V4 고속 라인트레이서 로봇 - 아두이노 나노 기반 고급 시스템

부품 및 소모품

필요한 도구

• 납땜 인두
• 무연 납
• 확대경 포함 헬핑 핸드
• 멀티툴/드라이버

앱 및 온라인 서비스

• 아두이노 IDE

프로젝트 개요

두 번째 라인트레이서 로봇(V4)입니다. 이전 버전과 달리 EasyEDA로 PCB 직접 설계했으며, PCB 자체가 로봇 샤시 역할을 합니다. JLCPCB에서 제작 의뢰했는데 품질과 배송 속도 모두 훌륭했습니다.

주요 특징

• 8개 CNY70 센서 아날로그 입력(A0~A7)으로 읽기
• 캘리브레이션 알고리즘: 흰색=0, 검은색=1000으로 정규화
• 위치 계산: 0(왼쪽 끝) ~ 7000(오른쪽 끝)
• PID 제어(Full PID): 비례/적분/미분 보정으로 부드러운 주행
• 라인 상실 복구: 마지막 감지된 센서 위치 기억해 복구 로직에 활용
• 최대 소비 전류 200mA

개발 과정

1. MX1508 모터 드라이버 단독 테스트
2. 8개 CNY70 센서 보정 및 위치 계산 알고리즘 검증
3. 95% 조립 상태에서 트랙 주행 테스트
4. JLCPCB 최종 버전 PCB 수령 및 언박싱
5. 완전 조립 후 코드 로드 모드, 센서 테스트, 트랙 주행 최종 검증
6. Webots 시뮬레이터로 가상 환경 테스트 병행

PCB 설계 하이라이트

• 배터리 중앙 배치로 회전 진동 최소화 (1차 버전은 편심 배치로 진동 심했음)
• SMD 부품 위주로 저중심, 경량화
• 모터 드라이버, 센서, MCU, 전원 회로 일체형

코드

전체 코드는 GitHub 저장소에서 확인 가능합니다:

Speed-Line-Follower-Robot GitHub

주요 알고리즘: PID 제어, 센서 캘리브레이션, 위치 추정, 모터 PWM 제어

회로도

PCB 설계 파일(EasyEDA) 및 거버 파일은 GitHub 저장소 참조

제작 팁

• SMD 부품 납땜 시 헬핑 핸드와 확대경 필수
• CNY70 센서 높이/각도 조정이 캘리브레이션 품질에 큰 영향
• PID 게인 튜닝은 실제 트랙에서 시행착오로 최적값 탐색
• 배터리 홀더 접점 불량 주의 (스프링 장력 확인)