코스 강의 10개 중 3번째: Robojax의 SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD 스마트 자동차 키트 조립하기

코스 강의 10개 중 3번째: Robojax의 SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD 스마트 자동차 키트 조립하기

소개

이 가이드는 Robojax 강좌의 3과에서 시연된 SunFounder Raspberry Pi Pico 4WD 스마트 자동차 키트의 전체 물리적 조립 과정을 안내합니다. 이 프로젝트는 완전히 작동하는 프로그래밍 가능한 로봇 자동차를 만드는 첫걸음입니다. 조립이 끝나면 다양한 프로그래밍 및 제어 실험을 위한 견고한 하드웨어 플랫폼을 갖추게 됩니다.

이것은 단순히 부품을 조립하는 것만이 아니라, 자동차의 미래 기능을 가능하게 하는 기계적·전기적 기반을 이해하는 것입니다. 여러분이 만들고 있는 자동차는 모바일 앱으로 제어되도록 설계되었으며, 전진/후진, 회전, 헤드라이트 제어와 같은 기능을 제공합니다. 또한 더 고급 자율 동작을 위한 센서도 포함되어 있습니다.

조립이 완료되면 스마트 자동차는 다음과 같은 다양한 프로젝트에 사용할 수 있습니다:

• 장애물 회피: 초음파 센서를 통해 자동차가 경로상의 물체를 감지하고 우회하여 진정한 자율 로버가 됩니다.
• 라인 트레이싱: 그레이스케일 센서를 사용하여 흰색 표면의 검은 선을 따라가도록 프로그래밍할 수 있으며, 이는 고전적인 로봇 공학 과제입니다.
• 손 따라가기 로봇: 초음파 센서의 거리 측정값을 활용하여 설정된 거리에서 손을 따라가도록 프로그래밍할 수 있습니다.
• 낭떠러지 감지: 아래를 향한 센서를 사용하여 가장자리를 감지하고 테이블이나 선반에서 떨어지는 것을 방지할 수 있습니다.
• 속도 및 거리 측정: 엔코더 휠과 포토 인터럽터 센서를 통해 자동차의 속도와 이동 거리를 측정할 수 있으며, 이는 정밀한 주행에 필수적입니다.

이 조립 가이드는 모터, 센서, 메인 제어 보드를 장착하는 과정을 단계별로 안내하여 향후 코딩 작업을 위한 견고하고 올바르게 배선된 기반을 보장합니다.

하드웨어 구성품

시작하기 전에 키트의 모든 구성품을 정리해 두는 것이 중요합니다. 비디오에서는 모든 작은 부품을 준비해 두는 것의 중요성을 강조합니다. 다음은 조립할 주요 구성품 목록입니다:

• Raspberry Pi Pico 보드
• 4WD 자동차 섀시(상판 및 하판)
• 기어박스가 있는 DC 모터 4개
• 바퀴 4개
• 초음파 센서 모듈
• 그레이스케일(라인 트레이싱) 센서 모듈
• RGB 라이트 모듈
• 서보 모터
• 배터리 홀더
• 엔코더 휠 및 포토 인터럽터 센서(속도 감지용)
• 다양한 나사, 너트, 리벳 및 스탠드오프(비디오에 자세히 설명됨)
• 점퍼 와이어(다양한 길이와 색상)

배선 가이드

비디오 자막은 상세하고 단계별 조립 과정을 제공합니다. 이 강의의 주요 초점은 물리적 조립이지만, 센서 모듈을 메인 보드에 연결하는 초기 배선도 다룹니다. 주요 배선 단계는 아래에 설명되어 있습니다.

전체 회로의 시각적 표현은 아래 다이어그램을 참조하십시오.

그레이스케일 센서 배선

이 모듈은 5선 케이블로 연결됩니다. 배선은 간단하며, 전원과 접지가 중간에 있고 3개의 신호선이 측면에 있습니다.

• 검은색 선: 접지(GND) 단자에 연결됩니다.
• 빨간색 선: 전원(VCC)을 공급하는 중간 단자에 연결됩니다.
• 흰색, 갈색 및 노란색 선: 센서의 개별 채널에 대한 3개의 신호선입니다(비디오 24:30 참조).

RGB LED 모듈 배선

RGB 모듈은 4선 케이블을 사용합니다. 비디오에서는 검은색, 빨간색, 주황색, 검은색, 빨간색, 노란색과 같은 색상으로 연결하는 것을 보여줍니다. 비디오에서는 모듈에 "N"(입력) 및 "DO"(출력) 라벨이 표시되어 있다고 설명합니다. 케이블은 모듈의 "N"(입력) 측에 연결해야 하며, 와이어는 제어 보드의 해당 핀에 연결됩니다(비디오 25:06 참조).

초음파 센서 배선

초음파 센서는 노란색과 흰색 신호선이 있는 4선 케이블로 연결됩니다. 비디오에서는 보드의 마지막 핀 행에 연결하는 것을 보여줍니다(비디오 30:28 참조).

• 노란색 선: 핀 6(Trig)에 연결됩니다.
• 흰색 선: 핀 7(Echo)에 연결됩니다.
• 빨간색 및 검은색 선: 전원(5V) 및 접지(GND)용 중간 핀에 연결됩니다.

조립 단계

조립 과정은 상세하고 체계적입니다. 다음은 비디오에 제시된 주요 단계를 순서대로 설명한 것입니다. 강사는 전체 과정에서 부품의 방향을 확인하고 꼭 맞게 장착하는 것을 강조합니다.

1. 센서 모듈 준비 및 장착

조립은 더 작은 센서 모듈을 준비하는 것으로 시작됩니다. 강사는 먼저 RGB 모듈에 케이블을 연결하고 케이블이 "N"(입력) 측에 삽입되었는지 확인합니다. 그런 다음 모듈은 작은 리벳을 사용하여 자동차 섀시에 장착되며, 케이블 구멍의 방향에 주의를 기울입니다(비디오 02:46 참조).

다음으로 그레이스케일 센서 모듈을 준비합니다. 가변 저항기(포텐셔미터)를 모듈의 지정된 구멍에 삽입한 후 더 큰 리벳을 사용하여 섀시에 장착합니다(비디오 06:39 참조).

2. 모터 설치

그런 다음 4개의 모터를 설치합니다. 여기서 중요한 세부 사항은 모터 와이어의 방향으로, 항상 자동차 섀시 내부를 향해야 합니다. 특수 부품을 사용하여 모터를 제자리에 고정하고, 곡선형 금속 브래킷을 긴 나사로 부착합니다. 강사는 이 브래킷의 곡선이 모터 본체를 향해야 하며 샤프트를 향해서는 안 된다고 강조합니다(비디오 07:13 참조).

4개의 모터를 모두 설치한 후, 강사는 나중에 배선할 때 혼동을 피하기 위해 모터에 라벨을 붙입니다(앞 왼쪽, 앞 오른쪽, 뒤 왼쪽, 뒤 오른쪽)(영상 10:05).

3. 엔코더 휠과 센서 부착

속도 감지를 위해 엔코더 휠을 차량 구동축 뒤쪽에 부착합니다. 그런 다음 포토 인터럽터 센서를 섀시 하단에서 장착하고, 엔코더 휠이 센서에 닿지 않고 틈새를 통과하도록 신중하게 위치를 잡습니다. 강사는 드라이버를 사용하여 휠이 자유롭게 회전하도록 위치를 조정합니다(영상 10:54).

4. 배터리 홀더와 스탠드오프 장착

배터리 홀더는 섀시 상판에 장착됩니다. 홀더의 리본 케이블은 연결을 위해 아래쪽에 충분한 길이를 남기도록 위에서 아래로 통과시킵니다. 나사와 너트로 고정합니다(영상 13:07).

다음으로, 4개의 스탠드오프를 상판에 부착합니다. 이들은 메인 제어 보드의 장착 지점 역할을 합니다(영상 15:45).

5. 서보 모터와 초음파 센서 조립

서보 모터는 리벳을 사용하여 전용 장착 보드에 부착됩니다. 그런 다음 이 조립체는 스탠드오프와 나사를 사용하여 차량 섀시 전면에 고정됩니다(영상 17:25).

서보 혼에 장착 브래킷을 부착합니다. 그런 다음 초음파 센서를 이 브래킷에 위를 향하도록 고정합니다. 전체 조립체는 곧게 유지되도록 서보 축에 조심스럽게 삽입됩니다(영상 28:39).

6. 최종 배선 및 보드 설치

메인 보드를 설치하기 전에 강사는 모든 모터 및 센서 배선을 섀시를 통해 통과시켜 정리합니다. 그런 다음 Raspberry Pi Pico 보드를 USB 포트가 특정 방향을 향하도록 제어 보드의 지정된 슬롯에 삽입합니다(영상 23:01).

그레이스케일, RGB 및 초음파 센서의 배선은 위의 배선 가이드 섹션에 설명된 대로 완료됩니다.

7. 휠 부착

마지막으로 휠을 부착합니다. 강사는 휠을 밀어 넣을 때 구동 메커니즘이 분리되지 않도록 차량 내부에서 단단히 잡는 것이 중요하다고 언급합니다. 네 바퀴를 모두 고정한 후 조립이 완료됩니다(영상 31:19).

코드 설명

이 강의는 조립 수업이므로 이 비디오에서는 코드가 제공되거나 설명되지 않습니다. 초점은 전적으로 차량의 물리적 조립에 맞춰져 있습니다. 프로그래밍 및 소프트웨어 설정은 과정의 후속 강의에서 다룹니다.

라이브 프로젝트 시연

이 강의는 차량의 물리적 조립에 전념합니다. 비디오는 완전히 조립된 4WD 스마트 카로 마무리되며, 프로그래밍 및 테스트의 다음 단계를 준비합니다. 이 조립의 성공적인 완료는 로봇에 생명을 불어넣는 중요한 첫 단계입니다. 과정의 다음 강의에서는 차량을 움직이고, 장애물을 피하고, 라인을 따라가게 하는 데 필요한 코드와 제어 로직을 다룰 것입니다.

챕터

• [00:00] 소개 및 과정 개요
• [02:46] RGB 및 그레이스케일 센서 모듈 조립
• [07:13] 4개의 DC 모터 설치
• [10:54] 엔코더 휠 및 속도 센서 부착
• [13:07] 배터리 홀더 및 스탠드오프 장착
• [17:25] 서보 및 초음파 센서 조립 및 장착
• [23:01] Raspberry Pi Pico 보드 설치 및 센서 배선
• [31:19] 휠 부착 및 최종 조립