나도 메이커 2탄 - 자이로를 이용한 아두이노 밸런싱 로봇 조립

[테크월드=정환용 기자] 지난 호에 이어 이번에는 밸런싱 로봇을 직접 조립해 본다. 아두이노와 모터 등의 전기부품을 이용한 모든 부품은 3D프린터를 이용해 제작했다.

하단부

01 이전에 소개했던 대로 스테핑 모터가 결합될 3D파츠의 하단부와 스태핑 모터를 M3 볼트를 이용해서 결합해 준다. 조립 시 주의할 점은 스테핑 모터의 케이블이 상부를 향하게 배치해야 한다. 그렇게 해야 케이블이 정리돼 좀 더 깔끔하게 로봇을 만들 수 있다. 반대쪽 또한 똑같이 볼트를 이용해 결합시켜 준다.

02 MPU6050 센서를 스테핑 모터의 가운데에 부착해 준다. 이때 MPU6050을 수평으로 붙이는 것이 중요한데, PCB 바닥에 핀이 튀어나와 있어 스펀지나 평평한 사물을 먼저 붙이고 그 위에 센서를 부착하는 것이 좋다. 본 강좌에서는 스펀지를 부착했다.

03 하단부의 케이블을 중단부의 사각형 구멍에 넣어 깔끔하게 정리될 수 있도록 한다. 이때, 아두이노 레오나르도가 결합될 반대쪽의 사각형 구멍으로 케이블을 빼낸다.

04 중단부를 단단히 고정하기 위해 옆면의 3D파츠를 한쪽만 부착해 준다. 이때 옆면의 파츠는 스테핑 모터의 볼트 구멍에 맞춰 단단히 결합해 준다.

05 중단부를 결합하기 위해 4개의 꼭지점 쪽에 위치한 구멍 안에 M3너트를 넣어준다. 그리고 먼저 결합한 옆면의 파츠와 볼트를 이용해 조여준다. 3D파츠가 플라스틱 재질로 강도가 생각보다 꽤 단단하지만, 볼트를 계속 조이면 플라스틱이 손상돼 파고 들어갈 수 있다. 너무 세게 힘을 주지 말고 적당히 단단히 조여 준다.

06 아두이노 레오나르도의 전원 입력부가 밸런싱 로봇의 안쪽으로 올수 있도록, 볼트를 이용해 단단히 고정시켜 준다.

07 다음은 밸런싱 로봇 쉴드를 결합해 줄 차례다. Wi-Fi 모듈을 PCB의 가이드 그림에 맞게 결합해 준다. 그리고 A4988 모터드라이버를 결합하는데, 방향에 주의해 결합해 줘야 한다. 쉴드의 상부에 4개의 핀을 왼쪽 아래를 기준으로 모터 드라이버의 둥근 다이얼이 아래 방향으로 올수 있도록 결합해야 한다. 이 부분의 결합이 굉장히 중요하니, 신중하게 결합해 주자.

09 쉴드를 아두이노에 결합해 준다. 이때 쉴드의 Wi-Fi 모듈 부분이 밸런싱 로봇의 안쪽으로 올수 있도록 방향을 위치시키고, 핀의 끝에 맞도록 맞춰 결합한다.

중단부

10 MPU6050 자이로 쉴드와 밸런싱 로봇 쉴드를 케이블을 이용해 연결해 준다. 이때 순서는 번호가 매겨진 대로 결합해야 한다.

11 스테핑모터의 케이블을 이미지와 같이 결합해 준다. 케이블이 생각보다 길기 때문에 케이블 타이나 끈을 이용해서 묶어주는 것이 좋다. 아래와 같이 케이블을 쭉 당겨서 나선형으로 돌돌 말아준 뒤, 두세 번 접어주고 그 부분을 케이블 타이를 이용해 꽉 묶어 주면 좀 더 깔끔한 밸런싱 로봇이 된다.

상단부

12 상단부 고정은 간단하다. 구멍에 너트를 넣어주고 옆면을 통해 볼트로 조여주기만 하면 상단부가 결합된다. 그리고 나머지 반대편의 3D파츠를 볼트를 이용해 양면이 똑같을 수 있도록 단단히 고정시켜 연결해 준다.

바퀴 & 범퍼

13 바퀴에 동봉돼 있는 고무링을 바퀴의 홈에 끼워준 후, 3D파츠의 안쪽에 홈이 파여져 있는 부분과 스테핑 모터의 홈이 파여져 있는 부분에 맞게 양쪽 모두 결합해 준다.

14 범퍼를 양 옆면의 그림의 동그라미 쳐져있는 부분에 볼트를 이용해 고정시켜 준다. 여기까지 진행하면 밸런싱 로봇의 조립은 모두 끝난다. 볼트를 이용해 파츠를 순서대로 조립하는 것이 그나마 전체적으로 조립하기 조금 수월한 방법이다. 물론 3D파츠 부분을 변경하고 싶다면 모델링을 통해 얼마든지 바꿔도 좋다.

이렇게 밸런싱 로봇이 완성됐다.

마지막 작업인 프로그램 업로드는 아이씨뱅큐 홈페이지의 밸런싱 로봇 채널에서 프로그램을 다운로드하고, 아두이노IDE를 이용해 업로드하면 된다. 아이씨뱅큐의 밸런싱로봇은 JJRobots를 기반으로 제작됐기 때문에, 같은 애플리케이션을 사용합니다. 안드로이드와 ios 모두에서 ‘jjrobots’으로 검색하면 나오는 애플리케이션을 다운로드해 사용하면 된다.

Wi-Fi와 애플리케이션 연결 방법

밸런싱 로봇에 전원을 연결해 주고 모바일의 Wi-Fi를 실행시킨다. 무선인터넷 연결 리스트에 ‘JJROBOT_XX’가 보이면, 해당 Wi-Fi를 연결해 주면 된다. 기본 비밀번호는 87654321 이다. 그리고 애플리케이션을 실행시키고, 밸런싱 로봇을 즐기면 된다.

지금까지 아이씨뱅큐의 밸런싱 로봇을 알아봤다. 다음에는 나도메이커 3편, RC카를 만드는 법을 알아보도록 하자.

글: 전자 엔지니어 전문몰 아이씨뱅큐