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[myLV.net 집필진 강좌 – Goodmaner]
이번 강좌에서는 LabVIEW와 LEGO Mindstorms EV3를 이용한 로봇 프로그램 만들기에 대한 세번째 시간으로 LEGO Mindostorms에서 기본적으로 제공되는 다양한 센서들에 대한 소개 및 LabVIEW에서 센서들을 사용하기 위하여 제공하는 함수들에 대해서 소개해 드리겠습니다. LEGO Mindstorms에서 기본적으로 제공되는 센서들로는 컬러 센서, 자이로 센서, 터치 센서, 초음파 센서, 적외선 센서가 있습니다.
1.컬러 센서
색상을 감지할 수 있는 디지털 센서로 세가지 모드를 제공합니다.
Color Mode(컬러 모드)는 7가지 색상(검정, 파랑, 녹색, 노랑, 빨강, 흰색, 갈색)과 색상 없음으로 구분해줍니다. Reflected Light Intensity Mode(반사 빛 강도 모드)는 컬러 센서의 빨강색 발광 램프에서 반사된 빛과 측정 장소로부터 유입되는 빛의 강도를 이용하여 0에서 100까지의 수치로 표시해줍니다. 즉, 0에 가까울수록 어둡고, 100에 가까울수록 밝습니다. Ambient Light Intensity Mode(인접 빛 강도 모드)는 햇빛과 손전등과 같은 주변으로부터 들어오는 빛의 강도를 센서의 윈도우를 통하여 측정하여 0 ~ 100 사이의 수치로 표시해줍니다. 마찬가지로 0에 근접할수록 어둡고, 100에 가까울수록 밝습니다. 컬러 센서 모드를 직관적으로 구분하는 방법은 센서 주변에서 빨강색 빛이 보이면 Color Mode 또는 Reflected Light Intensity Mode이고 파랑색 빛이 보이면 Ambient Light Intensity Mode입니다. 컬러 센서의 샘플링 속도는 1KHz로 1초에 1000개의 샘플을 취득할 수 있으며, Color Mode 또는 Reflected Light Intensity Mode에서 측정의 정확도를 높이려면 검출하고자 하는 표면과 직접 닫지는 않지만 최대한 가깝게 위치시켜야 합니다.
2.자이로 센서
단일 축에서 회전 동작을 감지하는 디지털 센서입니다. 센서 케이스의 화살표 방향으로 회전시키면 센서가 회전 속도를 초당 도로 감지할 수 있습니다.(초당 최대 440도의 스핀 속도를 측정할 수 있음) 또한 전체 회전 각도를 각도로 추적합니다. 이 회전 각을 사용하여 로봇이 얼마나 멀리 떨어져있는지 검색할 수 있습니다. 이 기능은 90도 회전 시 +/-3도의 정확도로 회전을 프로그래밍할 수 있습니다. 주의할 점은 LEGO EV3 Brick에 자이로 센서를 연결하게 되면 처음 시작할때 움직이지 않게 잘 유지해 주어야 합니다.
3.터치 센서
센서의 빨강색 버튼을 눌렀을 때와 눌렀을 때를 감지할 수 있는 아날로그 센서입니다. 누르거나 놓은 상태로부터 세가지 조건을 사용하여 동작하도록 프로그래밍할 수 있습니다. State는 버튼이 눌러져 있으면 True, 그렇지 않으면 False입니다. Pressed는 버튼을 누를 경우 True, 그렇지 않으면 False로 State와 동일합니다. Released는 버튼을 누르면 False, 그렇지 않으면 True입니다. Bumped는 이전에 눌렀다가 놓은 경우 True입니다.
4.초음파 센서
센서 앞에 있는 물체까지의 거리를 측정할 수 있는 디지털 센서입니다. 고주파 음파를 보내고 사운드가 센서로 다시 반사되는데 걸리는 시간을 측정합니다. 물체까지의 거리는 인치 또는 센티미터로 측정할 수 있습니다. 센티미터 단위를 사용할 때 감지 거리는 3 ~ 250cm로 +/-1cm 정확도를 가집니다. 인치 단위를 사용할 때 측정 가능한 거리는 1 ~ 99인치로 정확도는 +/-0.394인치입니다. 255cm 또는 100인치 값은 센서 앞에 어떤 물체도 감지할 수 없음을 나타냅니다. 센서 눈 주위의 빛은 센서가 측정 모드임을 나타내고, 깜박이는 표시등은 현재 상태임을 나타냅니다. Presence Mode에서는 센서 근처에서 작동하는 다른 초음파 센서를 감지할 수 있습니다. 이때 센서는 소리 신호를 감지하지만 신호는 보내지 않습니다.
5.적외선 센서
고체 물체에서 반사되는 적외선을 감지할 수 있는 디지털 센서입니다. 뿐만 아니라 Remote Infrared Beacon에서 전송된 적외선 신호를 감지할 수 있고 세가지 모드를 지원합니다. Proximity Mode(근접 모드)는 물체에서 반사된 광파를 사용하여 물체에서 반사된 광파를 사용하여 센서와 물체 사이의 거리를 추정합니다. 0에 가까울수록 거리가 가깝고, 100에 가까울수로 거리가 먼 것을 의미합니다. 물체의 크기와 모양에 따라 최대 70cm 떨어진 물체를 감지할 수 있습니다. Beacon Mode(비콘 모드)는 프로그램에서 지정한 채널과 일치하는 Beacon 신호를 직면 방향으로 약 200cm까지 탐지합니다. 신호가 검출되면
Beacon이 있는 위치에 대한 방향과 거리를 추정할 수 있으며 LEGO에서 제공하는 Remote Infrared Beacon에서 어떤 버튼이 눌러졌는지 감지할 수 있습니다.
지금까지 LEGO Mindstorms에서 기본적으로 제공되는 센서들에 대해서 자세히 살펴보았습니다. 이제부터는 LabVIEW 애드온 툴킷인 LabIVEW Module for LEGO MINSTORMS에서 제공하는 각 센서 별 사용할 수 있는 함수들에 대해서 살펴보겠습니다. 아래 그림은 컬러 센서에서 사용할 수 있는 함수로 다형성 VI 형태로 4가지 모드를 지원하고 있습니다.
아래 그림은 자이로 센서에서 사용할 수 있는 함수로 3가지 모드를 지원하고 있습니다.
아래 그림은 터치 센서에서 사용할 수 있는 함수로 다형성 VI 형태로 4가지 모드를 지원하고 있습니다.
아래 그림은 초음파 센서에서 사용할 수 있는 함수로 다형성 VI 형태로 3가지 모드를 지원하고 있습니다.
아래 그림은 적외선 센서에서 사용할 수 있는 함수로 다형성 VI 형태로 3가지 모드를 지원하고 있습니다.
지금까지 LEGO MINDSTORMS에서 제공하는 다양한 센서들을 LabVIEW를 이용하여 사용하는 방법에 대해서 자세히 살펴보았습니다. 다음 강좌에서는 LabVIEW를 이용한 로봇 프로그램 운영을 위한 소프트웨어 및 하드웨어 구조 설계 방법에 대해서 살펴보겠습니다.
