아두이노 & 비트보이서로 만드는 2륜 음성 제어 로봇

부품 및 소모품

아두이노 우노 R3	1개
Pololu Dual MC33926 모터 드라이버 실드	1개 (5-28V, 채널당 3A 연속)
SparkFun XBee 실드	1개
Microchip RN171VX WiFi 모듈 (안테나 포함)	1개 (XBee 폼팩터 호환)
SparkFun 일렉트렛 마이크 브레이크아웃 (증폭 내장)	1개
2WD 로봇 섀시 키트	1개 (아크릴 베이스, 기어드 모터 2개, 360° 캐스터, AA 배터리 홀더 포함)
LM1117 3.3V 레귤레이터 (TO-220) + 10µF 전해 커패시터	각 1개 (ADC 레퍼런스 전압 안정화용)
LED 4개 + 330Ω 저항 4개	상태 표시용
AA 배터리 4개 (모터용) + 9V 배터리 1개 (아두이노용) + 배럴 잭 어댑터	전원 공급
점퍼 와이어, 구리 와이어, 나사, 플라스틱 클램프, 납땜 도구	조립용

필요 도구

• 납땜 인두, 롱노즈 플라이어, 드라이버

소프트웨어

• BitVoicer Server 1.0 (유료 라이선스 필요)
• 아두이노 IDE + Pololu 모터 드라이버 라이브러리 + BitVoicer 라이브러리(BVSP, BVSMic)

작동 원리

1. 마이크가 음성을 수집·증폭
2. 아두이노 ADC로 디지털화 및 버퍼링
3. RN171VX WiFi 모듈로 BitVoicer Server에 오디오 스트림 전송
4. 서버에서 음성 인식 후 사전 정의된 명령으로 매핑
5. 명령을 아두이노로 전송 (TCP/IP)
6. 아두이노가 명령 해석 → 모터 속도/방향/시간 결정
7. 모터 드라이버가 모터 구동

제작 단계

Step 1: 부품 이해 및 준비

• 아두이노 우노: 가장 대중적이라 선택. 두에(Due) 사용 시 음성 응답 추가 가능.
• Pololu 모터 드라이버: 문서가 훌륭하고 라이브러리 간편(setSpeeds(좌, 우), -400~+400). 사용 핀: D4,7,8,9,10,12, A0,A1. PWM은 D9,D10(타이머1) 사용하여 BitVoicer의 타이머2와 충돌 방지.
• RN171VX WiFi: 시리얼 명령으로 간편 설정. XBee 실드와 호환. 주의: WiFi 전송 시 ADC 노이즈 발생 문제 → 3.3V 레귤레이터+커패시터로 ADC 레퍼런스 별도 공급하여 해결.
• 상태 LED 4개 (XBee 실드 프로토 영역에 납땜):
  1. 서버 실행/연결 상태
  2. 데이터 포워딩 상태
  3. 음성 인식 엔진 할당 여부
  4. 활성화 단어 감지 기간 표시
• 마이크: 아날로그 출력, 100배 증폭 이상 권장. 철사 스탠드 + 펠트/스펀지로 진동/소음 차단 시도.

Step 2: 기계적 조립

사진 참조. 섀시 위에 아두이노+실드 스택 올리고, 배터리 홀더, 마이크 스탠드 고정. 브레드보드 대신 실드 프로토 영역 활용 권장.

Step 3: WiFi 모듈 설정

시리얼로 $$$ → 명령 모드 진입 → SSID, 비밀번호, 고정 IP, 포트 등 설정 → save → exit. XBee 실드의 DLINE/UART 스위치: 업로드 시 DLINE, 실행 시 UART.

// WiFi Module Setup 스케치 주요 부분
Serial.begin(115200);
delay(5000);
Serial.print("$$$"); delay(1000);
Serial.println("set wlan auth 4"); // WPA2
Serial.println("set wlan phrase YOUR_PASSWORD");
Serial.println("set wlan ssid YOUR_SSID");
Serial.println("set ip dhcp 0");
Serial.println("set ip address 192.168.0.XX"); // 원하는 고정 IP
Serial.println("set comm open 0");
Serial.println("set comm size 500");
Serial.println("set comm time 50");
Serial.println("set uart baud 115200");
Serial.println("save"); delay(1000);
Serial.println("exit");

설정 후 핑 테스트로 확인.

Step 4: 로봇 움직임 설계

엔코더/초음파 센서 없이 모터 속도/시간만으로 제어. 기준 속도 측정(예: 62.5% 속도에서 13.7cm/s) 후 거리→시간 환산. 회전/아크 운동은 삼각함수 활용. 복잡한 움직임(사각형, 삼각형, 원 그리기)은 BitVoicer 서버 측에서 기본 명령 시퀀스로 조합.

Step 5: 아두이노 메인 코드 업로드

BVS_Demo3.ino 업로드 (DLINE 모드). 주요 구성:

• 상수: 모터 속도(STOP/SLOW/NORMAL/FAST), 방향, 명령 바이트 값(0~39)
• 실행 제어 변수: motorSpeed, cmdDuration, cmdStartTime, cmdRunning, lastFwdCmd
• WiFi 연결/재연결: Connect()/Disconnect()로 TCP 세션 관리
• RunCommand(): 수신된 명령 바이트에 따라 모터 속도/시간 설정, cmdRunning=true로 타이머 시작
• 메인 루프: 연결 유지, 오디오 스트리밍(BVSMic), 명령 수신(BVSP), 명령 만료 시 모터 정지

Step 6: BitVoicer Server 보이스 스키마 구성

1. 디바이스 'ArduinoUnoWiFi' 생성 (TCP/IP, 고정 IP). Cue로 활성화 기간 LED 제어.
2. 문장(Sentence) 정의: 같은 명령에 여러 문장 매핑 가능(예: "move forward one meter", "go forward one meter").
3. 복합 명령: 여러 기본 명령을 지연 시간 두고 순차 전송 (예: "do a square" → 전진, 회전 반복).
4. 기본 명령(Default Command) 설정, 명령 복사/붙여넣기로 효율화.

솔루션 오브젝트 파일(Device.sof, VoiceSchema.sof)로 일괄 임포트 가능.

Step 7: 실행 및 테스트

AA 배터리 + 9V 배터리 연결 → UART 스위치 확인 → 전원 온. 상태 LED 3개 점등되면 준비 완료. 음성 명령으로 로봇 제어.

회고 및 개선점

• 음성 인식률은 만족스러웠으나, 모터 오픈루프 제어라 이동 정밀도 낮음.
• 개선: 휠 엔코더(키트 동봉 디코더 디스크 활용) + 초음파 센서 추가로 정밀 이동 및 장애물 회피 구현 예정.

코드 및 회로도

전체 아두이노 스케치(BVS_Demo3.ino), WiFi 설정 스케치, 회로도 이미지, 솔루션 오브젝트 파일 제공.