코스 강의 10개 중 1강: Robojax의 SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD 스마트 자동차 키트

코스 강의 10개 중 1강: Robojax의 SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD 스마트 자동차 키트

소개

Robojax가 제공하는 SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD 스마트 카 키트 과정의 첫 번째 강의에 오신 것을 환영합니다. 이 과정은 완전한 로봇 키트의 개봉부터 MicroPython을 사용하여 4륜 구동 자동차를 완전히 제어하는 것까지 안내하도록 설계되었습니다. 이는 단순히 장난감을 조립하는 것이 아닙니다. 마이크로컨트롤러, 센서, 모터 제어 및 무선 통신의 기초를 가르치는 포괄적인 교육 여정입니다.

이 과정이 끝나면 다양한 프로젝트에 사용할 수 있는 다재다능한 스마트 카를 구축하고 프로그래밍할 수 있게 됩니다. 여기서 배우는 기술은 실제 로봇 공학 및 자동화 작업에 직접 적용할 수 있습니다.

이 키트로 만들 수 있는 실용적인 프로젝트의 몇 가지 예는 다음과 같습니다:

• 자율 장애물 회피 로봇: 초음파 센서를 사용하여 벽과 가구를 감지하고 피하면서 방을 스스로 탐색하도록 자동차를 프로그래밍합니다.
• 라인 추적 배달 봇: 트랙을 설정하고 자동차가 선을 따라가도록 하여 작업장이나 사무실 내에서 우편 또는 부품 배달 시스템을 시뮬레이션합니다.
• 모서리 감지 안전 로봇: 절벽 감지 기능을 사용하여 테이블이나 카운터 가장자리에서 떨어지지 않고 안전하게 순찰할 수 있는 로봇을 만듭니다.
• 손 제스처 제어 차량: "손 따라가기" 기능을 구현하여 리모컨 없이 움직임에 반응하는 로봇을 만들어 근접 기반 제어에 대한 훌륭한 입문을 제공합니다.
• 원격 제어 감시 자동차: 모바일 앱을 사용하여 센서 데이터를 스트리밍하면서 집 안을 돌아다니는 자동차를 운전하여 재미있는 모바일 보안 카메라 플랫폼으로 활용합니다.

이 10개 강의 과정에서 배우게 될 내용

이 과정은 지식을 점진적으로 쌓도록 구성되어 있습니다. 각 강의는 기본 설정부터 고급 기능까지 키트의 특정 측면에 중점을 둡니다. 달성하게 될 내용의 세부 사항은 다음과 같습니다:

• 1강 (이번 강의): 키트의 구성 요소와 기능 소개, 그리고 컴퓨터를 처음으로 설정합니다.
• 2강: 필요한 소프트웨어를 설치하고 코딩을 준비하기 위해 10가지 기본 Python 명령어를 배웁니다.
• 3강: 각 주요 구성 요소의 기능을 자세히 살펴보고 개별적으로 테스트하는 방법을 배웁니다.
• 4강: 스마트 카 키트를 물리적으로 조립하는 단계별 가이드입니다.
• 5강: 첫 번째 실제 이동 코드로, 자동차를 앞으로, 뒤로, 그리고 회전시키는 방법을 배웁니다.
• 6강: 절벽 센서를 사용하여 모서리를 감지하고 자동차를 후진시키는 "밀지 마세요" 기능을 프로그래밍합니다.
• 7강: 자동차가 미리 정의된 경로를 따라갈 수 있도록 라인 추적을 구현합니다.
• 8강: 자동차가 손의 움직임을 추적하고 따라가는 "손 따라가기" 모드를 만듭니다.
• 9강: 모든 기능을 결합하여 포괄적인 장애물 회피 프로그램을 만듭니다.
• 10강: 앱을 통해 자동차를 모바일 기기에 연결하여 완전한 무선 제어를 구현합니다.

하드웨어 및 구성 요소

이 강의에서는 상자를 열고 SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD 스마트 카 키트와 함께 제공되는 구성 요소를 살펴봅니다. 각 부품의 기능을 이해하는 것은 이후 프로그래밍 강의에 매우 중요합니다. 패키지 안에 무엇이 들어 있는지 살펴보겠습니다 (영상 04:32).

키트에는 다음이 포함됩니다:

• Raspberry Pi Pico 마이크로컨트롤러: 자동차의 "두뇌"입니다. 이 보드는 RP2040 칩을 기반으로 하며 프로그래밍과 전원 공급을 위한 Micro-USB 커넥터를 갖추고 있습니다. 부팅 선택을 위한 푸시 버튼과 센서 및 모터에 연결하는 데 사용할 수 있는 수많은 GPIO 핀이 있습니다 (영상 08:01).
• 메인 제어 보드: Pico에 연결되고 모터와 센서를 쉽게 연결할 수 있는 맞춤형 확장 보드입니다.
• DC 모터 4개 및 바퀴 4개: 4륜 구동(4WD) 기능을 제공하여 자동차에 동력과 기동성을 부여합니다.
• HC-SR04 초음파 센서: 장애물 회피에 사용됩니다. 초음파를 보내고 반사되어 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하여 거리를 계산합니다.
• 3채널 그레이스케일 라인 센서: 라인 추적에 사용되는 센서입니다. 어두운 선과 밝은 표면을 구분하여 자동차가 경로를 따라갈 수 있게 합니다.
• 2채널 포토 인터럽터: 절벽 감지 시스템의 일부로, 자동차가 가장자리에서 떨어지려 할 때 감지하는 데 사용됩니다.
• 8비트 RGB 조명: 시각적 피드백을 위해 다양한 색상을 표시하도록 프로그래밍할 수 있는 주소 지정 가능한 LED입니다.
• 서보 모터: 초음파 센서를 좌우로 회전시켜 장애물을 스캔하는 데 사용됩니다.
• 18650 배터리 케이스 및 하드웨어: 자동차에 무선으로 전원을 공급합니다.

소프트웨어 설정 및 설치

프로그래밍을 시작하기 전에 개발 환경을 설정해야 합니다. 이 과정에서는 MicroPython을 배우는 초보자에게 완벽한 통합 개발 환경(IDE)인 Thonny를 사용합니다. Windows, Mac, Linux에서 사용할 수 있습니다 (영상 07:03).

Thonny 설치

시작하려면 공식 웹사이트에서 최신 버전의 Thonny를 다운로드하고 설치 안내를 따르세요. 간단한 과정입니다. 설치가 완료되면 열고 선호하는 언어를 선택할 수 있습니다. 이 과정에서는 프로그램을 처음 열 때 선택하거나 나중에 설정에서 변경할 수 있는 "Raspberry Pi" 모드를 사용할 것을 권장합니다 (영상 10:56).

Pico에 MicroPython 설치

라즈베리 파이 피코가 파이썬 코드를 이해하려면 MicroPython 펌웨어가 설치되어 있어야 합니다. Thonny에서 이를 수행하는 방법은 다음과 같습니다(영상 14:42 부분):

1. Micro-USB 케이블을 사용하여 피코를 컴퓨터에 연결합니다. 부트로더 모드로 들어가려면 USB 케이블을 꽂는 동안 피코의 BOOTSEL 버튼을 누르고 있어야 합니다(영상 13:10 부분).
2. Thonny에서 오른쪽 하단 모서리를 클릭하고 "Install MicroPython..."을 선택합니다.
3. 대상 장치로 "Raspberry Pi Pico"를 선택하고 "Install"을 클릭합니다. 그러면 Thonny가 보드에 MicroPython 펌웨어를 플래시합니다.

자동차 라이브러리 파일 업로드

스마트 자동차 키트는 모터, 센서 및 LED의 저수준 제어를 처리하는 사전 작성된 라이브러리 파일 세트에 의존합니다. 영상 설명에 제공된 링크에서 강좌 파일을 다운로드하고 ZIP 폴더를 추출해야 합니다(영상 12:13 부분).

추출이 완료되면 필요한 라이브러리 파일이 포함된 폴더를 찾을 수 있습니다. 이를 피코에 업로드하려면:

1. Thonny에서 추출된 폴더로 이동하여 세 개의 라이브러리 파일(예: Pico4WD.py, rdp.py, ws.py)을 선택합니다.
2. 선택한 파일을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 "Upload to /"를 선택합니다. 그러면 파일이 라즈베리 파이 피코의 루트 디렉토리에 복사됩니다(영상 16:37 부분).

코드 설명

모든 것이 올바르게 작동하는지 확인하기 위해 간단한 "blink" 테스트를 작성합니다. 이것은 하드웨어 프로그래밍의 "Hello World"입니다. 대본은 실시간 예제를 제공하지만, 여러분은 Thonny에서 직접 이 코드를 작성하게 됩니다. 이 테스트는 피코가 컴퓨터와 통신하고 있으며 출력 핀을 제어할 수 있음을 확인합니다.

테스트 코드의 핵심은 아래에 나와 있습니다. LED의 동작을 변경할 수 있는 사용자 구성 가능한 코드 조각입니다:

from machine import Pin, Timer

# 사용자 구성 가능: 온보드 LED의 핀 번호
led_pin = 25

# 사용자 구성 가능: 깜빡임 주파수(헤르츠, 초당 횟수)
blink_frequency = 2.5

led = Pin(led_pin, Pin.OUT)
timer = Timer()

def blink(timer):
    led.toggle()

timer.init(freq=blink_frequency, mode=Timer.PERIODIC, callback=blink)

이 코드를 사용자 지정하는 방법은 다음과 같습니다:

• led_pin: 이 변수는 LED가 연결된 핀을 정의합니다. 라즈베리 파이 피코에서 온보드 LED는 일반적으로 핀 25에 연결됩니다. 외부 LED를 다른 GPIO 핀에 연결하려면 이 숫자를 변경할 수 있습니다.
• blink_frequency: LED가 깜빡이는 속도입니다. 2.5 값은 LED가 초당 2.5회 켜지고 꺼짐을 의미합니다. 다양한 값으로 실험할 수 있습니다:
  • 느리고 눈에 띄는 깜빡임을 위해 1로 설정합니다.
  • 빠른 깜빡임을 위해 10으로 설정합니다.
  • 50 또는 60으로 설정하면 깜빡임이 너무 빨라져 사람의 눈에는 항상 켜져 있는 것처럼 보입니다(영상 19:49 부분).

이 코드를 실행하려면 Thonny에서 "Run" 버튼(녹색 재생 아이콘)을 클릭하면 됩니다. 피코의 온보드 LED가 깜빡이기 시작하는 것을 볼 수 있습니다. 중지하려면 "Stop" 버튼(빨간색 사각형 아이콘)을 클릭합니다.

라이브 프로젝트 시연

영상에서 강사 Ahmad Shamshiri는 소프트웨어 설정 및 깜빡임 테스트 실행의 전체 과정을 시연합니다. Thonny 설치, MicroPython 펌웨어 플래시, 필요한 라이브러리 파일 업로드 방법을 보여줍니다. 그런 다음 깜빡임 코드를 작성하고 다양한 주파수로 실험하여 주파수가 증가함에 따라 LED의 인지된 동작이 뚜렷한 깜빡임에서 연속 조명으로 어떻게 변화하는지 보여줍니다(영상 15:17 부분).

이 성공적인 테스트는 중요한 이정표입니다. 라즈베리 파이 피코가 올바르게 작동하고, MicroPython 펌웨어가 설치되었으며, 모터 제어 및 센서와 관련된 더 복잡한 강의로 진행할 준비가 되었음을 확인합니다.

챕터

• [00:00] 강좌 소개 및 개요
• [01:13] 강좌 커리큘럼 및 특징
• [04:32] 스마트 자동차 키트 언박싱
• [07:03] Thonny IDE 다운로드 및 설치
• [08:01] 라즈베리 파이 피코 소개
• [12:13] 강좌 파일 다운로드 및 추출
• [14:42] 피코에 MicroPython 설치
• [15:17] 피코에 라이브러리 파일 업로드
• [17:30] 깜빡임 코드 작성 및 테스트
• [19:49] 다양한 깜빡임 주파수 실험