자율주행 로봇: 코딩 없이 맛보는 자율성의 맛 > 초보자를 위한 로봇 프로젝트

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자율주행 로봇: 코딩 없이 맛보는 자율성의 맛

자율주행 로봇이라고 하면 복잡한 코딩과 인공지능을 떠올리지만, 사실 '코딩 없이도' 자율성의 맛을 느낄 수 있는 간단한 자율주행 로봇 프로젝트가 있습니다. 바로 라인 트레이서(Line Tracer) 로봇이나 벽 탐색/회피 로봇이 대표적인 예시죠. 이 로봇들은 센서가 감지한 정보를 바탕으로 스스로 판단하여 움직이므로, 기본적인 자율주행 로봇의 원리를 코딩 부담 없이 경험할 수 있습니다.

1. 코딩 없이 자율주행 로봇? 어떤 의미일까요?

'완전 코딩 없음'은 아님: 엄밀히 말하면, 로봇이 자율적으로 움직이려면 어딘가에 로봇의 '뇌' 역할을 할 코드가 필요합니다. 여기서 '코딩 없이'라는 의미는 다음과 같습니다.

블록 코딩 활용: 복잡한 텍스트 코딩 대신 엔트리나 스크래치와 같은 블록 코딩 도구를 활용하여 코딩 부담을 줄이는 것입니다.

펌웨어만 사용: 제조사에서 제공하는 기본 펌웨어(하드웨어에 이미 탑재된 기본적인 프로그램)를 그대로 활용하고, 간단한 스위치 조작 등으로 로봇의 작동 방식을 변경하는 키트를 활용하는 것입니다.

로봇 자체의 물리적 특성: 센서의 물리적인 배치나 로봇의 기구적인 특성만으로도 일정한 자율적인 움직임을 보이는 경우도 있습니다 (물론 이런 경우도 설계 단계에서는 로봇 공학적인 '코딩'이 들어간다고 볼 수 있죠).

이 가이드에서는 블록 코딩을 사용하여 자율성의 맛을 느끼는 방법에 초점을 맞추겠습니다.

2. 코딩 없이 맛보는 자율성의 맛: 라인 트레이서 로봇

라인 트레이서 로봇은 바닥에 그려진 선을 따라 자율적으로 주행하는 로봇으로, 가장 기본적인 자율주행 로봇의 원리를 체험하기 좋습니다.

2.1. 라인 트레이서의 '원리'

인지 (라인 센서): 로봇 바닥에 장착된 2~3개의 라인 센서(적외선 센서)가 바닥의 '선'과 '바닥'의 색깔 차이를 감지합니다. (일반적으로 검은 선 / 흰색 바닥)

판단 (컨트롤러/블록 코딩):

모든 센서가 흰색 감지: 선을 놓쳤으므로 일단 정지하거나 좌우를 탐색.

가운데 센서만 검은색 감지: 선을 따라 직진.

왼쪽 센서가 검은색 감지: 로봇이 오른쪽으로 벗어났으므로 왼쪽으로 방향을 틀어야 함 (오른쪽 바퀴 빠르게, 왼쪽 바퀴 느리게/멈춤).

오른쪽 센서가 검은색 감지: 로봇이 왼쪽으로 벗어났으므로 오른쪽으로 방향을 틀어야 함 (왼쪽 바퀴 빠르게, 오른쪽 바퀴 느리게/멈춤).

행동 (모터): 아두이노(혹은 마이크로컨트롤러)는 이 판단에 따라 바퀴 모터를 제어하여 로봇을 선 위로 유지하고 주행합니다.

2.2. 필요한 준비물 (블록 코딩 기반 키트 활용)

라인 트레이서 로봇 키트: 아두이노 기반으로, 라인 센서와 DC 모터, 모터 드라이버가 포함된 조립형 키트. (많은 교육용 로봇 키트가 라인 트레이서 기능을 포함)

블록 코딩 프로그램: 엔트리(Entry), 스크래치(Scratch), 메이크블록(mBlock) 등 로봇과 연동 가능한 프로그램.

USB 케이블: 로봇과 PC 연결용.

검은색 라인 테이프: 로봇이 따라갈 라인을 만들 용도.

2.3. 블록 코딩으로 구현하는 자율 주행 (엔트리 예시)

엔트리에서 아두이노와 연결하여 라인 트레이서를 제어하는 예시입니다.

blocks

// [시작] 블록: "엔트리봇이 시작되었을 때" 또는 "하드웨어 시작하기"

// [무한 반복하기] 블록

// [만약] [~라면] [아니면] 블록

// // 경우 1: 가운데 센서만 검은색 (라인 위)

// [만약] [아두이노] [디지털 핀 X번 값] = [0] (검은색) [그리고] [아두이노] [디지털 핀 Y번 값] = [1] (흰색) [그리고] [아두이노] [디지털 핀 Z번 값] = [1] (흰색) [이라면]

//     [아두이노] [디지털 핀 N1번에 아날로그 출력 (속도값)] [오른쪽 모터 전진]

//     [아두이노] [디지털 핀 N2번에 아날로그 출력 (속도값)] [왼쪽 모터 전진]

// // 경우 2: 왼쪽 센서가 검은색 (오른쪽으로 벗어남)

// [아니면 만약] [아두이노] [디지털 핀 X번 값] = [0] (검은색) [그리고] [아두이노] [디지털 핀 Y번 값] = [0] (검은색) [이라면] // 왼쪽과 가운데가 검은색이거나

//     [아두이노] [디지털 핀 N1번에 아날로그 출력 (느린 속도값)] [오른쪽 모터 전진]

//     [아두이노] [디지털 핀 N2번에 아날로그 출력 (빠른 속도값)] [왼쪽 모터 전진]

// // 경우 3: 오른쪽 센서가 검은색 (왼쪽으로 벗어남)

// [아니면 만약] [아두이노] [디지털 핀 Y번 값] = [0] (검은색) [그리고] [아두이노] [디지털 핀 Z번 값] = [0] (검은색) [이라면] // 오른쪽과 가운데가 검은색이거나

//     [아두이노] [디지털 핀 N1번에 아날로그 출력 (빠른 속도값)] [오른쪽 모터 전진]

//     [아두이노] [디지털 핀 N2번에 아날로그 출력 (느린 속도값)] [왼쪽 모터 전진]

// // 경우 4: 모든 센서가 흰색 (라인을 놓침)

// [아니면]

//     [아두이노] [모든 모터 정지] // 또는 후진하며 라인 탐색

주요 블록:

하드웨어 연결: 하드웨어 시작하기 블록

센서 값 읽기: [아두이노] 디지털 핀 X번 값 블록 (라인 센서는 보통 0 또는 1로 디지털 값 출력)

조건 판단: 만약 ~라면 아니면 블록

모터 제어: [아두이노] 디지털 핀 X번에 아날로그 출력 Y 블록 (모터 드라이버 제어용)

반복: 계속 반복하기 블록

2.4. 구현 및 테스트 꿀팁

센서 캘리브레이션: 라인 센서가 흰색과 검은색을 명확히 구분하는지 확인합니다. 센서의 감도 조절 나사를 돌려 조정할 수 있습니다.

선 두께: 로봇이 따라갈 라인의 두께는 센서 간 간격과 로봇의 크기를 고려하여 적절히 선택합니다.

모터 속도 조정: 속도값 (0~255)을 조절하여 로봇의 이동 속도와 회전 속도를 최적화합니다. 너무 빠르면 선을 벗어나기 쉽습니다.

디버깅: 블록 코딩 중간중간 '시리얼 모니터' 블록을 사용하여 각 센서의 현재 값이 어떻게 들어오는지 확인하면 오류를 찾기 쉽습니다.

3. 코딩 없이 맛보는 자율성의 맛: 장애물 회피 로봇

초음파 센서만 잘 활용하면, 로봇이 스스로 장애물을 피해가는 자율주행도 코딩 부담 없이 만들 수 있습니다.

3.1. 장애물 회피 로봇의 '원리'

인지 (초음파 센서): 로봇 앞쪽의 초음파 센서가 전방 장애물까지의 거리를 지속적으로 측정합니다.

판단 (컨트롤러/블록 코딩):

장애물이 멀리 있을 때: 앞으로 직진.

장애물이 가까이 있을 때 (예: 20cm 이내): 일단 정지한 후, 랜덤으로 왼쪽 또는 오른쪽으로 일정 각도 회전.

행동 (모터): 아두이노는 이 판단에 따라 바퀴 모터를 제어하여 로봇을 움직입니다.

3.2. 필요한 준비물

장애물 회피 로봇 키트: 아두이노 기반으로, 초음파 센서와 DC 모터, 모터 드라이버가 포함된 조립형 키트.

블록 코딩 프로그램: 엔트리, 스크래치, 메이크블록 등.

USB 케이블.

3.3. 블록 코딩으로 구현하는 자율 주행 (엔트리 예시)

blocks

// [시작] 블록: "엔트리봇이 시작되었을 때" 또는 "하드웨어 시작하기"

// [무한 반복하기] 블록

// [만약] [~라면] [아니면] 블록

// [만약] [아두이노] [초음파 센서 핀 (Trig: X, Echo: Y) 값] < [20] [이라면] // 장애물이 20cm 이내

//     [아두이노] [모든 모터 정지]

//     [2초 기다리기]

//     [만약] [무작위 수 0부터 1 사이] = [0] [이라면] // 랜덤으로 왼쪽/오른쪽 결정

//         [아두이노] [모터 왼쪽 회전 (예: 90도 좌회전)]

//     [아니면]

//         [아두이노] [모터 오른쪽 회전 (예: 90도 우회전)]

//     [1초 기다리기] // 회전할 시간

// [아니면] // 장애물이 20cm 밖에 있음

//     [아두이노] [모터 전진]

4. 자율주행의 '맛'을 극대화하는 꿀팁

관찰과 분석: 로봇이 움직이는 것을 주의 깊게 관찰하고, "왜 저렇게 움직일까?", "어떻게 하면 더 잘 움직일까?"를 고민하는 과정 자체가 코딩 교육의 핵심입니다.

환경 변화: 바닥의 색깔, 조명, 장애물의 크기와 배치 등 주변 환경을 바꿔가면서 로봇이 어떻게 반응하는지 실험해 보세요.

점진적 개선: 처음에는 단순한 움직임부터 시작하여, 조금씩 더 복잡한 판단 로직(예: 좌우 거리 비교하여 더 먼 쪽으로 회전)을 블록 코딩으로 추가해나가며 로봇의 '지능'을 향상시킵니다.

블록 코딩의 한계 이해: 블록 코딩은 시작에 좋지만, 더 복잡하거나 고성능의 자율주행 로봇을 만들려면 결국 텍스트 코딩(C++, Python 등)으로 넘어가야 합니다. 블록 코딩을 통해 기본 개념을 익힌 후 텍스트 코딩으로 자연스럽게 넘어가는 것을 목표로 하세요.

코딩 없이(또는 블록 코딩으로) 자율주행 로봇을 만드는 것은 로봇이 스스로 '생각'하고 '판단'하여 '행동'하는 모습을 가장 쉽고 직관적으로 경험할 수 있는 방법입니다. 로봇의 놀라운 자율성을 직접 체험하며 미래 기술의 재미에 푹 빠져보세요!