제스처 제어 로봇: ADXL335 가속도계 + RF 433MHz 무선 통신

프로젝트 개요

손목의 기울기를 ADXL335 3축 가속도계로 측정하여, RF 433MHz 무선 링크를 통해 로봇 자동차의 전진/후진/좌/우 회전을 제어하는 제스처 기반 원격 제어 시스템입니다. 아두이노 나노(송신부)와 아두이노 우노+모터 쉴드(수신부)로 구성된 분산 제어 구조입니다.

시스템 블록 다이어그램

[송신부 - 손목 착용]                    [수신부 - 로봇 본체]
┌─────────────────────┐    433MHz RF    ┌─────────────────────┐
│  Arduino Nano       │ ◄─────────────► │  Arduino UNO        │
│  + ADXL335          │   (HT12E/HT12D) │  + Motor Shield     │
│  + RF Tx + HT12E    │                 │  + RF Rx + HT12D    │
└─────────────────────┘                 │  + DC 모터 × 4      │
                                        └─────────────────────┘

부품 목록

가속도계 기반 제스처 인식 원리

ADXL335 특성

• ±3g 측정 범위, 3.3V 동작, 아날로그 전압 출력 (0~Vcc)
• 중력 가속도(g=9.8m/s²) 성분 분해로 정적 기울기 감지 가능
• 아두이노 10비트 ADC로 0~1023 정수값 획득

기울기-가속도 관계

손목이 기울면 X/Y축이 수직 방향과 각도를 이루며, 중력 가속도 성분이 각 축에 투영됩니다.

수평 상태: X≈512, Y≈512, Z≈512 (1.65V 기준)
전진 기울기: Y값 증가 (예: ≥390)
후진 기울기: Y값 감소 (예: ≤310)
우측 기울기: X값 증가 (예: ≥380)
좌측 기울기: X값 감소 (예: ≤320)
중립 영역: X 320~380, Y 310~390 → 정지

송신부 회로 (Arduino Nano + ADXL335 + HT12E + RF Tx)

ADXL335 연결

• X축 → A0, Y축 → A1 (또는 A3), Z축 → A2
• VCC → 3.3V, GND → GND

HT12E 인코더 연결

• 주소 핀 A0~A7: 모두 GND (수신측과 동일해야 통신 가능)
• 데이터 입력 핀 AD8~AD11 (4비트) → 나노 디지털 핀 9~12
• TE(전송 활성) 핀 → GND (상시 전송 모드)
• RF Tx 데이터 핀 → HT12E DOUT

명령 매핑 (HT12E 데이터 핀 HIGH 시)

수신부 회로 (Arduino UNO + Motor Shield + HT12D + RF Rx)

HT12D 디코더 연결

• 주소 핀 A0~A7: 모두 GND (송신측과 동일)
• 데이터 출력 핀 D8~D11 (4비트) → 우노 아날로그 핀 A0~A3 (디지털 입력으로 사용)
• VT(유효 데이터) 핀 → 선택 사항 (LED 표시용)
• RF Rx 데이터 핀 → HT12D DIN

모터 쉴드 연결

• 좌측 모터 2개 병렬 → M3 단자
• 우측 모터 2개 병렬 → M4 단자
• 외부 전원: 9V 배터리 2~3개 병렬 연결 (모터 쉴드 전원 입력 단자)

소스 코드

송신부 (Arduino Nano)

int x_axis = 0, y_axis = 0;
const int forward = 9, backward = 10, right = 11, left = 12;

void setup() {
  pinMode(A0, INPUT);  // X축
  pinMode(A3, INPUT);  // Y축 (A1 사용 시 변경)
  pinMode(forward, OUTPUT);
  pinMode(backward, OUTPUT);
  pinMode(right, OUTPUT);
  pinMode(left, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  x_axis = analogRead(A0);
  y_axis = analogRead(A3);

  // 모든 출력 초기화
  digitalWrite(forward, LOW);
  digitalWrite(backward, LOW);
  digitalWrite(right, LOW);
  digitalWrite(left, LOW);

  // 임계값 기반 제스처 판별
  if (y_axis >= 390) {
    digitalWrite(forward, HIGH);
  } else if (y_axis <= 310) {
    digitalWrite(backward, HIGH);
  } else if (x_axis >= 380) {
    digitalWrite(right, HIGH);
  } else if (x_axis <= 320) {
    digitalWrite(left, HIGH);
  }
  // 중립 영역(320

#include 

AF_DCMotor motor_right(3);  // M3 단자
AF_DCMotor motor_left(4);   // M4 단자

int forward=0, backward=0, right=0, left=0;

void setup() {
  pinMode(A0, INPUT);  // HT12D D8 (전진)
  pinMode(A1, INPUT);  // HT12D D9 (후진)
  pinMode(A2, INPUT);  // HT12D D10 (우회전)
  pinMode(A3, INPUT);  // HT12D D11 (좌회전)
  Serial.begin(9600);
  motor_right.setSpeed(255);
  motor_left.setSpeed(255);
  motor_right.run(RELEASE);
  motor_left.run(RELEASE);
}

void loop() {
  forward = digitalRead(A0);
  backward = digitalRead(A1);
  right = digitalRead(A2);
  left = digitalRead(A3);

  if (forward == HIGH) {
    motor_right.run(FORWARD);
    motor_left.run(FORWARD);
  } else if (backward == HIGH) {
    motor_right.run(BACKWARD);
    motor_left.run(BACKWARD);
  } else if (right == HIGH) {
    motor_right.run(FORWARD);
    motor_left.run(RELEASE);   // 제자리 우회전
  } else if (left == HIGH) {
    motor_right.run(RELEASE);
    motor_left.run(FORWARD);   // 제자리 좌회전
  } else {
    motor_right.run(RELEASE);
    motor_left.run(RELEASE);
  }
  delay(100);
}