제스처 제어 로봇: 핸즈프리 아두이노 우노 프로젝트

부품 및 소모품

부품	수량	비고
아두이노 우노	1	송신부(리모컨)용
스파크펀 트리플 축 가속도계 브레이크아웃 - ADXL335	1	3축 가속도 측정(X, Y, Z)
RF 모듈 434MHz	1	송신용
HT12D 디코더 IC	1	수신부에서 4비트 코드 디코딩
HT12E 인코더 IC	1	송신부에서 4비트 코드 인코딩
스파크펀 듀얼 H-브리지 모터 드라이버 L298	1	수신부 모터 제어용
시제품 PCB (일반)	1
리니어 레귤레이터 7805	2	송신부/수신부 각각 5V 전원용
DC 모터 (일반)	1	로봇 구동용 (2개 권장)

앱 및 온라인 서비스

• 아두이노 IDE - 펌웨어 개발 및 업로드

프로젝트 소개

업데이트: 이 프로젝트의 업데이트 버전은 여기에서 확인하세요.

소개

손짓만으로 모든 것을 제어할 수 있다면? 의자에 앉아 보스처럼 기기들을 다루는 상상을 현실로 만든 DIY 손 제스처 인식 로봇입니다. 제스처 로봇 제작은 생각보다 간단합니다. 이 로봇은 이전에 만든 RF 모듈 RC 카 프로젝트의 개선판입니다.

로봇은 송신부(리모컨)와 수신부(로봇 본체)로 나뉩니다. 수신부 회로는 이전 프로젝트와 동일하며, 송신부에 아두이노 프로그래밍과 가속도계 센서가 추가되었습니다.

작동 원리 및 제스처 인식

가속도계(ADXL335)는 3축(X, Y, Z) 가속도를 측정하는 장치입니다. 스마트폰에도 탑재되어 있으며, 템플 런 같은 모션 게임에서 폰을 기울여 캐릭터를 움직이는 원리와 같습니다. (자이로스코프는 별도 센서로 이번 프로젝트엔 불필요)

로봇의 두뇌는 아두이노 우노(ATmega32)입니다. 손 제스처로 인한 가속도 변화는 ADXL335가 X, Y, Z 좌표로 읽어 아두이노로 전송합니다(Z축은 미사용). 아두이노는 좌표 값을 분석해 4비트 코드를 인코더 IC(HT12E)로 보내고, 인코더는 데이터를 RF 송신 모듈로 전송합니다. 수신 측 RF 모듈이 신호를 받아 디코더 IC(HT12D)로 전달하고, 디코더는 모터 드라이버 IC(L298)로 제어 신호를 보내 두 모터를 원하는 방향으로 회전시킵니다.

전원 회로 제작

송신부와 수신부 각각 별도 전원 회로가 필요합니다.

• 수신부: 12V 전원 필요 (12V 모터 사용 시). 7805 레귤레이터로 5V 강압, 0.1µF 및 470µF 커패시터, 상태 LED용 1kΩ 저항 포함
• 송신부: 9V 배터리로 구동 가능

송신부(리모컨) 제작

가속도계가 손 제스처를 감지해 아두이노로 데이터를 보내고, 아두이노는 가속도계 데이터에 따라 인코더 IC에 4비트 코드를 전송합니다.

아두이노 코드 업로드

업데이트된 코드는 깃허브 저장소에 있습니다. 아두이노 IDE로 열어 업로드하세요.

수신부 제작

수신부에는 2개의 LED가 있습니다: 하나는 전원 표시용, 다른 하나는 HT12D 근처에 있어 유효 전송(VT) 시 점등됩니다. 송신부 전원 투입 시 이 LED가 켜지지 않으면 배선이나 RF 모듈 문제입니다.

인식하는 제스처

로봇은 5가지 제스처를 인식합니다: 전진, 후진, 좌회전, 우회전, 정지. 아래 사진들을 참고해 제스처를 익히세요.

소형화 및 영구화

아두이노 우노를 손에 착용하기엔 크고 불편합니다. 다른 프로젝트에도 아두이노를 재사용하려면 매번 분해해야 하므로, ATmega8 MCU로 이식해 독립형 보드로 제작하는 방법을 추천합니다. PCB 레이아웃 파일(standalone_etch_copper_top_mirror1.pdf, standalone_etch_copper_top1.pdf)을 제공합니다.

ATmega8로 코드 이식 및 LED 출력 테스트 영상도 참고하세요. 새 프로젝트는 블로그에서 확인 가능합니다.