아두이노 레시피 : 서보모터 사용하기 - 기초편

# Recipe 4. 서보모터(SG90) 기초 편

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서보모터와 3D프린터로 만든 로봇팔 by LittleBots Instructables

안녕하세요~ 아두이노 셰프입니다. 다양한 아두이노 프로젝트들이 있지만, 학생들에게 인기 있는 프로젝트는 ‘로봇팔’인 것 같아요. 아마도 '결과가 눈에 잘 보이고, 비교적 쉽게 구현이 가능해서'라고 생각이 듭니다.(그냥 보기에도 멋지지 않나요?ㅋ) 저도 생각해 보니 첫 아두이노 프로젝트는 서보모터로 만든 간단한 로봇팔이었네요.ㅎㅎ 실제 산업용 로봇팔 관절에는 주로 스텝모터, BLDC 모터를 사용하지만, 프로젝트로는 서보모터도 손색이 없죠. 언젠가 첫 로봇 팔을 만드는 날을 기대하며 첫 단추인 ‘서보모터’를 직접 사용해 볼까요?

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오늘의 재료 Ingredient

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<메인 재료>

서보모터 (모델명 : SG90)

<그 외 재료>

아두이노 우노

수-수 점퍼케이블(3개)

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메이킹 방법 Steps

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Step 1. 선 연결하기 Wiring

a. 서보모터의 GND(갈색선)는 아두이노의 GND로

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b. 서보모터의 VCC(빨간색)는 아두이노의 5V로

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c. 서보모터의 CONTROL핀(노란색)은 아두이노의 7번 핀으로 연결해 주세요.

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Step 2. 아두이노 코드 Code review

여러분의 요리가 훨씬 간편해질 수 있도록, 숙성이 필요한 코드는 언제나 제가 준비할게요ㅎㅎ

#include <Servo.h> //서보모터를 사용하게 해주는 코드모음(라이브러리)을 가져왔어요

#define servoPin 7 //앞으로 D7번을 servoPin이라고 부를게요.

Servo servo; //가져온 라이브러리를 사용하기위해 servo라는 이름의 Servo클래스를 생성하는건데, 몰라도 좋아요.
//지금은 그냥 원래 Servo라고 써야 하는데 편하게 servo로 이름 바꾸는 거라고 생각할게요.

void setup() {
    servo.attach(servoPin); //서보의 컨트롤핀을 servoPin으로 설정합니다.
}

void loop() {
    servo.write(90); //서보모터를 90도 움직일게요.
}

 

Step 3. 동작시키기 Working

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● 코드를 아두이노 우노에 업로드해 주세요.(업로드 완료 후에도 USB선은 뽑지 않고 유지합니다.)

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● 업로드된 순간, 여러분이 설정한 각도로 모터가 움직일 거예요.

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● servo.write(각도)에서 여러분이 원하는 각도를 넣어보고, 다시 업로드해 보세요.

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(뭔가 좀 아쉽나요? 그래도 사실 이게 서보모터 조작의 거의 전부라고 해도 무방해요. 다음번에 서보모터를 다양하게 활용하는 레시피를 들고 올게요ㅎㅎ 여러분, 서보모터 자체는 이렇게 쉬운 거랍니다!!)

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오늘의 레시피는 여기까지입니다~ 더 깊은 맛을 원하시는 분은 아래 과학시즈닝을 참고해 주세요!

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“과학으로 양념하기” Seasoning

센서에 대한 과학적 원리와 세부내용으로 레시피에 더 깊은 맛을 넣어봅시다.

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서보모터에 대하여

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과학원리

냉장고가 어떻게 일정온도를 유지하는지 아시나요?

냉장고의 냉각장치는 분명 영하이하로 떨어질 거고,

계속 작동시키면 온도도 같이 낮아질 텐데

어떻게 시원한 온도를 유지하는 걸까요?

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여기에는 ‘피드백’이라는 개념이 들어가요.

말 그대로, 주고(feed) 받는(back) 거지요.

냉장고가 냉각장치를 작동시키면,

냉장고 안의 있는 온도계가 냉각장치에게 현재 온도를 알려줘요.

그래서 설정한 온도 이하로

내려가지 않도록 냉각장치를 조절하는 겁니다.

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냉각장치가 센서 덕분에

언제 멈추면 좋을지 아는 거예요.

이거 약간, 부모님이 주차하실 때랑 비슷하지 않나요?

아빠가 주차하실 때, 엄마가 내려서

“오라이 오라이” 하면서 아빠한테 알려주지요?ㅋㅋㅋ

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이게 바로 피드백이에요.

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동작원리

서버모터도 이처럼 피드백 회로가 들어가요.

<서보모터의 피드백 회로>

서보모터를 보면 중간에 가변저항이 있는데요.

모터축에 가변저항이 연결되어 있어요. 그래서

모터가 돌아가면 가변저항이 돌면서 저항값이 바뀌는데,

이걸로 현재 각도가 몇인지 알 수 있는 거예요.

<서보모터 구조> 'Pot'이 가변저항이에요

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만약 아두이노가 “90도로 회전해”라는 명령을 내리면,

모터회로는 일단 모터를 계속 회전시킬 거예요.

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회전하는 동안 가변저항은 모터회로에게

“너 지금 각도는 몇이야”라고 알려주지요.

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그러다가 가변저항이 알려주는 값이 90도가 되면,

아두이노한테 받은 명령대로 멈추게 됩니다.

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이게 서보모터 동작하는 원리예요. (조금 어렵나요?ㅎㅎ)

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앞으로 이 간단한 서보모터가 어떻게 어려워지는 보시게 될 거예요ㅋㅋㅋ

서보모터 움직이는 건 쉬워요.

다만, '어떻게' 조종하고 움직일 거냐에 따라서 코드의 난이도가 결정된답니다~

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코드의 동작 알고리즘

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알고리즘은 쉬운 말로 ‘진행절차’라고 할 수 있습니다.

코드가 어떻게 동작되는지 알아볼까요?

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우리는 서보모터에게 각도만 알려주면 돼요.

그래서 서보의 wrtie란 함수에

각도만 적어주면 나머지는 서보모터 알아서 한답니다.

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"컨트롤핀을 지정한다."→"각도를 알려준다."

이 정도가 되겠네요.

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#include <Servo.h>는 서보를 움직이기 위해 필요한 코드들의 모음인, 라이브러리를 가져오는 명령이에요.

라이브러리는 기초를 벗어나기 위해서 꼭 필요한 개념이니까, 다음에 자세하게 다룰게요!

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엑추에이터 요약 카드

이름 : 서버모터

설명 : 회전만 하는 일반모터와 달리, 원하는 각도로 모터축을 움직이고 고정시킬 수 있는 모터이다. 지정해 준 각도로 모터가 움직인다.

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센서의 구성 : VCC(5V), GND, 컨트롤핀으로 구성된다.