아두이노 코딩-140: 캡스톤 디자인 Junior Balancing Robit 택배 짤

놀고 먹기 좋은 가을 철에 밸런싱 로봇을 캡스톤 디자인 하자. 항상 새로운 시작은 철저한 파괴를 바탕으로 해야 한다. 이미 밸런싱 로빗을 급조해서 만들어 밸런싱 로봇의 여러 가지 특징을 살펴 보았으나 디자인과 내구성을 희생하여 만들었기 때문에 자연사할 수밖에 없는 지경에 이르렀다. 하지만 밸런싱 로빗의 유언에 따라 고가의 스테퍼 모터와 아두이노, MPU6050 자이로 보드 그리고 HC-06 블루투스 보드는 분해 후 장기이식을 통해 재활용될 예정이다.

이두이노 간단한 코드를 작성함에도 스케치 작업이 필요하듯 디자인의 첫단계는 누가 뭐래도 스케치이다. 이미 밸런싱 로빗을 한번 만들었기 때문에 몇가지 디자인 및 설계를 위한 노하우가 축적되었다. 특히 앞뒤로 주행하다가 눈이 없어 꽝하고 부딪히든지 또는 모터 제어가 되지 않아 광란할 경우 앞뒤로 나자빠지기 일수이기 때문에 헤드기어를 디자인에 반영하기로 하였다.

한편 리튬배터리는 상자형 하우징 외곽에 찍찍이를 사용하여 부착했으나 최소한 뜨겁거나 차가운 아메리카노 배달 심부름 정도는 해야 앞으로 살아 남을 수 있기 때문에 하우징 상단에 칸막이를 디자인하여 배치하기로 한다. 그런데 문제는 디자인에 의해 중무장한 꽃게처럼 튼튼한 디자인은 좋으나 아두이노에 코드를 컴파일 업로딩할 수 있도록 USB 케이블 설치가 용이해야 하는데 다소 부자연스러운 느낌이 드는 구조가 되었다. 따라서 일단 2cm 가령 폭을 더 넓히고 스테퍼 모터 파워트레인에서 PCB 보드로 넘어가는 길목에 홈을 파서 최소한도 USB를 끼는 작업이 가능하도록 배려하였다. 스케치를 보면 충분히 이해가 될 것이다.

문제는 제작이다. 재질은 무엇으로 할 것인가? 골판지는 이미 사용했고 우드락도 힘을 받지 못하므로 제외하고 발사우드나 포맥스가 강력한 후보군이다. 어느 것으로해도 문제가 없으나 포맥스로 하기로 한다. 쇠 자를 대고 문방칼로 몇 번 찍찍 그으면 잘라진다. 곡선은 손힘이 좀 필요할 듯. 잘라낸 포맥스 조각들은 순갑 접착제로 붙인다.

스테퍼 모터를 조립할 4개의 볼트 구멍은 전기 드릴로 작업한다.
다음과 같이 스테퍼 모터, 아두이노보드, 쉴드보드, 리튬폴리머 배터리를 조립하도록 하자. 배터리는 흔들리지 않도록 쿠션을 넣어 주도록 한다.USB 커넥터 높이를 맞추기 위해서 스티폼 재료를 일정 두께 썰어서 넣었다. 아두이노 아크릴 상ㅈ 조립용 긴 볼트를 4개 고정하여 스티로 폼 재료에 푹 박아 임시로 고정하였다가 다시 작업을 하여 볼트로 체결하였다.. 밸런싱 로봇 실행 코드를 컴파일 업로딩 후 설치해도 된다. 남은 작업은 아두이노 쉴드 PCB 와 리튬 폴리머 배터리 전원 커넥터와 연결하기 위한 전원 파워선과 PCB 쉴드와의 납땜과 HC-06 블루투스 점퍼선 설치 및 뱍면에 테이프로 조정하는 작업 정도이다. 한편 쥬니어 밸런싱 로빗에 생명을 불어 넣기 위해서는 우선적으로 전자과의 파워서플라이 장비를 사용하여 전류 제한 설정 작업을 해야 한다.

자 그러면 동호회에서 며칠 사이에 제작한 모델들 함께 보실까요!!!

마지막 단계에서 밸런싱 로봇을 상자위에 평탄한 곳에 세워둔 상태에서 Brokking 의 Balancing robot hardware test 코드를 실행시켜 시리얼 모니터에서 값을 읽은 후

밸런싱 로봇 코드 헤더 영역에 acceleration value 값을 입력한 후 컴파일 업로딩하도록 한다. 이로서 모든 준비가 끝났다.
다음은 음료수 2잔을 머리에 이고 주행하는 장면이다. 실제 블루투스로 조정해 보면 넘어질 듯하여 상당한 스릴을 느낄 수 있다.