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[아두이노] 장애물 감지 자율주행 자동차

proin 2018.05.14 20:33 조회 수 : 1

http://deneb21.tistory.com/313

블루투스로 컨트롤 하는 자동차도 만든김에 초음파 센서를 이용해 장애물을 감지해서 혼자서 움직이는 자율주행 자동차를 만들어보기로 했습니다. 이름이 거창하지만 움직이는 패턴은 그냥 전진하다가 앞에 장애물이 있으면 감지해서 후진 후 좌회전 또는 우회전 후 (좌, 우 회전은 랜덤하게...) 전진하는 자동차 입니다. 초음파 센서를 더 많이 붙인다면 더 정교한 움직임이 가능하겠는데 초음파 센서가 하나 밖에 없네요. ^^   그래도 원하는 대로 잘 움직입니다. 어쨋든 센서가 많아지더라도 원리는 같습니다. 초음파 센서나 모터 드라이버에 대해서는 기존에 썼던 아래의 글들을 참고 하시면 도움이 될 것입니다.

 

■ 참고 글

▶ [아두이노] 초음파센서(HC-SR04)를 이용한 거리측정

▶ [아두이노] DC 모터의 제어(모터드라이버 L298N) 1편

▶ [아두이노] 블루투스로 컨트롤하는 무선조종 자동차

 

기존 블루투스로 컨트롤 하는 자동차에서 달라진 부분은 블루투스 모듈이 사라지고 초음파 센서를 추가하였으며 9V 건전지를 아두이노 전원으로 추가해서 전원부를 보강했습니다. 이게 6V만 연결하면 처음에는 잘 되는데 조금 작동시키면 전압이 낮아져서 오류가 발생하더군요. 전원을 보강하니 잘 움직입니다.

 

01.jpg

 

앞부분에 HC-SR04 초음파 거리측정 센서를 달았습니다.

 

02.jpg

 

 

03.jpg

 


9V 아두이노 전원공급용 커넥터

6V 건전지 전원 외에 9V 건전지를 아두이노 전원연결용 커넥터를 이용해서 추가해 주었습니다. 그 이외 구성은 블루투스 자동차와 같습니다. 한 번 더 정리하자면 아두이노 우노, L298N DC 모터 드라이버 모듈, 바퀴달린 모터 2개, 앞바퀴용 캐스터 바퀴, 전원은 AA 건전지 4개 들어가는 건전지 홀더(6V) 와 9V 건전지, HC-SR04 초음파 센서, 배선용 미니 브레드보드 정도 들어갔네요. 본체는 하드보드지를 잘라서 만들었습니다. 부품들의 고정은 양면테이프로 고정했습니다.

 

◆ 연결

각각 부품의 연결은 다음과 같이 했습니다. 자세히 보고 싶은 분은 fritzing 파일을 다운받아서 보세요. L298N 에 연결되는 외부전원은 실제로 6V를 연결했는데 12V 까지 연결해도 상관이 없으므로 12V 내에서 연결하고싶은 전압의 전원을 연결하면 됩니다.

 

 

04.jpg

 

 

■ 자율주행 자동차 fritzing 파일

Auto_Drive_Car.fzz

 

빨간선은 전원연결 + 이며 까만선은 GND ( - ) 입니다.

초음파 모듈의 Trig 는 D9, Echo 는 D8 에 연결했습니다.

모터 드라이버 모듈의 IN1 은 D7 에 연결하였고 차례대로 IN2 는 D6 에, IN3 는 D5, IN4 는 D4 에 연결 했습니다.

 

 

만약 소스는 문제가 없는데 모터가 원하는 방향과 거꾸로 돌아간다면 모터 드라이버 모듈에 연결된 모터의 배선을 서로 바꿔보세요. 그럼 원하는 방향으로 돌아갈 겁니다.

 

 

 

◆ 소스

기존의 블루투스 자동차의 소스를 수정하여 블루투스 관련 코드를 없애고 초음파 센서 관련 소스를 넣었습니다. 자동차의 동작제어는 전진, 좌/우 회전, 후진, 정지 기능이 있습니다. 장애물 감지하는 초음파 센서의 값은 20cm 로 설정했습니다.  장애물 감지 시 후진->좌 또는 우회전->장애물 없으면 전진... 이런 식으로 무한반복 하는데 각 동작마다 delay 를 주었습니다. 이 부분도 사정에 맞게 수정하거나 기능을 강화하면 더욱 정교한 움직임이 가능할 듯 합니다.

 

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#include <SoftwareSerial.h> //시리얼 통신 라이브러리 호출
 
//모터 PIN 설정
#define LEFT_A1 4 //왼쪽 바퀴
#define LEFT_B1 5 //왼쪽 바퀴
#define RIGHT_A2 6 //오른쪽 바퀴
#define RIGHT_B2 7 //오른쪽 바퀴
 
//초음파 센서 PIN 설정
#define IR_TRIG 9 //TRIG 핀 설정 (초음파 보내는 핀)
#define IR_ECHO 8 //ECHO 핀 설정 (반사된 초음파 받는 핀)
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);   //시리얼모니터 
 
  //모터 핀모드 설정
  pinMode(LEFT_A1, OUTPUT);
  pinMode(RIGHT_A2, OUTPUT);
  pinMode(LEFT_B1, OUTPUT);
  pinMode(RIGHT_B2, OUTPUT);  
 
  //초음파 센서 핀모드 설정
  pinMode(IR_TRIG, OUTPUT);
  pinMode(IR_ECHO, INPUT);
}
 
void loop() {
  float duration, distance;
  digitalWrite(IR_TRIG, HIGH);
  delay(10);
  digitalWrite(IR_TRIG, LOW);
 
  // echoPin 이 HIGH를 유지한 시간
  duration = pulseIn(IR_ECHO, HIGH);
  // HIGH 였을 때 시간(초음파가 보냈다가 다시 들어온 시간)을 가지고 거리를 계산 한다.
  // 340은 초당 초음파(소리)의 속도, 10000은 밀리세컨드를 세컨드로, 왕복거리이므로 2로 나눠주면 거리가 cm 로 나옴
  distance = ((float)(340 * duration) / 10000) / 2;
  Serial.print("nDIstance : ");
  Serial.println(distance);
     
  if(distance < 20) {         //장애물 감지 (20cm 이내)
     Serial.println("stop");
     stop();  //정지(1초)
     Serial.println("backward");
     backward();  //후진(0.5초)
     int rnd = random(0,2);   //장애물 감지시 좌/우회전 랜덤처리
     if(rnd == 0){
        Serial.println("right");
        right();
     }else{
        Serial.println("left");
        left();
     }
   }else{         //장애물 없음
     Serial.println("forward");
     forward();
   }
}
 
void forward(){
  digitalWrite(LEFT_A1, HIGH);
  digitalWrite(LEFT_B1, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_A2, HIGH);
  digitalWrite(RIGHT_B2, LOW);
}
void backward(){
  digitalWrite(LEFT_A1, LOW);
  digitalWrite(LEFT_B1, HIGH);
  digitalWrite(RIGHT_A2, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_B2, HIGH);
  delay(500);
}
void left(){
  digitalWrite(LEFT_A1, LOW);
  digitalWrite(LEFT_B1, HIGH);
  digitalWrite(RIGHT_A2, HIGH);
  digitalWrite(RIGHT_B2, LOW);
  delay(1000);
}
void right(){
  digitalWrite(LEFT_A1, HIGH);
  digitalWrite(LEFT_B1, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_A2, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_B2, HIGH);
  delay(1000);
}
void stop(){
  digitalWrite(LEFT_A1, LOW);
  digitalWrite(LEFT_B1, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_A2, LOW);
  digitalWrite(RIGHT_B2, LOW);
  delay(1000);
}
 cs

 

 

 

주행 동영상 입니다. 그럭 저럭 잘 움직이네요. 그냥 놔두면 지가 알아서 돌아다니니 왠지 블루투스 자동차 보다 마음이 편한 것은 왜 일까요?  조종해야 한다는 부담이 없어져서 그런가? ^^; 

 

 

▶추가내용(2016.08.12) : 위 내용 중 잘못된 내용이 있어서 바로 잡습니다. L298N 의 5V 단자는 전원 입력이 아니라 5V 출력 단자 입니다. 고로 위의 Fritzing 회로도 중 모터 드라이버에 연결한 아두이노 5V 전원은 필요가 없습니다. 전원은 외부전원을 충분하게 공급해주고 모터 드라이버 5V 출력을 아두이노의 VIN 에 연결해서 아두이노의 전원으로 사용하는 것이 가장 바람직하다고 생각 됩니다. http://deneb21.tistory.com/277 참고



출처: http://deneb21.tistory.com/313 [Do It Yourself!]

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