 있는 오픈소스 마이크로컨트롤러 보드입니다. 쉽고 저렴하며, 방대한 학습 자료와 커뮤니티를 가지고 있어 로봇 제어 입문자들에게는 최고의 선택입니다.

1. 아두이노가 뭐죠? (컨트롤러와 개발 환경)

아두이노 보드: AVR 마이크로컨트롤러를 중심으로 USB 인터페이스, 전원 회로 등을 하나의 기판에 모아놓은 하드웨어입니다. '아두이노 우노(Arduino Uno)'가 가장 대중적입니다.

아두이노 IDE (Integrated Development Environment): 아두이노 보드를 프로그래밍(코딩)하고, 코드를 보드에 업로드(전송)하며, 시리얼 통신을 통해 보드와 소통할 수 있는 소프트웨어 개발 환경입니다.

2. 아두이노 IDE 설치 및 기본 설정

아두이노 IDE 다운로드: 아두이노 공식 웹사이트(www.arduino.cc)에서 사용 중인 운영체제(Windows, macOS, Linux)에 맞는 IDE를 다운로드하여 설치합니다.

아두이노 보드 연결: USB 케이블을 이용하여 아두이노 보드를 컴퓨터에 연결합니다.

포트 및 보드 설정:

아두이노 IDE 실행 후, '도구(Tools)' 메뉴에서 '보드(Board)'를 클릭하여 연결된 보드(예: 'Arduino Uno')를 선택합니다.

다시 '도구(Tools)' 메뉴에서 '포트(Port)'를 클릭하여 아두이노가 연결된 시리얼 포트(COM3, COM4 등 또는 /dev/ttyUSB0 등)를 선택합니다.

3. 아두이노 코딩의 기본 구조: setup()과 loop()

아두이노 프로그램(스케치라고 부름)은 항상 두 개의 필수 함수로 구성됩니다.

cpp

void setup() {

  // 초기 설정 코드 (한 번만 실행됩니다.)

  // 핀 모드 설정, 시리얼 통신 시작 등

}

void loop() {

  // 주 프로그램 코드 (반복해서 계속 실행됩니다.)

  // 센서 값 읽기, 모터 제어, 조건 판단 등

}

setup(): 아두이노 보드가 처음 시작되거나 리셋될 때 단 한 번만 실행되는 함수입니다. 핀 모드(INPUT/OUTPUT) 설정, 시리얼 통신 속도 설정 등 초기 환경 설정을 이곳에 작성합니다.

loop(): setup() 함수가 실행된 후 무한히 반복해서 실행되는 함수입니다. 로봇이 센서 값을 계속 읽고, 판단하고, 모터를 제어하는 주 프로그램 코드를 이곳에 작성합니다.

4. 로봇 제어의 첫 프로그래밍: LED 깜빡이기 (Hello, Robot World!)

로봇 제어의 가장 기본은 '출력 제어'입니다. 아두이노 보드에 내장된 LED를 깜빡이는 코드를 통해 로봇 제어의 첫발을 떼어봅시다.

4.1. 예제 코드 (Blink 스케치)

cpp

// 핀 13번에 연결된 LED를 제어합니다.

// 대부분의 Arduino 보드에는 핀 13번에 내장된 LED가 있습니다.

void setup() {

  // 핀 13번을 OUTPUT 모드로 설정합니다.

  pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop() {

  digitalWrite(13, HIGH); // 핀 13번에 HIGH 전압(5V)을 인가하여 LED를 켭니다.

  delay(1000);            // 1000밀리초(1초) 동안 기다립니다.

  digitalWrite(13, LOW);  // 핀 13번에 LOW 전압(0V)을 인가하여 LED를 끕니다.

  delay(1000);            // 1000밀리초(1초) 동안 기다립니다.

}

4.2. 핵심 아두이노 함수 설명

pinMode(pin, mode): 특정 핀의 동작 모드를 설정합니다.

pin: 제어할 핀 번호 (예: 13)

mode: OUTPUT (전압 출력) 또는 INPUT (전압 입력)

digitalWrite(pin, value): 디지털 핀에 전압을 출력합니다.

pin: 제어할 핀 번호

value: HIGH (높은 전압, 보통 5V) 또는 LOW (낮은 전압, 보통 0V)

delay(ms): 프로그램 실행을 지정된 시간(밀리초)만큼 멈춥니다.

ms: 멈출 시간 (밀리초 단위)

4.3. 코드 컴파일 및 업로드

코드 작성: 아두이노 IDE에 위 코드를 입력합니다.

코드 확인 (Verify/Compile): IDE 왼쪽 상단의 '체크 표시' 버튼을 클릭하여 코드가 문법적으로 올바른지 확인합니다. 오류가 없으면 IDE 하단 메시지 창에 "컴파일 완료(Done compiling)"라고 표시됩니다.

코드 업로드: IDE 왼쪽 상단의 '오른쪽 화살표' 버튼을 클릭하여 코드를 아두이노 보드에 업로드합니다. 업로드가 성공하면 아두이노 보드의 핀 13번 LED가 1초 간격으로 깜빡이는 것을 볼 수 있습니다.

5. 로봇 제어의 다음 단계: 센서 값 읽기와 모터 제어

LED 깜빡이기에 성공했다면, 이제 로봇 제어의 핵심인 '센서 입력'과 '모터 출력'에 도전해 봅시다.

5.1. 시리얼 통신: 아두이노와 컴퓨터 간 소통

Serial.begin(baud_rate): setup() 함수에서 시리얼 통신을 시작합니다. baud_rate는 통신 속도(예: 9600)입니다.

Serial.print(value), Serial.println(value): 아두이노에서 컴퓨터로 텍스트나 변수 값을 보냅니다. println은 줄 바꿈을 포함합니다.

아두이노 IDE의 '시리얼 모니터': IDE 오른쪽 상단의 돋보기 아이콘을 클릭하여 아두이노가 보내는 메시지를 실시간으로 확인할 수 있습니다. 센서 값이 제대로 읽히는지 확인하는 데 매우 유용합니다.

5.2. 아날로그 입력: 센서 값 읽기

analogRead(pin): 아날로그 핀(A0~A5)으로 연결된 센서(예: 조도 센서, 거리 센서)에서 아날로그 값을 읽어들입니다.

반환 값: 0부터 1023 사이의 정수 값 (센서 입력 전압 0V~5V에 해당).

5.3. PWM 출력: 모터 속도/LED 밝기 조절

analogWrite(pin, value): PWM 기능을 지원하는 디지털 핀(물결 무늬 ~ 표시)에 PWM 신호를 출력합니다.

value: 0(0% 듀티 사이클, OFF)부터 255(100% 듀티 사이클, ON) 사이의 값으로, LED의 밝기나 모터의 속도를 조절할 수 있습니다. 사용자님은 PWM 제어에 관심이 많으시죠.

모터 제어 시 '모터 드라이버'는 필수입니다.

5.4. 조건문과 반복문 (로봇의 '판단'과 '행동 반복')

if-else 문: 센서 값이 특정 조건에 맞으면(예: "만약 장애물 거리가 20cm 이내이면") 다른 행동을 수행하도록 합니다. 로봇의 '판단'을 구현합니다.

for 문, while 문: 특정 작업을 정해진 횟수만큼 반복하거나(for), 특정 조건이 만족되는 동안 계속 반복하도록 합니다(while). 로봇의 '반복 행동'을 구현합니다.

아두이노 기초는 로봇 제어의 첫 프로그래밍을 위한 강력한 도구이자 발판입니다. LED 깜빡이기로 시작하여 센서 값을 읽고 모터를 제어하는 과정을 하나씩 경험해 나가다 보면, 당신의 로봇은 점차 당신의 아이디어를 현실로 구현하는 '지능적인 파트너'로 성장할 것입니다. 아두이노와 함께 로봇 제어의 매력을 마음껏 탐험해 보세요!