[아두이노] 아두이노 4족보행 로봇 만들기 ~ 2

좌충우돌 로봇 만들기 2

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일단 무작정 시작한 로봇 만들기의 시작은 그리 나쁘지 않았다.
블루투스 통신도 성공을 했고, 4개의 서보모터를 외부 전원을 이용하여 구동하는 것도
성공을 했고, 아이폰 앱을 통해 서보모터를 간단하게나마 제어하는 것도 성공을 했다.
그래도 이정도 하고 나니 할만 하겠다는 생각도 든다.

이제 본격적인 작업에 들어가기 위해 몇가지 준비가 필요하다.

1. 보드 교체 : 총 12개의 관절이 필요하므로 PWM 핀을 여유있게 사용 가능한 아두이노 MEGA로 보드 교체
2. 로봇 프레임 제작 : 일단은 집안에서 쉽게 구할 수 있는 재료들을 이용할 생각인데…이 글 중간에 언급하겠지만 이게 의외로 쉽지 않다…ㅠ.ㅠ
3. 응용 프로토콜 설계
4. 4족 보행 걸음 걸이에 대한 분석 : 이거…참 어렵다. Youtube 동영상을 보니 몇가지 패턴이 보이는데 어떤 식으로 구현해야 할지가 살짝 어려웠다.

일단 오늘의 목표는 위 3가지이다.
그럼 구체적으로 들어가보자.

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아두이노 메가로 보드 교체하기

일단 지난 시간 까지의 테스트 진행에는 아두이노 나노를 사용하였다. PWM 핀이 
총 6개이므로 서보모터 4개를 테스트하는데는 무리가 없었다. 하지만 이제 본격적으로
작업을 시작하면서 점차 모터 수를 늘려야 하기에 보드를 메가로 바꾸었다.

아두이노 메가의 핀 배치는 아래 이미지를 참고하시라

하지만 문돌이가 하는데 어디 순순하게 되는게 있으랴…-.-
우선 블루투스(HM-10) 연결에서부터 문제가 생겼다.
아두이노 나노에서 쓰던 스케치 소스를 그대로 이용하여 아두이노 메가의 D2에 TX룰,
D3애 RX를 연결하였다. 그리고 테스트를 하는데…블루투스에서 아이폰 앱으로는
정상적으로 데이터 전송이 되는데 폰에서 HM-10으로의 전송이 안되는 것이었다.

메가가 맛이 갔나? HM-10이 맛이 갔나?
우선 다시 나노를 이용하여 테스트 해보았다. 정상 작동한다.
그럼 메가가 맛이 갔나?
구글링 결과 역시 무지의 소치였다.
다음 유의 사항을 명심하자

유의사항 1.

아두이노 우노/나노의 경우 하드웨어 Serial은 1개 뿐으로 이 것은 주로
하드웨어간 통신(주로 PC와의 USB 연결 등)에 쓰인다. 따라서 가급적면
다른 Serial 통신을 위해서는 SoftwareSerial을 사용한다. 하지만
아두이노 메가 2560의 경우 하드웨어 Serial이 모두 4개로 하드웨어간
통신을 위해 1개를 남겨 두더라도 모두 3개의 추가 Serial을 사용 가능하다.

즉, 아두이노 나노에서 테스트했던 코드는 SoftwareSerial을 이용하여 D2, D3 핀을
이용하는 것이었는데 아우이노 메가에서는 이게 정상 작동하지 않았던 것이다.
결국 하드웨어 시리얼 중 하나인 D14(TX3), D15(RX3)로 연결하여 성공하였다.

참고로 스케치 상에서 TX0과 RX0은 Serial로 TX1과 RX1은 Serial1로 TX2와 RX2는
Serial2로 TX3과 RX3은 Serial3으로 사용하면 된다.

그리고 아두이노 메가의 어떤 핀들이 PWM핀인지 몰라 검색하던 중 위의 이미지를
찾았다. 보시다시피 2~13은 모두 PWM 출력이 가능하며 추가로 D44, D45, D46 핀이
PWM 핀으로 총 15개를 PWM으로 사용 가능하다.

최종 연결 형태는 다음과 같다.

로봇 프레임 제작

일단 인터넷에 보면 너무나 멋진 4 또는 6족 로봇들이 검색된다.
특히 마음에 들었던 것은 종이로 프레임을 만든 ZURI라는 프로젝트였다.
아래 이미지에서 보다시피 마치 공각기동대에 나왔던 로봇 그 느낌이다.

하지만 종이라고 만만하랴…처음에 하드보드지를 이용하여 해보려고 했으나
하드보드는 워낙 자르기가 어렵고 또 두껍다보니 접을 경우 모서리가 갈라지기도 하여
아무래도 어려울 것 같았다. 그렇다고 프레임에 돈을 투자하기도 아깝고…일단
방향은 폐 페트병이나 캔, 스티로폼 등 재활용 가능한 재로를 목표로 하였다.

맨 아래 결과 동영상에서 보다시피 일단 몸통은 공CD 케이스를 선택하였다.
저 밑판이 생각보다 두꺼워서 모터 고정시킬 나사 구명 뚫느라 고생 좀 했다.

결국은 나사보다 조금 가능 간이 드라이버를 불에 지져 구멍을 뚫었다.

이후 숙제는 제 2관절을 어떻게 붙일 것인지 그리고 2관절과 3관절 사이, 3관절
끝의 다리를 어떻게 만들 것인지가 문제다…프레임 만들다 시간 다보내게 생겼다.
배보다 배꼽이 더 큰…

응용 프로토콜 설계

이건 뭐 설계라고 하기엔 뭐하고…
암튼 응용 프로토콜을 나름 만들어 사용하기로 했다. ASCII 코드를 기준으로 하였다. 
간단하게 아래 이미지 참고하시길…

간단하게 아래 이미지 참고하시길…

4족 보행 걸음걸이 분석

역시나 가장 어려운 부분이 아닌가 싶다.
게다가 나는 이제 관절 1개를 붙인 상태이다보니 실제로 전진도 못하고 2번째 관절까지
고려해야 하는데 이 작업을 동영상을 토대로 상상을 하면서 할 수밖에 없었다.
결국 아직은 미완의 작업이다.

Youtube를 통해 검색을 해보면 대체로 3가지 패턴이 보인다.

1. 다리 4개를 각각 대각선 방향으로 순차적으로 움직이면서 전진
   [https://youtu.be/PL4174oBPTs]
2. 대각선상의 다리 2개씩을 동시에 번갈아가면서 움직임
   https://youtu.be/Dfke2byJknk
3. 같은쪽 앞뒤 다리를 순차적으로 움직인 후 전체 1관절을 돌려 몸을 앞으로 밀듯이 전진하는 움직임
   https://youtu.be/87nNW4DgTBc

하지만 동영상을 보면 대체로 하나의 로봇에 2가지 이상의 움직임을 구현하는 경우가
대부분이다.

어쨌든 2번이 조금 쉬울것 같다는 판단에 2번을 우선 구현해 보기로 하고 작업을 하였다.
계획은 대각선 상의 2 다리가 2관절을 들어올려 앞으로 내딛는 동안 바닥에 닿은 나머지
대각선상의 2개의 다리는 1관절만 몸을 앞으로 미는 방식으로 전진하는 것이다.

일단 오늘은 여기까지로 작업 결과는 아래와 같다. 조금 더 부드러운 동작을 표현하고 싶어


for문을 통해 서보모터의 각도를 증감하였다. (나무젓가락 다리가 참 애틋해 보인다...ㅠ.ㅠ)

다음주 부터가 문제인데…도대체 다리를 어떻게 이어붙여야 할지…ㅠ.ㅠ
한 주 동안 열심히 고민을 해봐야겠다.

최종 소스 링크

https://github.com/mazdah/BluetoothController