레고 R 마인드스톰 R EV3 마스터 가이드

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2 레고 R 마인드스톰 R EV3 마스터 가이드

3 THE LEGO MINDSTORMS EV3 DISCOVERY BOOK By LAURENS VALK Copyright 2014 by Laurens Valk THE LEGO MINDSTORMS EV3 DISCOVERY BOOK, ISBN , published by No Starch Press. Korean-language edition copyright 2015 by Insight Press. All rights reserved. The Korean edition was published by arrangement with No Starch Press through Agency-One, Seoul. 이 책의 한국어판 저작권은 에이전시 원을 통해 저작권자와의 독점 계약으로 인사이트에 있습니다. 신저작권법에 의해 한국 내에서 보호를 받는 저작물이므로 무단전재와 무단복제를 금합니다. 레고 R 마인드스톰 R EV3 마스터 가이드 EV3 프로그래밍 원리와 조립 기법을 탐구하며 체험하는 로봇 창작의 세계 초판 1쇄 발행 2015년 10월 26일 지은이 로렌스 발크 옮긴이 공민식 펴낸이 한기성 펴낸곳 인사이트 편집 김강석 본문 디자인 신병근 제작 관리 박미경 용지 월드페이퍼 인쇄 현문인쇄 제본 자현제책 등록번호 제 호 등록일자 2002년 2월 19일 주소 서울시 마포구 잔다리로 119 석우빌딩 3층 전화 팩스 블로그 co.kr 이메일 insight@insightbook.co.kr ISBN 책값은 뒤표지에 있습니다. 잘못 만들어진 책은 바꾸 어 드립니다. 이 책의 정오표는 확인하실 수 있습니다. 이 도서의 국립중앙도서관 출판예정도서목록(CIP)은 서지정보유통지원시스템 홈페이지( 국가자료공동목록시스템( nl.go.kr/kolisnet)에서 이용하실 수 있습니다.(CIP제어번호: CIP ) 일러두기 본문 중 오렌지색으로 쓰인 글은 모두 옮긴이의 글입니다.

4 레고R 마인드스톰R EV3 마스터 가이드 The LEGO Mindstorms EV3 Discovery Book 로렌스 발크 지음 공민식 옮김 EV3 프로그래밍 원리와 조립 기법을 탐구하며 체험하는 로봇 창작의 세계

5 차례 옮긴이의 글 xiv 들어가는 글 xvii 왜 이 책입니까? xvii 여러분에게 이 책이 적절할까요? xviii 이 책은 이렇게 구성되어 있습니다 xviii 들어가는 글을 마치며 xxii 1 시작하기 1 EV3 준비하기 3 구성품을 살펴봅시다 3 EV3 브릭 4 테크닉 부품 정리하기 5 임무 패드 6 로봇을 제어하기 6 EV3 소프트웨어 설치하기 7 이 장을 마치며 9 2 첫 번째 로봇 만들기 11 조립도 활용하기 11 익스플로러 조립하기 13 입력과 출력, 그리고 전선 22 EV3 브릭 살펴보기 23 EV3 켜고 끄기 23 프로그램 선택과 실행하기 24 리모컨으로 로봇 움직여 보기 25 이 장을 마치며 26 3 프로그램 만들고 수정하기 27 첫 번째 프로그램 따라하기 27 기본 프로그램 만들기 프로그래밍 팔레트 시작 블록 프로그래밍 캔버스 하드웨어 페이지 31 프로젝트와 프로그램 파일 관리 도구 모음 콘텐츠 편집기 37 EV3 기본 로봇과 보너스 모델 38 이 장을 마치며 38

6 4 프로그래밍 실습: 동작 블록 39 프로그래밍 블록은 어떻게 작동할까요? 39 조향모드 주행 블록 40 조향모드 주행 블록 활용 40 모드와 설정에 대해 자세히 알아보기 41 정확하게 회전하기 44 탐구과제 1: 가속시키기! 44 탐구과제 2: 정확한 회전! 45 탐구과제 3: 원하는 곳까지 이동하기! 45 탐구과제 4: 글자를 쓰며 주행하기! 45 사운드 블록 46 사운드 블록의 설정에 대해 자세히 알아보기 46 사운드 블록의 활용 48 탐구과제 5: 어느 방향이라고 말했죠? 49 탐구과제 6: 디제이가 되어 봅시다! 49 디스플레이 블록 49 디스플레이 블록의 설정 살펴보기 50 디스플레이 블록의 동작 52 탐구과제 7: 화면 자막 52 탐구과제 8: 8자 이동 로봇 53 브릭 상태 표시등 블록 53 탐구과제 9: 신호등! 54 주행 블록에서의 켜짐과 꺼짐 모드 54 탐구과제 10: 음악과 함께 드라이브! 55 탱크모드 주행, 라지 모터 그리고 미디엄 모터 블록 55 추가적인 탐구 56 탐구과제 11: 원 그리기! 57 탐구과제 12: 길잡이! 57 탐구과제 13: 춤추는 로봇 57 디자인 탐구과제 1: 로봇 청소기 58 디자인 탐구과제 2: 익스플로러와 함께 예술을! 58 5 대기, 반복 마이 블록과 다중 작업 59 대기 블록 59 대기 블록 설정하기 60 대기 블록의 동작 살펴보기 60 WaitDisplay 프로그램의 이해 60 탐구과제 14: 메세지를 남겨주세요! 60 탐구과제 15: 보드 게임 타이머! 60 루프 블록 61 루프 블록 사용하기 61 루프 블록의 동작 살펴보기 62 루프 블록 안에 루프 블록을 넣기 62 탐구과제 16: 순찰 경비원 64 탐구과제 17: 삼각형! 64 나만의 블록 만들기: 마이 블록 64 마이 블록 만들기 65 프로그램에서 마이 블록을 사용하기 65 마이 블록 편집하기 67 프로젝트에서 마이 블록 관리하기 67 탐구과제 18: 나의 사각형! 68 탐구과제 19: 내 노래! 68 멀티태스킹 68 시작 블록 여러 개 사용하기 68 시퀀스 와이어를 나누기 69 리소스 충돌을 피하는 방법 70

7 추가적인 탐구 70 탐구과제 20: 도전, 멀티태스킹! 71 탐구과제 21: 단일태스킹! 71 탐구과제 22: 복잡한 코스 주행! 71 디자인 탐구과제 3: Mr. EXPLOR3R! 72 2 센서 응용하기 6 센서의 이해 75 센서란 무엇인가? 75 EV3 세트에 포함된 센서 이해하기 75 터치 센서의 이해 76 터치 센서를 활용해서 범퍼 만들기 76 센서값 측정하기 81 센서와 프로그래밍 81 센서와 대기 블록 82 탐구과제 23: 반가워, 잘가! 83 탐구과제 24: 장애물을 회피하고 얼굴 표정 드러내기! 84 탐구과제 25: 쉽게 누르기! 84 센서와 루프 블록 85 탐구과제 26: 즐거운 음악! 86 센서와 스위치 블록 86 탐구과제 27: 갈까 말까? 88 탐구과제 28: 어려운 결정! 89 비교, 변경, 측정 모드 이해하기 90 추가적인 탐구 91 탐구과제 29: 방향 선택하기! 92 탐구과제 30: 대기, 반복 또는 스위치? 92 탐구과제 31: 브릭 버튼! 92 디자인 탐구과제 4: 침입자 경보! 92 디자인 탐구과제 5: 조명 스위치! 93 7 컬러 센서 사용하기 95 컬러 센서 장착하기 96 컬러 모드 97 선 밖으로 나가지 않기 97 디자인 탐구과제 6: 불도저! 98 선 따라가기 99 측정 모드의 스위치 블록 101 탐구과제 32: 여러분만의 트랙을 만들어 보세요! 102 탐구과제 33: 파란색 선을 보면 멈추기! 102 탐구과제 34: 색상을 말해 보세요! 103 탐구과제 35: 엄청난 반사광! 103 반사광 강도 모드 103 기준값을 설정 104 센서값과 기준값의 비교 104 좀 더 부드럽게 선을 따라가기 105

8 주변광 강도 모드 108 주변 빛의 강도 측정 108 모르스 부호 프로그램 108 탐구과제 36: 기상 알람! 109 추가적인 탐구 110 탐구과제 37: 컬러 태그! 110 탐구과제 38: 지문 스캐너! 110 탐구과제 39: 컬러 패턴! 110 탐구과제 40: 길 위에 장애물이! 111 탐구과제 41: 아주 어려운 트랙! 111 디자인 탐구과제 7: 초인종! 112 디자인 탐구과제 8: 안전 금고! 적외선 센서 사용하기 115 근접감지 모드 115 장애물 피하기 116 센서의 복합 활용 116 탐구과제 42: 최대한 가까이! 118 탐구과제 43: 세 개의 센서! 118 원격 모드 119 탐구과제 44: 비콘으로 잠금 해제! 120 비콘 신호강도 모드 120 비콘 방향 모드 121 탐구과제 45: 부드럽게 따라가기! 122 여러 가지 센서 모드의 혼용 122 추가적인 탐구 123 탐구과제 46: 나를 따르라! 123 탐구과제 47: 레이더 탐색음! 124 디자인 탐구과제 9: 철로 차단기! 124 디자인 탐구과제 10: 완벽한 경보장치! 브릭 버튼과 회전 센서 사용하기 125 브릭 버튼 사용하기 125 탐구과제 48: 긴 메시지! 126 탐구과제 49: 나만의 메뉴! 126 회전 센서 활용하기 127 모터 위치 127 모터 위치를 재설정 128 회전 속도 128 탐구과제 50: 시작점으로 돌아가기! 129 탐구과제 51: 색으로 속도 표시! 130 속도 조절에 대한 이해 130 동작 상태에 따른 모터 속도 제어 130 실속한 모터 멈추기 131 추가적인 탐구 132 탐구과제 52: 브릭 버튼으로 조종하기! 132 탐구과제 53: 저속 장애물 감지! 133 디자인 탐구과제 11: 스마트 하우스 133

9 3 로봇 조립 기법 10 빔, 축, 커넥터와 모터 137 빔과 프레임 사용하기 138 빔 연장하기 138 프레임 사용하기 139 빔을 이용한 구조 강화 139 경사 빔 사용하기 140 탐구과제 54: 큰 삼각형! 141 LEGO 격자 단위 사용하기 142 탐구과제 55: 경사 결합! 144 축과 축 구멍을 이용한 결합 144 커넥터 사용하기 145 축 연장하기 145 두 개의 빔을 연결하기 146 직각으로 빔 연결하기 146 평 행으로 놓인 빔을 보강하기 146 탐구과제 56: 커넥터 응용! 단위 활용하기 148 탐구과제 57: 0.5단위의 빔! 149 얇은 부품 사용하기 149 가변형 구조 만들기 149 모터와 센서의 활용 150 라지 모터를 응용해 조립하기 150 미디엄 모터를 응용해 조립하기 153 센서를 응용해 조립하기 154 기타 부품 155 추가적인 탐구 155 디자인 탐구과제 12: 전차의 구동! 155 디자인 탐구과제 13: 테이블 청소기! 155 디자인 탐구과제 14: 전동 커튼! 기어 활용하기 157 기어의 기본 개념 157 기어에 대해 자세히 살펴보기 159 탐구과제 58: 기어 관찰하기! 159 두 기어의 기어비 계산하기 160 회전 속도 증감하기 161 탐구과제 59: 기어비 계산! 162 토크란 무엇인가? 162 좀 더 복잡한 기어열 만들기 164 마찰과 유격 166 탐구과제 60: 예측할 수 있는 구동 167 탐구과제 61: 서로 다른 방향 167 EV3 세트의 기어 사용하기 168 레고 기어와 격자 단위 169 단면, 양면 베벨 기어 사용하기 171

10 탐구과제 62: 수직 교차 옵션 173 탐구과제 63: 보다 강한 기어열! 174 노브 휠 활용하기 174 웜 기어 활용하기 174 탐구과제 64: 느린 구동! 175 기어열을 튼튼하게 보강하기 175 빔을 이용해 기어열 보강하기 175 축이 꼬이면서 손상되는 현상 176 축의 회전 방향 바꾸기 177 EV3의 모터와 기어의 조립 178 추가적인 탐구 179 디자인 탐구과제 15: 드랙스터! 179 디자인 탐구과제 16: 달팽이 로봇! 179 디자인 탐구과제 17: 암벽 등반! 180 디자인 탐구과제 18: 턴테이블! 180 디자인 탐구과제 19: 로봇팔! 차량과 동물형 로봇 12 포뮬러 EV3: 레이싱 로봇 185 포뮬러 EV3 레이싱 로봇 만들기 186 구동 및 조향하기 207 조향을 위한 마이 블록 만들기 207 마이 블록 테스트하기 210 무선 조종 프로그램 만들어 보기 212 무인 자동차 레이싱 214 추가적인 탐구 214 탐구과제 65: 조향 민감성 조절 실험! 214 탐구과제 66: 야간 레이싱! 215 탐구과제 67: 유선 가속 페달! 215 탐구과제 68: 후면 깜빡이! 216 탐구과제 69: 충돌 감지! 216 디자인 탐구과제 20: 보다 빠른 레이싱! 217 디자인 탐구과제 21: 자동차 튜닝! 앤티: 로봇 개미 219 보행 메커니즘의 이해 220 앤티 로봇 만들기 221 앤티의 걸음마 238 Opposite 마이 블록 만들기 238 장애물 회피하기 239 프로그래밍하기 240 먹이 찾기 240 주변 환경 감지 240 추가적인 탐구 243 탐구과제 70: 무선 조종! 243 탐구과제 71: 야행성 동물! 243 탐구과제 72: 배고픈 로봇! 244 디자인 탐구과제 22: 로봇 거미! 244 디자인 탐구과제 23: 무서운 발톱! 244 디자인 탐구과제 24: 더듬이! 245

11 5 고급 프로그래밍 기법 14 데이터 와이어 사용하기 249 스케치봇 만들기 250 데이터 와이어 배워보기 260 탐구과제 73: 먼 곳에 이야기 하기! 261 데이터 와이어의 활용 261 데이터 와이어의 값 보기 262 데이터 와이어 지우기 262 프로그램에서의 데이터 와이어 262 복수의 데이터 와이어 사용하기 263 반복 구조와 데이터 와이어 263 탐구과제 74: 막대 그래프! 264 탐구과제 75: 그래프 업그레이드! 265 데이터 와이어의 유형 265 숫자형 데이터 와이어 266 논리형 데이터 와이어 266 텍스트형 데이터 와이어 266 탐구과제 76: 부드럽게 멈추기! 267 숫자형 배열과 논리형 배열 267 형 변환 267 센서 블록 활용하기 270 측정 모드 270 비교 모드 275 탐구과제 77: 휠을 돌려서 속도 조절하기! 276 탐구과제 78: 내 포트 보기! 276 탐구과제 79: 크기 비교! 276 데이터 와이어 값의 범위 276 흐름 제어 블록의 고급 기능 277 데이터 와이어와 대기 블록 277 데이터 와이어와 루프 블록 278 탐구과제 80: 적외선 가속페달! 279 데이터 와이어와 스위치 블록 279 루프 인터럽트 블록 282 추가적인 탐구 285 탐구과제 81: 인터럽트를 인터럽트하기! 285 탐구과제 82: 센서 활용! 286 탐구과제 83: 힘이냐 속도냐! 286 탐구과제 84: 실제 방향은 어디? 287 디자인 탐구과제 25: 인공 로봇손! 287 탐구과제 85: 지켜보는 스케치봇! 287 탐구과제 86: 오시로스코프(계측기)! 데이터 연산 블록, 그리고 데이터 와이어를 활용한 마이 블록 289 데이터 연산 블록 사용하기 289 수학 블록 290 탐구과제 87: 수학으로 최댓값을! 291 탐구과제 88: 값 더하기! 293 탐구과제 89: 적외선으로 속도 제어! 293 탐구과제 90: 적외선으로 속도 제어 2! 293 탐구과제 91: 이득 제어! 293 탐구과제 92: 직접 제어! 293

12 랜덤 블록 294 탐구과제 93: 임의의 음높이! 295 비교 블록 295 탐구과제 94: 모터와 속도 모두 임의로! 296 논리 연산 블록 296 탐구과제 95: 논리 센서! 298 탐구과제 96: 세 개의 센서를 이용한 대기! 298 범위 블록 298 올림/내림 블록 299 텍스트 블록 300 탐구과제 97: 카운트다운! 301 마이 블록에 데이터 와이어 활용하기 301 마이 블록과 입력 301 마이 블록 수정하기 305 탐구과제 98: 측정 단위! 305 탐구과제 99: 고급 디스플레이 306 마이 블록과 출력 306 탐구과제 100: 근접 평균치! 308 탐구과제 101: 이동 속도! 309 마이 블록과 입축력 309 탐구과제 102: 원 계산! 311 마이 블록을 활용하기 위해 생각해야 할 것 311 마이 블록을 시작하는 방법 311 내가 만든 마이 블록을 다른 프로젝트에서 공유하기 312 추가적인 탐구 312 탐구과제 103: 이 숫자는 정수인가요? 312 탐구과제 104: 이중 브레이크 감지! 313 탐구과제 105: 반사 신경 테스트! 313 디자인 탐구과제 26: 로봇 시계! 상수와 변수 315 상수의 활용 315 변수의 활용 316 변수 정의하기 317 변수 블록 활용하기 317 탐구과제 106: 처음과 비교! 319 탐구과제 107: 직전과 비교! 319 변숫값 바꾸기 320 변수의 초기화 321 평균 산출하기 321 추가적인 탐구 322 탐구과제 108: 숫자 증가와 감소! 323 탐구과제 109: 일정 구간의 평균값! 323 탐구과제 110: 임의의 숫자 뽑기! 323 탐구과제 111: 가장 가까운 값! 323 디자인 탐구과제 27: 숫자 세기! EV3 그림 그리기 게임 325 1단계: 기본적인 그리기 기능 326 마이 블록 #1: 화면 지우기 326 마이 블록 #2: 좌표 처리 326 기본 프로그램 마무리 327 2단계: 연필 부가 기능 추가 328 연필을 들고 이동 329 연필을 지우개로 바꾸기 330 화면 지우기 330 연필 두께 설정 330

13 탐구과제 112: 로봇 예술가! 333 탐구과제 113: 포스 피드백! 333 탐구과제 114: 아주 뾰족한 연필! 333 추가적인 탐구 334 탐구과제 115: 도둑을 잡아라! 334 탐구과제 116: 수학 게임! 335 디자인 탐구과제 28: 플로터! 기계 그리고 인간형 로봇 18 스냇처: 로봇팔을 장착한 자율 이동형 로봇 339 로봇팔의 동작에 대한 이해 340 로봇손의 동작 원리 341 팔을 들어올리는 원리 341 스냇처 로봇 만들기 343 로봇손 제어 376 마이블록 #1: grab(잡기) 376 마이블록 #2: reset(초기화) 376 마이블록 #3: release(놓기) 377 무선 조종 프로그램 만들기 378 탐구과제 117: 무선 조종 업그레이드! 379 탐구과제 118: 무선 속도 조종! 379 로봇팔의 문제 해결 380 비콘 찾기 380 적외선 벌레 만들기 380 마이블록 #4: search(탐색) 382 탐구과제 119: 신호 확인! 387 최종 프로그램 만들기 388 추가적인 탐구 390 탐구과제 120: 부지런히! 390 탐구과제 121: 경로 찾기! 391 탐구과제 122: 거리 탐색! 391 디자인 탐구과제 29: 굴삭기! 라바 렉스: 걷고 말하는 인간형 로봇 393 하반신 만들기 395 로봇의 걸음마 413 마이 블록 #1: Reset 413 마이 블록 #2: Return 414 마이 블록 #3: Onsync 416 마이 블록 #4: left 419 첫 번째 단계 진행 420 탐구과제 123: WALK 마이 블록! 421 탐구과제 124: 뒷걸음질! 421 탐구과제 125: 우향우, 좌향좌! 421 상반신 만들기 421 머리와 팔 제어하기 430 마이 블록 #5: Head 430 장애물을 피하고 악수에 답하기 430

14 추가적인 탐구 434 탐구과제 126: 춤추는 로봇! 435 탐구과제 127: 무엇이 다를까요? 435 탐구과제 128: 로봇 코치! 435 탐구과제 129: 경계 근무하는 보초 로봇! 435 탐구과제 130: 다마고치! 436 탐구과제 131: 우아한 걸음걸이! 437 탐구과제 132: 무선 조종 보행! 437 디자인 탐구과제 30: 또 다른 2족보행 로봇! 437 A 프로그램 문제 해결, EV3 브릭, 무선 연결법 439 문제 해결 - 컴파일 오류 439 마이 블록의 누락 439 프로그램 블록에서의 오류 440 변수 정의의 누락 440 실행 중인 프로그램의 문제 해결 441 EV3 문제 해결 444 하드웨어 페이지의 활용 444 USB 연결에 대한 문제 해결 446 EV3 브릭의 강제 재부팅 447 EV3의 펌웨어 업데이트 447 마이크로 SD 카드를 사용해 테이터를 보존 448 무선으로 EV3에 프로그램 전송 449 블루투스를 이용해 EV3 브릭에 연결하기 450 Wi-Fi 무선 네트워크를 이용해 EV3 브릭에 연결하기 452 블루투스와 Wi-Fi 무선 랜 사이의 선택 454 정리 455 B 브릭 프로그램 기능의 활용 457 브릭 프로그램을 만들기, 저장하기, 그리고 실행하기 458 루프에 블록 추가하기 458 블록의 세부 설정 바꾸기 459 브릭 프로그램 실행하기 460 프로그램 저장하기, 열기 460 브릭 프로그램의 블록 사용하기 461 브릭 프로그램 불러오기 463 정리 464 찾아보기 465

15 옮긴이의 글 마인드스톰을 처음 접하게 되었던 것은 대학 졸업 준비를 하던 2002년 무렵입니다. 기계와 로봇에 조금 관심이 있었지만, 평범한 인문계 고등학교와 평범한 대학의 전 산학 계열에 진학한 데다 공부도 열심히 하지도 않았던 불량한 학생이었던 저는 졸 업 작품 준비로 한참 스트레스를 받고 있었습니다. 컴퓨터 프로그램의 복잡한 알고 리즘이나 데이터베이스, 통신 관련 프로그래밍이 부담스러웠던 때, 마침 소니의 아 이보 와 혼다의 아시모 가 한참 이슈를 타고 있었습니다. 로봇이라는 아이템은 제게 하나의 돌파구처럼 보였습니다. 하지만 기계 설계나 구조, 역학 등에 대해 제대로 배워본 적도 없었던지라 마이컴 보드를 이용한 로봇 컨트롤은 기존의 프로그램과 별로 다르지 않은 난이도와 부담감 으로 다가왔습니다. 남들이 판금 가공으로, 목재로, 심지어 종이 상자로 로봇의 프레 임을 만들었다는 말만 듣고 덤빈 하드웨어의 조립은 끝없는 좌절과 실패만을 안겨줄 뿐이었습니다. 겨우 프로젝트를 마무리할 무렵 우연히 발견한 레고 마인드스톰. RCX라고 불리 던 레고 사의 첫 로보틱스 제품군이 보여준 모습은 제겐 실로 놀라움의 연속이었습 니다. 내가 알고 있던 레고는 집짓기, 성 쌓기, 소방차, 우주선 같은 장난감이었는데, 그 장난감이 내 눈앞에서 미로를 찾아가고, 계단을 오르내리고, 그 외에도 너무나 신 기하고 재미있는 동작들을 척척 보여주는 것입니다. 레고 사가 처음으로 마인드스톰 제품군을 출시하자마자, 대부분의 IT 계열 제품 들이 그러하듯 일부 엔지니어들이 이 독특한 장난감의 속을 해부해 보기 시작했습니 다. 그렇게 제품의 내부 구조와 설계 개념이 오픈되었을 때, 레고 사는 자신들의 제품 을 해킹한 해커 그룹을 고소하는 대신, 스스로 과감하게 제품의 내부 개념과 가능성 을 적극적으로 개방하고 홍보하는 전략으로 초강수 맞대응을 합니다. 결국 마인드스톰은 2세대인 NXT를 거쳐 3세대 EV3까지 명맥을 이어오며 로봇 교육 시장의 새로운 패러다임으로 자리매김하게 되었습니다. 무한한 창의성을 가진 레고 부품을 하드웨어로 활용하는 이 기막힌 플랫폼은, 제어를 위한 컨트롤러까지도 엄청난 확장성을 보여주고 있습니다. 어린 아이들을 위한 논리적인 프로그래밍 실 습에서 제어를 즐기는 성인들의 취미는 물론, 특수목적의 장비를 설계하는 연구자들 xiv

16 의 프로토타입 리소스로도 활발하게 활용되고 있습니다. 마인드스톰 제품군의 하드웨어는 기존 기계장치의 설계와는 조금 개념이 다릅니 다. 기존의 하드웨어 설계 기법은 각각의 제조사에서 설계한 수많은 부품들 중 원하 는 구조에 가장 적합한 부품을 하나하나 찾거나, 설계 후 자체 가공하는 방식이었습 니다. 이를 위해서는 부품 설계를 위한 캐드에서부터 가공을 위한 CNC 내지는 3D 프린터 등의 가공 기계 운용법을 이해할 필요가 있었습니다. 혹은 부품 제조회사가 발행한 수백 페이지에 달하는 부품 카탈로그를 뒤지며 수많은 업체에서 생산하는 각 기 다른 크기의 부품들 중 원하는 것을 찾아야 하는 비효율을 감내해야 했습니다. 하지만 레고에서는 이미 상당 부분 기계적으로 검증이 된 레고 테크닉 부품과 쉽 게 이해할 만한 브릭 구조 들을 활용하여 하드웨어를 설계할 수 있습니다. 기존의 하 드웨어 설계나 조립과 비교한다면 압도적으로 시간을 절약할 수 있습니다. 물론 금 속 절삭 가공으로 제작한 기어나 하드웨어 프레임의 내구성에 비할 수는 없겠지만, 학생들이 기계 구조를 이해하거나 간단한 프로젝트를 수행하는 데는 충분하다고 할 수 있습니다. 하드웨어와 더불어 마인드스톰을 빛나게 하는 것은 그래픽 기반의 프로그래밍 언 어라는 점입입니다. 마인드스톰은 C 언어나 JAVA 같은 텍스트 기반의 프로그램도 지원하지만 기본 언어로 그래픽 기반의 언어를 번들로 포함합니다. 이 언어는 마우 스와 간단한 클릭을 통해 손쉽게 프로그램의 개념을 배울 수 있습니다. 이는 텍스트 메뉴만으로 구성된 컴퓨터 언어가 주는 프로그래밍 학습과 작업에 대한 부담감을 크 게 줄여줍니다. 실제로 초등학교 3~4학년 정도의 어린이들도 기본적인 교육을 받은 후 간단한 로직을 작성할 수 있을 정도로 마인드스톰 프로그램의 진입 장벽은 낮습 니다. 그리고 이를 통해 학습자는 자연스럽게 프로그래밍 언어의 구조와 개념에 대 해 이해할 수 있게 됩니다. 저는 초중등 로봇 체험 교실과 일부 고등학교의 로봇 기초 실습 및 공대 소프트웨 어 계열 학과 학부생들을 대상으로 한 로봇 체험 실습을 지도해 보며 레고 마인드스 톰의 교육적 가능성을 일찍이 확인하였습니다. 이 로봇의 매력에 빠져 동심으로 돌 아가 두 눈을 반짝이던 학생들의 행동 하나하나가 지금도 눈앞에 선합니다. 자신의 옮긴이의 글 xv

17 창조물인 로봇이 친구의 로봇과 경쟁하는 모습을 보며 즐거워하고, 승리하기 위해 하드웨어와 소프트웨어의 수정 방법을 고민하는 과정 속에서 순수한 엔지니어의 고 뇌와 기쁨을 함께 맛보았을 것입니다. 저자인 로렌스 씨 역시 이런 매력을 좀 더 널리 알리고자 이 책을 집필했을 것이라 생각합니다. 레고 마인드스톰은 제대로 이해하고 빠져든다면 엄청나게 넓은 창작의 바다를 보여주기도 하지만, 선입견이나 부담을 갖고 접근한다면 오히려 기존의 레고 제품들보다 더 재미없고 어렵게 느껴질 것입니다. 여러분이 이 책에서 휴머노이드 라바렉스 개미 로봇 앤티 를 만들어 보는 것으로 끝낸다면, 여러분은 이 책의 진정 한 매력의 절반 정도를 경험한 것입니다. 이 책에 제시된 모델들을 통해 여러분만의 독창적인 아이디어를 구체화하는 기쁨을 느껴보시기 바랍니다. 이 책에 나온 모델들은 그 자체로도 충분히 매력적이고 재미있는 장난감들이지만, 구조적으로나 프로그램의 개념적인 면에서도 다른 로봇 제작의 기초가 될 수 있는 멋진 것들입니다. 여러분은 레이싱 카를 개조해서 무인 트럭을 만들어 볼 수도 있고, ANTY 개미 로봇을 개조해서 유명 SF 영화에 나오는 보병 수송용 장갑차를 만들어 볼 수도 있습니다. 무엇을 만들지와 어떻게 만들지를 고민하는 것이 말처럼 쉬운 일 은 아니지만, 그 과정에서의 결과물이 내 눈앞에서 움직이는 것을 보게 된다면 아마 도 그동안의 노력에 대한 충분한 보상이 되리라 확신합니다. 해외와 달리 이제까지 레고 서적이 다양하게 출시되지 않았던 우리나라에서 적극 적으로 좋은 책을 꾸준히 소개해 주시는 인사이트의 한기성 사장님께 감사를 전합니 다. 특히 굼뜬 역자에게 꾸준히 응원을 해주시며 부족한 번역을 꼼꼼히 봐주신 김강 석 님과 디자인에 힘써주신 신병근 님께도 감사 인사를 드립니다. 옆에서 부족한 번 역을 지적해 주고 검토해 준 아내 박수경 님과, 잘 놀아주지도 못하는 아빠를 응원해 주는 딸에게도 고마움을 전합니다. 마지막으로, 이 책을 읽고 즐겁게 레고를 즐기실 모든 분들에게도 뜨거운 감사의 인사를 전합니다. 2015년 여름 공민식 xvi

18 들어가는 글 로봇의 매혹적인 세계에 빠져 볼 준비가 되었습니까? 여러분이 이 책을 읽고 나면, 아마도 여러분은 로봇을 배우기 위해 레고 마인드스톰 EV3를 선택하지 않을 수 없 게 될 것입니다. 나는 그 선택이 훌륭한 선택이라는 것을 믿어 의심치 않습니다. 내가 처음으로 레고 마인드스톰을 접한 것은 2005년, 내 나이 13살 때의 일입니 다. 로보틱스 인벤션 시스템 을 발명 수업시간에 사용했습니다. 처음에는 단순한 취미로 시작했지만, 머지않아 로봇의 매력을 발견하게 되었고, 이로 인해 나는 진로 를 공학으로 결정하게 되었습니다. 레고 마인드스톰은 모터와 센서를 이용해 하드웨 어를 설계, 조립하고 프로그램을 탑재하는 일련의 과정을 모두 포함하기 때문에 로 봇공학에 대한 많은 개념적인 부분을 배울 수 있는 훌륭한 교재입니다. 이 책의 목적은 마인드스톰이 지닌 여러 가지 가능성을 경험해 볼 수 있도록 돕는 것입니다. 내가 그랬듯이, 여러분 또한 이 흥미로운 로봇에 대해 많은 재미를 느끼고, 그 과정에서 많은 것을 배울 수 있기를 기대합니다! 왜 이 책입니까? 레고 마인드스톰 EV3 로봇 세트는 다양한 부품과 다섯 가지 로봇의 조립도가 함께 제공됩니다. 이것만으로도 기본적인 로봇을 만들고 프로그래밍해서 움직이는 재미 를 느껴볼 수 있습니다. 하지만 로봇을 막 시작하는 단계라면 이 모델들은 약간 부담 이 될 수도 있습니다. 기본 프로그램에서는 여러분이 선택한 로봇의 제작 방법을 제 공하지만 기본 프로그램의 사용자 가이드만을 가지고 여러분이 원하는 자신만의 로 봇을 만들기란 쉽지 않습니다. 이 책은 레고 마인드스톰 EV3를 이용해 자신만의 로봇을 디자인하는 데 도움을 주기 위해 기획되었습니다. 이 책의 내용을 이해한다면 여러분은 자신만의 로봇을 설계, 제작하고 프로그래밍까지 완벽하게 해낼 수 있을 것입니다. RIS: Robotics Invention System. 레고 마인드스톰 제품군의 1세대 제품으로 RCX 컨트롤러가 포함되어 있습니다. 이후 2세대인 NXT를 거쳐 지금의 EV3로 진화하였습니다. 들어가는 글 xvii

19 여러분에게 이 책이 적절할까요? 이 책은 여러분에게 기존의 마인드스톰 제품군에 대한 조립이나 프로그래밍 경험을 요구하지 않습니다. 순차적으로 책의 내용을 따라가다보면 기본적인 제어의 개념뿐 만 아니라 단순한 움직임에서 고급 프로그래밍 기법으로 정교하게 제어되는 로봇까 지 경험해 볼 수 있습니다. 여러분이 신규 사용자라면 1장부터 차근차근히 읽어 보고 2장의 기본 로봇 역시 만들어 볼 것을 권합니다. 만약 레고 마인드스톰에 대한 기본적인 지식을 갖고 있다 면 로봇을 설명하는 장으로 바로 이동해서 조립을 따라할 수도 있습니다. 고급 프로 그래밍에 관련된 내용을 다루는 5부와 로봇 디자인을 다루는 6부의 내용은 분명 고 급 사용자들도 흥미를 느낄 것입니다. 이 책은 이렇게 구성되어 있습니다 여러분이 활용하기 나름이겠지만, 이 책은 참고서적이라기보다는 학습교재에 좀 더 가깝습니다. 각 장은 로봇의 조립, 프로그래밍 그리고 탐구과제로 구성되어 있으며, 읽기 힘들고 지루한 책이 되지 않도록 가급적 각각의 내용들이 섞이도록 배치했습 니다. 예를 들어 한 장에서 기본 로봇 프로그래밍 기술과 동시에 첫 번째 로봇을 움직이 는 방법에 대해 배우고, 그 다음 새 로봇과 그에 맞는 고급 프로그램을 배우게 될 것 입니다. 필자가 생각하는 가장 좋은 로봇 학습 방법은 실습을 통한 학습 입니다. 그 래서 이 책 또한 실습을 통한 학습을 지향하고 있습니다. 탐구과제 각 장에서 제시하는 개념을 좀 더 잘 이해하기 위해 많은 탐구과제를 책에 담았습니 다. 탐구과제에서는 예제 프로그램을 확장한 개념 내지는 완전히 새로운 프로그램이 제시됩니다. 예를 들면 실습 과정을 통해 로봇이 소리를 내도록 하는 방법과 화면에 xviii

20 글자를 출력하는 방법을 알았다면, 탐구과제에서는 로봇이 음성을 출력하고 이에 맞 추어 화면에 텍스트를 보여주는 형식으로 좀 더 심화된 학습을 하게 됩니다. 또한, 일부 장에서는 마지막 부분에서 로봇 디자인에 대한 탐구과제도 제시합니 다. 해당 장에서 사용된 로봇을 수정하는 방법에 대한 아이디어를 제공할 것입니다. 예를 들면, 레이싱 로봇을 만드는 장에서 바퀴와 모터 사이에 기어를 추가해 속도를 높이는 방법 또는 침입자 경보를 이용해 EV3를 동작시키는 방법이 함께 제시됩니다. 난이도 파악하기 여러분이 탐구과제의 난이도를 손쉽게 파악할 수 있도록, 필자는 각 탐구과제의 상 단에 난이도를 표시해 두었습니다. 하급 난이도( )는 기본 예제를 약간 확장하는 수준으로 구현할 수 있는 가장 쉬운 단계입니다. 중급 난이도( )는 여러분이 기 존에 배운 내용을 덧붙이거나 새로운 개념을 추가해야 하는 약간 어려운 단계입니 다. 상급 난이도( )는 여러분에게 보다 깊은 사고와 창의성을 요구하는 예 제가 될 것입니다. 난이도에 대한 평가 기준은 여러분이 이 책을 순차적으로 읽고 앞의 내용을 기억 하고 있다는 것을 가정한 평가입니다. 바꾸어 말하자면, 아마도 19장의 상급 난이도 문제보다 4장의 상급 난이도 문제가 훨씬 더 쉬울 것이라는 뜻입니다. 또한 필자는 각 탐구과제를 해결하는 데 필요한 대략적인 시간에 대한 기준도 예측 해서 기록해 두었습니다. 소요 시간이 짧다( ), 보통이다( ), 길다( )로 구분되며, 일반적으로 짧은 것은 기본 예제에 약간의 수정을 가해서 해결할 수 있는 문제이고, 긴 것은 완전히 새로운 프로그램의 작성을 요구하는 과제입니다. 로봇 디자인에 대해서도 비슷한 기준이 제시됩니다. 단, 로봇의 구조 변경은 대체로 프로그램의 동작에도 영향을 미치기 때문에 단순한 프로그램 수정에 비해 더 많은 시 간이 소요될 수 있습니다. 역시 조립 난이도( )의 개수와 프로그래밍 난이도( )의 개수를 통해 로봇 디자인의 변형에 의한 과제 난이도를 예측할 수 있습니다. 여러분이 순서를 무시하고 중간 이후부터 읽는다면 하급 난이도조차도 어렵게 느껴질 수도 있습니다. 들어가는 글 xix

21 해결책을 찾는 과정 탐구과제 중 일부는 여러분에게 한두 개 정도의 힌트를 제공하기도 합니다. 하지만 각각의 과제들은 다양한 해법을 갖고 있습니다. 여러분이 이 책에서 제시된 가이드 를 정확하게 맞추었는지는 중요하지 않습니다. 여러분은 누구도 생각지 못한 훨씬 더 훌륭한 해결 방법을 찾아내고 더욱 뛰어난 결과물을 얻을 수도 있으니까요. 마찬가지로, 제시된 난이도와 예상 시간을 맞추지 못하고 문제 해결에 훨씬 더 시 간이 오래 걸리고 어렵게 느껴지더라도 걱정하지 마십시오. 단지 여러분이 기억해야 할 것은 과제를 풀어가는 과정을 즐기는 것입니다. 여러분이 필요하다면 검색해서 과제 중 일부의 해 결책을 찾을 수도 있을 것입니다. 그러나 여러분이 진정으로 본인의 창의성을 개발하 고자 한다면 답을 찾아 다운로드하는 방법보다는 자기 머리로 직접 생각해서 문제를 해결하는 경험이 더욱 필요하다고 생각하기에 이렇게 해보기를 추천합니다. 각 부에서 다루게 될 내용 이 책은 총 6부로 구성되며 각 부의 개괄적인 내용은 아래에서 언급될 것입니다. 여 기에서 사용되는 일부 용어들은 여러분에게 생소할 수도 있습니다. 하지만 모든 용 어는 이 책을 읽어 가면서 충분히 습득할 수 있을 것입니다. 제 1부: 시작하기 제1부의 1장은 EV3 세트를 처음 접하는 것으로 시작합니다. 2장에서는 첫 번째 로 봇 제작과 함께, EV3 컨트롤러에 대해 배워 봅니다. 3장에서는 본격적인 EV3 소프 트웨어 프로그램의 사용이 시작되며, 4장에서는 이 개발환경을 이용하는 여러 가지 방법과 기본 프로그래밍 블록을 활용해 로봇을 움직이는 방법을 배우게 됩니다. 마 지막으로, 5장에서는 프로그램에 가장 기본이라 할 수 있는 반복되는 작업을 구현하 는 방법과 동시에 여러 가지 작업을 수행하는 방법에 대해 배우게 됩니다. xx

22 제 2부: 센서를 활용해 프로그래밍하기 제2부에서는 마인드스톰을 이용한 로봇의 필수 구성 요소인 센서에 대해 살펴보겠 습니다. 6장에서는 앞서 만든 로봇에 터치 센서를 추가하고 프로그램에서 센서를 활 용하는 방법을 살펴봅니다. 그 다음 7장에서 컬러 센서의 활용 방법을, 8장에서는 적 외선 센서와 적외선 비콘의 활용 방법을, 끝으로 9장에서는 서보 모터의 회전각 센 서와 내장 버튼 센서의 활용 방법을 배우게 됩니다. 제 3부: 로봇 조립 기법 제3부는 EV3 세트와 함께 제공되는 다양한 테크닉 부품의 조립 기법에 대해 배우게 됩니다. 여러분은 10장에서 빔, 축, 그리고 다양한 커넥터의 활용 기법을, 그리고 11장 에서 기어의 활용 방법을 배울 것입니다. 제 4부: 차량과 동물 로봇 두 개의 로봇을 만들어 하나의 로봇에 장착된 모터와 센서로 다른 하나를 제어하는 기법을 배우게 됩니다. 12장에서는 포뮬러Formula 레이싱 자동차를, 그리고 13장에 서는 앤티ANTY 로 이름 지은 로봇 개미를 만드는 방법을 살펴봅니다. 제 5부: 고급 프로그래밍 기법 제5부에서는 고급 프로그래밍 기법을 중점적으로 다루게 됩니다. 14장에서는 데이 터 와이어의 활용 방법을, 15장에서는 센서값을 처리하고 수학적 연산을 하는 방법 을, 그리고 16장에서는 로봇이 무언가를 기억하기 위한 지역 변수의 개념과 제작 및 활용 방법을 배울 것입니다. 끝으로 17장에서는 이제까지 배운 모든 프로그래밍 기 법을 총동원하여 게임기 조립과 프로그래밍을 해볼 것입니다. 점을 이동해 선을 그 리는 게임인 에치 어 스케치Etch A Sketch 와 유사한 게임입니다. 들어가는 글 xxi

23 제6부: 기계, 그리고 휴머노이드 앞에서 모터, 센서 및 다양한 프로그래밍 기법들을 배운 여러분을 위해 두 개의 복잡 한 로봇을 제작할 것입니다. 18장에서는 스냇처SNATCH3R 로봇을 제작하고 프로 그래밍합니다. 이 로봇은 자율적인 로봇팔을 장착하고, 물건을 감지, 잡기, 들기 및 옮기기가 가능하며 적외선 리모트 컨트롤러의 신호에 완벽하게 반응합니다. 마지막으로 19장에서는 이 책의 표지 모델로 등장한 인간형 휴머노이드 로봇 라 바 렉스LAVA R3X 를 만들고 프로그래밍해 볼 것입니다. 이 로봇은 전 버전의 레고 마인드스톰 제품군인 LEGO MINDSTORMS NXT의 메인 로봇인 휴머노이드 알 파 렉스Alpha Rex 를 모티프로 제작한 로봇입니다. 참고 홈페이지 필자의 홈페이지( 여러분은 참고할 만한 정보를 찾을 수 있습니다. 또한, 이 책의 모든 예제를 다운로드할 수도 있고, 일부 탐구과제에 대 해서는 해법을 제시하기도 합니다. 들어가는 글을 마치며 무엇보다도 먼저, 나는 이 책의 초판을 읽은 독자들에게 감사의 뜻을 전하고 싶습니 다. 전 세계에서 나에게 도착한 수많은 이메일과 댓글들은 이 책을 보다 풍성하게 만 드는 데 많은 영감을 주었으며, 실제로 많은 주제가 독자 여러분의 피드백으로부터 시작되었습니다. 마인드스톰은 세대를 불문하고 창의성과 독창성을 자극할 수 있습 니다. 여러분이 EV3 세트를 열고 이 책의 첫 장을 읽는 순간, 여러분은 필자처럼 레 고 마인드스톰의 창조적인 세계에 푹 빠지게 될 것입니다. 부디 이 책이 여러분의 창 의성 향상에 도움이 되기를 바랍니다. 이 책의 전반적인 구성은 초판과 거의 같습니다. 하지만 LEGO MINDSTORMS NXT로부터 EV3는 많은 변화가 있었고, 이 때문에 비슷한 구성에도 불구하고 책의 내용은 본질적으로 처음부터 새로 작성해야 했습니다. 이 작업은 오로지 내 주변의 xxii

24 많은 재능을 가진 사람들의 고마운 헌신 덕분에 가능했습니다. 이 책의 기술적인 부분에 대한 신뢰성을 높이기 위해 개선점에 대한 조언을 아끼 지 않은 클로드 바우만에게 큰 감사를 표합니다. 또한, 책에 사용하기 위해 2012년부 터 제작된 로봇들의 프로토타입을 테스트하기 위해 수고한 마크안드레Marc-André Bazergui, 마르틴Martijn Boogaarts, 케네스Kenneth Madsen 그리고 잔더Xander Soldaat에게 도 감사를 표합니다. 초판의 성공적인 출간과 이번 책의 집필을 위해 큰 도움을 준 No Starch 출판사의 관계자들에게도 감사를 표합니다. 발행인인 윌리암William Pollock, 편집장 세프Seph Kramer, 일정에 맞추어 작업을 해 준 세레나Serena Yang, 화려한 페이지에 원고를 앉히 느라 고생한 릴리Riley Hoffman와 앨리슨Alison Law, 그리고 지난 몇 년간 업무에 관련 된 모든 일을 처리해 주었던 레이Leigh Poehler에게도 감사합니다. 초기 설계 단계에서 커뮤니티의 의견을 수렴하고 이런 멋진 로봇 교육용 키트를 개발한 레고그룹에도 감사의 말을 전합니다. 카밀라Camilla, 데이비드David, 플레밍 Flemming, 헨릭Henrik, 라스Lars Joe, 라세Lasse, 리Lee, 린다Linda, 마리Marie, 스티븐 Steven, 윌렘Willem 등의 레고 마인드스톰 EV3 팀 멤버들 덕분입니다. 또한 로봇 조립 가이드를 만드는 데 사용된 LDraw 관련 프로그램을 지원하는 LDraw 커뮤니티에도 감사의 인사를 전합니다. 이 책에 사용된 EV3 부품의 3D LDraw 데이터는 필립Philippe Hurbain의 덕분입니다. 또한, CAD 작업툴인 MLCad 의 개발자 마이클Michael Lachmann, CAD 데이터를 이미지화하는 LDView의 개발자 트라비스Travis Cobbs, CAD 상에서 굽혀진 전선을 구현하는 LSynth와 조립도를 생 성해 주는 LPub 프로그램의 개발자 케빈Kevin Clague, 그리고 EV3 내장 LCD의 화면 을 캡처하는 프로그램을 만든 존John Hansen에게도 감사를 표합니다. 마지막으로, 이 책을 집필하는 동안 많은 도움을 준 내 가족들과 친구들에게도 감 사 드립니다. 무엇보다도 파비엔느Fabiënne의 끊임없는 격려가 없었더라면 이 책을 끝낼 수 없었을 것입니다. 이 모든 이에게 감사의 인사를 드립니다. 들어가는 글 xxiii

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26 시작하기1 getting started

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28 1 EV3 준비하기 preparing your EV3 set 이 책에 등장하는 모든 로봇들은 한 개의 레고 마인드스 이번 장에서는 EV3 브릭과 EV3 세트를 구성하는 다른 부 톰 EV3 세트(제품번호 31313)로 만들 수 있습니다. 이 품들에 대해 알아보겠습니다. 또한 여러분은 로봇을 제작 후 세트에 대한 명칭은 EV3 세트 로 통일합니다. 만약 여러분이 그림 1-1과 같은 세트를 갖고 있다면 손 쉽게 이 책의 모든 것을 따라할 수 있습니다. 만약 여러분 이 교육용 EV3 세트(제품번호 45544)를 갖고 있다면, 이 책 하고 구동하기 위해 프로그래밍을 해야 합니다. EV3의 프로그래밍은 전용 소프트웨어를 이용하며, 이 프로그램 은 레고 사의 홈페이지에서 다운로드한 후 설치해야 합 니다. 의 각 장에 등장하는 로봇을 만들기 위한 추가 필요 부품 의 목록을 확인할 수 있습니다. 구성품을 살펴봅시다 EV3 세트는 로봇 제작을 위한 컨트롤러인 EV3 브릭, 리 모트 컨트롤러(비콘), 모터와 센서, 케이블 등의 전기 계통 부품 외에도 많은 종류의 테크닉 부품이 함께 포함되어 있습니다(그림 1-2 참조). 여러분은 이 책을 통해 각 구성 요소의 특징과 활용 방법에 대해 배우게 됩니다. 또한, 이 책의 뒤쪽에는 EV3 세트의 전체 구성 부품의 목록이 삽 입되어 있습니다. EV3 로봇은 바퀴, 팔 또는 다른 구동부를 동작시키기 위해 라지 또는 미디엄 모터를 사용합니다. 또한, 로봇의 주변 상황에 대한 파악, 이를테면 표면의 색상이나 대상 물과의 거리 등의 정보를 센서를 통해 획득합니다. 모터 와 센서는 EV3 브릭과 전용의 케이블로 연결됩니다. EV3 그림 1-1 LEGO MINDSTORMS EV3 세트(제품번호 31313). 이 책에 등장 하는 모든 로봇은 이 세트를 기본으로 설계되었습니다. 세트에 동봉되는 적외선 리모컨을 이용한다면, 여러분이 제작한 로봇을 간단히 무선으로 조종할 수 있습니다. 1 EV3 준비하기 3

29 라지 모터 EV3 브릭 케이블 테크닉 부품 미디엄 모터 센서 리모트 컨트롤러(비콘) 그림 1-2 EV3 세트는 테크닉 부품들, 모터, 센서, EV3 브릭, 리모트 컨트롤러(비콘)와 케이블 등이 포함되어 있습니다. EV3 브릭 EV3 브릭, 스마트 브릭 또는 간단히 EV3로 불리는 이 부 품은 로봇이 모터와 센서를 활용해 스스로 움직일 수 있 도록 도와주는 일종의 작은 컴퓨터입니다. 예를 들면, 로 봇에 장착된 센서가 EV3와 근접한 장애물의 존재를 알 리게 되면, EV3는 프로그래밍한 대로 정해진 과정을 통 해 모터를 제어하고 장애물을 회피하게 됩니다. 여러분 은 머지않아 로봇이 스스로 이동하면서 앞의 장애물을 피하도록 만들 수 있게 될 것입니다. 로봇은 프로그램에서 설계된 대로 주변 환경을 판단하 고, 일반적으로 한 번에 하나씩의 작업을 순서대로 수행 하면서 정해진 조건에 맞는 동작을 구현합니다. 이러한 프로그램은 컴퓨터에 설치된 LEGO MINDSTORMS EV3 프로그래밍 소프트웨어 이후 EV3 소프트웨어 에서 제작할 수 있습니다. 프로그램 제작이 완료되면 컴 퓨터에 연결된 USB 케이블을 이용해 프로그램을 EV3에 전송하며, 전송이 완료되면 로봇은 여러분이 작성한 프 로그램대로 동작할 준비가 완료됩니다. EV3 컨트롤러를 동작시키기 위해서는, 6개의 AA배터 리를 삽입하거나 전용 충전기(제품번호 8887)와 세트로 판 매되는 충전식 배터리팩(제품번호 45501)을 사용해야 합니 다(그림 1-3 참조). 충전식 배터리팩의 경우 중앙부가 돌출 되어 부피(EV3 브릭의 두께)가 약간 증가합니다. 이 책의 로봇들은 AA 배터리를 사용하는 것을 전제로 모델링되었기 때문에 여러분이 충전기를 사용한다면 EV3 세트의 기본 로봇인 트랙커TRACK3R 로봇을 비롯한 이 책의 일부 로봇은 EV3 컨트롤러의 결합 부위를 약간 수정해야 할 것입니다. 컨트롤러가 6개의 AA 배터리로 7.2v~9v 사이의 전 원을 공급받는 것과 달리, 적외선 리모트 컨트롤러는 두 개의 AAA 배터리를 이용해 동작합니다. 4

30 6개의 AA 배터리를 장착하고 배터리 커버를 닫은 모습 EV3 전용 충전식 배터리팩을 장착한 모습과 배터리팩 전용 충전기의 모습 그림 1-3 EV3 컨트롤러는 여섯 개의 AA 배터리 또는 전용의 충전식 배터리팩을 이용해 구동할 수 있습니다. 테크닉 부품 정리하기 부품의 정리가 꼭 필요한 것은 아니지만, 만약 여러분이 그림 1-4와 비슷한 형태로 부품을 종류 및 크기별로 사 전에 분류해서 정리해 둔다면 보관도 용이할 뿐더러 무 언가를 만들 때에도 많은 시간을 절약할 수 있을 것입니 다. 이 책의 로봇을 따라 만드는 과정뿐만 아니라, 나중에 여러분의 창작품 로봇을 만들 때에도 마찬가지입니다. 정리함에 부품이 종류와 크기별로 구분된다면 각 부품의 특징과 위치를 한눈에 확인할 수 있습니다. 또한 특정한 부품 또는 이미 다 써서 더 이상 없는 부품을 찾기 위해 모든 부품들을 오랫동안 뒤지는 불필요한 시간 낭비도 줄일 수 있습니다. 부품을 정리하는 데 정해진 규칙은 없지만, 부품을 용 도별로 구분하는 것이 일반적으로 가장 편리합니다. 예 를 든다면, 몸체를 만드는 데 사용하는 빔을 구동부에 사 용되는 기어 및 축과 별도로 보관하는 것입니다. 만약 각각의 부품을 모두 나누어 보관할 만한, 충분한 수의 보관함을 갖고 있지 않다면, 쉽게 구분할 수 있는 부 품들을 한 보관함에 섞어 보관하는 방법도 생각해 볼 수 있습니다. 예를 들어, 짧은 회색 축과 짧은 빨간색 축은 비슷한 용도로 사용되지만 외형적인 특징이 구분하기 쉬 운 편이기에 함께 섞어 보관해도 서로 구분해서 사용하 기에 무리가 없습니다. EV3 세트에는 부품에 장식적인 효과를 가미하기 위한 그림 1-4 일반적인 공구상자를 이용해 EV3 세트의 구성품을 종류별로 구 분한 모습 스티커가 1매 포함됩니다. 이 스티커는 흰색의 패널 부 품에 사용되며 각각의 패널에 스티커가 부착된 모습은 그 1 EV3 준비하기 5

31 그림 1-5 스티커가 부착된 패널은 한 장씩 사용하기도 하지만 두 장을 붙여 하나의 큰 패널로 사용하기도 합니다. 스티커의 그림이 어긋나지 않도록 두 패 널을 미리 검은색 핀으로 결합한 다음 두 장의 스티커를 무늬를 맞추어 붙이면 보다 깨끗하게 스티커를 부착할 수 있습니다. 림 1-5에서 확인 가능합니다. 여러분은 이 책에서 제작되 는 로봇 모형의 패널 조립 단계에서 정확한 패널의 종류 를 구분하기 위해 스티커의 그림을 참고할 수 있습니다. 임무 패드 EV3 세트는 제품 박스의 겉면을 한 번 더 포장한 상태로 출고하는데, 바로 이 겉면의 포장지 안쪽에 로봇의 테스 트를 위한 그림 1-6과 같은 패턴의 임무 패드가 인쇄되 어 있습니다. 그림 1-6 임무 패드. EV3 세트의 상자 겉면을 보면 가위로 자를 수 있는 절취선을 볼 수 있습니다. 이 절취선을 따라 겉포장을 잘라내면 포장 안쪽으 로 코팅이 된 이와 같은 패턴의 임무 패드를 얻게 됩니다. 여러분은 로봇이 이 패드의 각종 패턴에 반응하는, 예를 들면 두꺼운 빨간색 줄을 따라 로봇이 주행하는 것(7장 참 조)과 같은 프로그램을 통해 로봇을 테스트해 볼 수 있습 니다. 이 책에서 실습하는 내용의 경우, square.com/에서 추가적인 트랙을 다운로드한 후에 인 쇄해서 사용할 수 있습니다. 로봇을 제어하기 EV3 세트는 그림 1-7에서 보는 바와 같이, 다양한 방법으 로 로봇을 제어할 수 있도록 지원합니다. 이 책을 통해 EV3 소프트웨어로 로봇이 스스로 동작할 수 있는 프로그 램을 만드는 방법을 익힐 수 있습니다. 또한 EV3 세트에 포함된 리모트 컨트롤러를 이용해 로봇을 원격 제어하고 명령을 보내는 방법도 함께 살펴볼 것입니다. 더불어 스 마트폰 또는 태블릿에 앱을 설치해 블루투스 기능으로 로 봇을 제어하는 방법도 배울 수 있습니다. 스마트폰이나 태블릿에 설치되는 앱은 모터 제어뿐만 아니라 센서값의 모니터링 또는 각각의 로봇에 맞게 앱의 인터페이스를 바 꾸는 것도 가능합니다. 이 또한 6

32 com/에서 스마트폰 및 태블릿에 설치되는 EV3 앱에 대 한 보다 자세한 내용을 확인할 수 있습니다. 하는 컴퓨터에 설치하기 위해서는 최소 1GB 이상의 용 량을 가진 저장장치가 필요한데 USB 메모리 등의 저장 장치를 활용할 수도 있습니다. 소프트웨어의 다운로드와 EV3 소프트웨어 설치하기 여러분이 조립한 로봇에 프로그램을 탑재하기 위해서는 먼저 EV3 프로그래밍 소프트웨어를 설치해야 합니다. 프로그램은 인터넷 링크를 통한 다운로드 형태로 제공되 며, 다음의 단계를 순서대로 진행해 소프트웨어를 설치 해야 합니다. 만약 여러분이 사용하고자 하는 컴퓨터가 인터넷에 접 속할 수 없는 상황이라면, 다음의 단계 중 1단계와 2단계 작업하고자 하는 컴퓨터로의 복사가 끝나면 3단계부터 진행합니다. 1단계 접속 합니다. 그림 1-8을 참고하여 다운로드 탭을 클릭하고 소프트웨어 다운로드(PC/MAC) 버튼을 클릭합니다. 이 그림은 LEGO의 홈페이지 관리 정책에 따라 다른 모 습으로 바뀔 수 있습니다. 를 인터넷 접속이 가능한 다른 컴퓨터에서 소프트웨어 인스톨본을 다운로드하고 진행해야 합니다. 작업하고자 EV3 프로그래밍 소프트웨어 적외선 리모트 컨트롤러 EV3 내장 브릭 프로그래밍 활용 스마트폰 또는 태블릿에 설치된 EV3 전용 제어 앱 그림 1-7 여러분은 여러분이 만든 로봇이 자동으로 움직이도록 프로그램을 만들어 다운로드하거나 원격 조종장치를 이용해 제어할 수 있습니다. 1 EV3 준비하기 7

33 그림 1-8 LEGO MINDSTORMS EV3 소프트웨어를 다운 받기 위한, 레고코리아의 마인드스톰 EV3 공 식 홈페이지. 여기에서 기본 소프트 웨어뿐만 아니라, 추가적인 조립 가 이드, 로봇 아이디어, 프로그래밍 블 록 등을 다운 받을 수 있습니다. 2단계 그림 1-9와 같은 소프트웨어를 사용할 컴퓨터의 운영체 제를 선택합니다. 레고 홈페이지의 국가 설정이 한국으로 되어 있다면, 여러분은 윈도우용/맥용 한글 버전만을 선 택할 수 있습니다. 여러분이 윈도우 XP, 비스타, 윈도우 7, 8, 10 등의 마이크로소프트 운영체제를 사용한다면 Windows 버튼을, OSX 10.6, 10.7 등의 MAC OS를 사 용한다면 OSX 버튼을 클릭합니다. 홈페이지에서 설치를 위한 시스템 요구사항을 참고하시기 바랍니다. EV3부터는 기존 마인드스톰 시리즈와 달리 개발 환경에서 한글을 지원합니다. 이 책은 영문 윈도우와 영 문 EV3 소프트웨어를 사용해 제작되었으나 번역본에서 는 한국 사용자를 위해 한글 버전의 EV3 소프트웨어를 사용했습니다. 책에 언급된 소프트웨어의 영문 메뉴는 한 글 EV3 소프트웨어에서 번역된 용어를 그대로 사용했습 니다. 단, EV3 컨트롤러 자체의 특성 때문에 한글 버전의 소 프트웨어에서도 블록 명이나 변수 명 등 일부는 한글 사 용이 불가능하며, 이 부분은 영문 소프트웨어를 쓴 원서 와 동일한 용어를 사용했습니다. NOTE 소프트웨어의 용량은 약 600MB 정도이며, 여러분의 통 신 환경에 따라 수 분에서 수십 분 이상이 걸릴 수도 있습니다. 다 운로드가 진행되는 동안 여러분은 이 장을 넘어가서 먼저 로봇의 하드웨어 조립을 먼저 진행해도 무방합니다. 3단계 다운로드가 완료되면 소프트웨어 인스톨본을 클릭해 실 행합니다. 윈도우 운영체제라면 그림 1-10과 같은 설치 진행 화면을 볼 수 있습니다. 만약 여러분이 맥 OS를 사 용한다면.dmg 파일을 더블클릭해서 설치를 진행합니 다. 설치 진행 화면에서 나타나는 메시지를 확인하며 순 서대로 설치를 진행합니다. 4단계 설치가 완료되면 컴퓨터를 재실행하라는 메시지가 출력 됩니다. 재실행 후 여러분의 컴퓨터 데스크톱 화면에는 LEGO MINDSTORMS EV3 홈 에디션 의 바로가기가 추가되었을 것입니다. 소프트웨어의 설치가 완료되면 이 후 별도의 인터넷 연결 없이도 EV3 프로그램을 작성할 수 있습니다. 8

34 이 장을 마치며 이제 여러분은 로봇을 조립하고 프로그래밍해서 움직이 도록 하기 위한 모든 준비가 완료되었습니다. 2장에서 여러분은 EV3 브릭에 대해 좀 더 자세히 배우고, 모터와 리모트 컨트롤러를 활용한 여러분의 첫 번째 로봇을 만 들어 볼 것입니다. 그림 1-9 사용하는 컴퓨터의 운영체제를 선택하는 단계. 이 책이 번역된 현재 한국어 홈페이지에 등록된 소프트웨어는 LMS_EV3_WIN32_ KO_01_01_01_full_setup.exe입니다. KO는 한국어 버전을, 뒤의 숫자는 프로그램의 버전을 의미합니다. 그림 1-10 설치 진행 화면. 다운로드 완료된 소프트웨어의 인스톨본을 클 릭해 실행합니다. NOTE 소프트웨어를 최신 버전으로 업데이트하기 위해서는 단순 히 LEGO 홈페이지에서 최신 버전을 다운 받은 후 일련의 앞 단 계를 동일하게 수행하면 됩니다. 버전 업데이트를 위해 기존의 EV3 소프트웨어를 제거할 필요는 없습니다. 1 EV3 준비하기 9

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36 2 첫 번째 로봇 만들기 building your first robot 1장에서 EV3 로봇이 모터, 센서, EV3 브릭으로 구성되 었음을 배웠습니다. 이제 각 요소들의 동작에 대해 쉽게 이해할 수 있도록 구성 요소를 하나씩 살펴볼 것입니다. 이 장에서는 그림 2-1과 같이 익스플로러EXPLOR3R 라 는 이름의 바퀴가 달린 로봇을 만들고 이를 이용할 것입 니다. 이 로봇은 EV3 브릭과 두 개의 라지 모터를 사용합니 다. 또한 적외선 센서를 통한 수신 기능이 추가되어 로봇 을 완성한 후 리모컨으로 무선 제어도 할 수 있습니다. 이 번 장에서는 여러분이 로봇을 리모컨의 버튼으로 조작하 기 위한 방법도 배워 볼 것입니다. 조립도 활용하기 레고 마인드스톰 EV3 세트는 다양한 길이와 종류의 빔 그림 2-1 익스플로러는 구동용 바퀴 두 개(앞)와 지지용 바퀴(뒤) 하나가 있 습니다. 과 축이 포함됩니다. 정확한 부품을 찾기 위해 조립도의 뒷면에는 그림 2-2와 같은 참고용 이미지가 포함됩니다. 외장을 꾸미는 부품의 경우 크기가 중요하지 않은 경 축 3 우도 있지만, 구동에 관련된 부품의 경우는 작은 차이에 의해서도 구동부가 의도와는 전혀 다르게 동작하거나 심 한 말썽을 일으키기도 합니다. 빔 11 그림 2-2 빔과 축의 길이는 다르니 조립 시 정확하게 사용해야 합니다. 부 록에 삽입된 비교 차트를 참조하세요. 2 첫 번째 로봇 만들기 11

37 적절한 빔의 크기를 확인하는 방법은, 단지 빔의 측면 에 뚫린 구멍의 숫자를 세는 것으로 충분합니다. 그림 2-2의 빨간색 빔은 11 사이즈입니다. 쉽게 식별이 가능 하도록 조립도에서는 부품 이미지 측면에 길이를 나타내 는 숫자가 네모 칸에 함께 기입됩니다. 축을 찾는 방법 역시 동일합니다. 빔처럼 구멍이 뚫려 있지는 않지만, 빔이나 다른 레고 부품에 나란히 놓고 길 이를 재어 보면 역시 구멍 단위와 같은 방식으로 길이를 측정할 수 있습니다. 간혹 구멍 길이의 0.5단위도 사 용됩니다. 축의 경우 부품 이미지 측면에 길이를 나타내 는 숫자가 동그라미 칸에 함께 기입됩니다. 빔 또는 다른 부품들을 서로 연결하기 위해서는 그림 2-3과 같은, 핀 부품을 사용합니다. 핀은 각각의 용도에 따라 모양 및 색상이 서로 다릅니다. 각각은 중요한 차이 점이 있는데, 마찰력이 거의 없도록 설계되어 핀 구멍에 끼워져 자유롭게 회전 가능한 것과, 마찰력이 있어 쉽게 회전하지 않아야 다른 부품과 상호 결합할 때 좀 더 유용 한 것으로 그 성질이 구분됩니다. 일반적인, 외형을 꾸미기 위한 레고 부품에서는 각 각의 모양별로 다양한 색상의 부품이 존재합니다. 하지 만 기능성을 염두에 두고 제작된 테크닉 및 마인드스톰 계통의 부품군에서는 일부 특수 용도의 부품인 경우, 특 정 색으로만 제작되는 경우가 있습니다. 대표적인 것이 그림 2-3에서 보게 될 핀 종류입니다. 이는 여러분이 노 란색 로봇을 만든다고 하더라도 핀은 검정, 파랑, 회색을 선택할 수밖에 없음을 의미합니다. 마찰 핀은 쉽게 회전하지 않습니다. 일반 핀은 쉽게 회전합니다. 그림 2-3 EV3 세트에는 마찰 핀과 일반 핀이 포함됩니다. 이 책의 조립도 에서는 위에 제시된 색상의 핀만을 사용합니다. 전선 중/35cm 전선 소/25cm 그림 2-4 익스플로러 로봇의 부품 구성 12

38 익스플로러 조립하기 조립에 시작하기에 앞서 그림 2-4의 부품들이 필요합니 다. 그림 2-4와 같이 조립에 필요한 부품들이 나열된 이 미지를 BOM(Bill/Build Of Materials)이라고 합니다. 부품 들이 준비되면 다음 단계를 따라 로봇을 조립합니다. 2 첫 번째 로봇 만들기 13

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40 2 첫 번째 로봇 만들기 15

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42 2 첫 번째 로봇 만들기 17

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44 첫 번째 로봇 만들기 19

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46 짧은 전선 / 13 중간 전선 / 14 이미지를 참고하여 센서와 EV3 브 릭의 포트에 전선을 연결합니다. 제 품에 포함되는 전선은 모두 검은색 이지만, 이 책에서는 각각의 포트 위치와 전선의 경로를 쉽게 파악할 수 있도록 임의로 전선에 색을 부여 했습니다. 임의로 다른 길이의 전선을 쓰거나 제시된 이미지와 다 른 경로로 전선을 통과시켜 연결할 경우 전선이 바퀴에 걸리거나 센서 전방에서 움직이며 센서의 감지를 방해할 수도 있으니 주의하시기 바 랍니다. 2 첫 번째 로봇 만들기 21

47 입력과 출력, 그리고 전선 축하합니다! 여러분은 드디어 익스플로러EXPLOR3R 로 봇을 완성했습니다. 이제 EV3 브릭에 연결된 전선들을 좀 더 살펴볼까요? 여러분은 두 개의 라지 모터를 EV3에서 B와 C로 이름 붙여진 출력 포트에 연결했습니다. 라지 모터뿐만 아니 라, 미디엄 모터 역시 출력장치이므로 연결은 항상 출력 포트에 합니다(그림 2-5 참고). 출력 포트는 EV3 상단에 모여 있으며, 이름은 A부터 D까지로 정해져 있습니다. 마찬가지로 센서는 입력 포 트에 연결해야 하며, 포트는 하단에 모여 있고 이름은 1 부터 4까지로 정해져 있습니다(센서의 자세한 특성에 대해서 는 2부에서 살펴볼 것입니다). EV3 세트에는 세 가지 종류의 전선이 동봉됩니다. 네 개의 가장 짧은 전선(25cm), 두 개의 중간 전선(35cm), 그 리고 가장 긴 전선(50cm)입니다. 전선을 연결할 때에는 항상 전선이 로봇의 주위(이를테면 바퀴) 또는 바닥에 끌리 거나 센서나 모터의 동작에 방해를 일으킬 위험이 없도 록 정확한 길이로, 또는 다른 부품을 이용해 선을 잘 정리 해 주어야 합니다. EV3 브릭은 두 개의 USB 연결 포트를 갖고 있습니다. 한 개는 PC라는 이름이 붙어 있으며 EV3 브릭의 상단에 위치합니다(그림 2-5 참고). 이 포트는 컴퓨터에서 작성한 EV3 프로그램 또는 데이터 파일을 EV3 내부 메모리로 전송하는 용도로 사용합니다. EV3의 측면에는 한 개의 USB 포트가 더 있는데, 이 포 트는 USB 호스트의 역할을 합니다. 이 포트에는 추가적 인 장비, 이를테면 EV3 호환 Wi-Fi 무선랜 동글, 또는 다 른 EV3 컨트롤러 등을 연결할 수 있습니다. 센서 입력 포트. 1, 2, 3, 4로 구성 USB 호스트 포트. EV3에 추가적인 장치를 연결하기 위해 사용 PC라는 라벨이 붙은 USB 포트. 컴퓨터로부터 EV3 프로그램을 전송하는 데 사용 출력 포트. A, B, C, D로 구성 라지 모터 그림 2-5 모터는 출력 포트(상단), 센서는 입력 포트(하단)에 연결합니다. PC라는 이름이 붙은 USB 포트는 컴퓨터에서 작성한 프로그램을 전송하는 데 사용 합니다. 22

48 포트의 모양을 유심히 살펴본다면, 상단의 USB 포 트는 일반적인 디지털 카메라나 카드 리더기의 컴퓨터와 연결되는 포트와 모양이 같은 Mini-B형, 측면의 USB 포 트는 PC의 메인보드 뒷면 혹은 케이스 전면에 내장된 일 반적인 USB Type-A형인 것을 알 수 있습니다. EV3 액정화면 측면의 USB 호스트 포트 옆에는 마이크로 SD 카드 슬 롯이 있으며, 이곳에 마이크로 SD 카드를 설치하면 EV3 의 기본 내장 메모리인 4MB 저장 공간을 크게 확장할 수 있습니다. 물론, 이 책에서 실습하는 모든 내용들은 내장 뒤로(ESC) 위 메모리 용량만으로도 충분합니다. 왼쪽 오른쪽 내장 슬롯은 마이크로 SDHC를 지원하며 테스트 해 본 바로는 32G 용량까지도 지원합니다. 단, 대용량의 사운드 데이터나 이미지 데이터를 넣거나 혹은 복잡한 데이터를 장시간 수집하는 특수 용도로 사용하지 않는다 면 내장 메모리만으로도 충분하기 때문에 일부러 메모리 아래 가운데(ENTER) 를 구입할 필요는 없을 것으로 생각됩니다. 덧붙이자면 스프링 방식으로 밀면 쉽게 메모리가 나오 는 방식이 아닌, 단순한 밀어넣기 방식의 슬롯이기 때문 에 손톱으로 메모리를 잡고 빼다가 놓쳐 작은 마이크로 SD 메모리가 날아가는 경우가 생기기도 합니다. 이에 대 한 해결책은 부록 A의 그림 A-11에서 볼 수 있습니다. EV3 브릭 살펴보기 3장의 프로그래밍 부분을 살펴보기에 앞서, EV3 브릭에 장착된 버튼을 활용해 메뉴를 탐색하고 내장된 프로그램 을 실행하는 기본 활용법부터 살펴보겠습니다(그림 2-6 참조). EV3 켜고 끄기 EV3 브릭을 켜기 위해서는, 그림 2-7과 같이 가운데 버 튼을 누릅니다. 브릭 상태를 알려주는 상태 표시등은 EV3가 부팅되는 동안 빨간색으로 켜집니다. 그림 2-6 EV3의 전면부. 액정화면과 버튼, 그리고 버튼의 주위로 브릭의 상태를 알려주는 상태 표시등이 내장되어 있습니다. EV3 커널은 기존 NXT의 단순화된 임베디드 OS 커널과 달리 리눅스 기반의 커널이기 때문에, 부팅에는 약 30초가량의 긴 시간이 소요됩니다. 부팅이 완료되면 상태 표시등은 녹색으로 바뀌고 EV3 의 초기 메뉴 화면을 볼 수 있습니다. 초기 메뉴는 네 개 의 탭으로 구성된 탐색기 형태로, 각 메뉴의 세부 구성은 뒤에서 좀 더 자세히 살펴볼 것입니다. 각각의 탭은 고유 의 파일이나 기능을 포함하고 있으며 좌로부터 각각의 메뉴 이름은 다음과 같습니다. 최근 실행된 파일Run Recent: 이 탭에서는 가장 최근에 실행한 프로그램들을 보고 선택할 수 있습니다. 컴퓨터의 내 문서 와 비슷한 개념입니다. 파일 탐색기 File Navigation: 이 탭에는 폴더가 포함될 수 있으며, 각각의 프로그래밍 프로젝트별로 관리할 수 있습니다. 각각의 폴더에는 실행 파일 외에도, 관련된 2 첫 번째 로봇 만들기 23

49 브릭 상태 표시등 최근에 실행한 프로그램 목록 파일 탐색기 최근 실행된 파일 브릭 앱 설정 그림 2-8 EV3 브릭 끄기. 뒤로 버튼으로 더 이상 돌아갈 메뉴가 없을 때 EV3는 끄기 윈도를 보여줍니다. 그림 2-7 가운데 버튼을 누르면 EV3 브릭이 부팅됩니다. 부팅이 완료되 면 네 개의 탭이 있는 초기화면이 로딩되고 네 방향 버튼과 가운데(ENTER), 뒤로(ESC) 버튼으로 메뉴를 이용할 수 있습니다. EV3 컨트롤러 자체는 한글을 지원하지 않습니다. 파일/폴더 명, 컨트롤러 명, 내부 사용 변수 등 EV3에서 실제로 사용하는 값은 한글 이름을 가질 수 없습니다. 파일, 이를테면 사운드 파일 등이 포함될 수 있습니다. 컴퓨터의 탐색기 로 C 드라이브 를 탐색하는 것 과 비슷한 개념입니다. 브릭 앱Brick Apps: 이 탭은 컴퓨터로 프로그래밍하지 않고 컨트롤러 자체적으로 센서 및 모터를 간단히 테 스트할 수 있는 기능을 포함합니다. 센서의 입력에 의 한 단순한 모터 동작이나 리모컨을 이용한 모터 동작 을 테스트할 수 있습니다(부록 B 참조). 설정Setting: 이 탭은 EV3 컨트롤러의 설정에 관련된 부분. 이를테면 볼륨 설정이나 블루투스 연결 설정 등 의 메뉴가 포함됩니다. EV3를 끄기 위해서는 최상위 메뉴로 돌아가야 합니다. 뒤로를 누르면 EV3의 탐색 메뉴는 한 단계씩 상위 메뉴 로 돌아가며 초기화면에서 뒤로 버튼이 눌리면 EV3는 끄기 메뉴를 보여줍니다. 파워 온오프 아이콘( )이 그려 진 윈도가 열리면 좌우 버튼을 이용해 표시로 검정 커서를 옮긴 후 가운데 버튼을 누르면 EV3가 꺼지게 됩 니다. 를 선택할 경우 끄기 시도는 중단되고 EV3는 다시 최상위 메뉴를 보여줄 것입니다. 로봇의 동작이 완료되는 상황이 아니더라도, 배터리 부족 등의 이유로 EV3를 꺼야 할 경우도 있습니다. 이 경우 상태 표시등이 빨간색이라면 조금 더 기다려야 합 니다. 빨간색인 경우는 부팅 중 및 종료 중 인 경우입니 다. 이때 배터리를 분리한다면 컴퓨터를 정상 종료하지 않고 전원을 분리하는 것과 마찬가지로 시스템에 무리가 갈 수 있습니다. 물론 저장되지 않은 데이터는 손실될 수 도 있으므로 주의해야 합니다. 프로그램 선택과 실행하기 네 개의 탭 중 하나로 이동하기 위해서는 왼쪽 또는 오른쪽 버튼을 누르면 됩니다. 뒤로 버튼을 누를 경우 이전 메뉴 로 돌아갑니다. 각각의 탭에서 위 또는 아래 버튼을 누르면 세부 메뉴로 들어갈 수 있으며, 해당 메뉴를 선택 또는 실 행하기 위해서는 가운데 버튼을 누르면 됩니다. EV3 로봇은 여러분이 전송한 프로그램을 선택하고 실 행할 때 비로소 움직이게 됩니다. 물론, 아직 여러분만의 프로그램을 작성해서 전송하지 못했더라도 EV3 브릭에 24

50 탑재된 데모 프로그램을 이용해 간단한 구동 테스트를 해볼 수 있습니다. 익스플로러 로봇을 테스트해 보기 위 해 그림 2-9와 같은 순서로 파일 탐색기 탭으로 이동한 후 Demo 를 선택해 보시기 바랍니다. 만약 펌웨어 설치를 정상적으로 완료했다면 로봇은 소 리를 내며 전진, 좌회전을 하고 화면에는 귀여운 눈이 나 타날 것입니다. 또한 프로그램이 동작하는 동안 상태 표 시등은 녹색으로 점멸합니다. 실행 중인 프로그램을 중 지시키려면 뒤로 버튼을 누르면 됩니다. (이미 프로그램을 한 번 실행했기 때문에 이 프로그램은 최근 실행된 파일 탭에서 볼 수 있습니다.) NOTE 데모 프로그램은 내장된 브릭 프로그래밍 기능으로 제작 되었습니다. 하지만 컴퓨터로 프로그래밍을 하더라도 움직임은 같을 것입니다. 내장된 EV3의 자체 프로그래밍 툴을 이용한다면 EV3의 화 면을 보며 버튼만을 이용해서 메뉴를 선택해야 하기 때문에 컴퓨 터의 마우스를 이용해 대형 모니터에서 프로그래밍하는 것보다는 불편할 것입니다. 하지만 아주 복잡한 구조나 고급 프로그래밍 기 법을 구사하지 않는다면, 간단한 분기문이나 반복문으로 로봇을 움직이는 것은 EV3 컨트롤러에 내장된 브릭 프로그래밍 툴로도 가능합니다. 리모컨으로 로봇 움직여 보기 여러분이 로봇의 조립을 완료했다면, 프로그램을 작성하 고 다운로드하기에 앞서 로봇의 하드웨어적인 구조가 이 상이 없는지 확인해 볼 필요가 있습니다. 케이블이 빠져 센서값이 인식되지 않거나 모터 포트가 반대로 끼워져 내가 생각하는 방향과 반대로 움직일 수도 있고, 기어나 링크 구조가 잘못 조립되었을 수도 있기 때문입니다. 그림 2-10에서와 같이, 모터 컨트롤Motor Control 앱과 IR(Infra Red, 적외선) 컨트롤 앱을 이용하면 손쉽게 로봇의 모터를 각각 제어해 볼 수 있습니다. 모터 컨트롤 앱은 EV3의 버튼을 이용해 각각의 모터를 돌려 볼 수 있으며, IR 컨트롤 앱은 적외선 리모컨을 이용해 로봇에 신호를 보내어 모터를 구동할 수 있습니다. 리모컨을 이용한 테 스트는 간단하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 무척 재미있는 기능이기도 합니다. NOTE 적외선 센서는 적외선을 이용해 거리를 감지할 수 있을 뿐 만 아니라, 적외선 리모컨의 수신기 역할도 함께 합니다. 따라서 리모컨을 이용해 로봇을 테스트하기 위해서는 로봇에 반드시 적외 선 센서가 장착되어야 합니다. IR Control 앱은 기본 설정으로 적 외선 센서가 4번 포트에 연결되어야 정상 동작하며, 익스플로러 로봇의 조립 과정에서도 적외선 센서는 4번에 연결됩니다. 그림 2-9 데모 프로그램을 실행하기 위해 먼저 파일 탐색기 탭으로 이동합니다. 그 다음 위아래 버튼을 이용해 BrkProg_Save 폴더로 이동 후 가운데 버튼을 눌러 폴더를 열고 Demo에서 다시 한 번 가운데(중앙) 버튼을 눌러 프로그램을 실행합니다. 여러분이 직접 프로그래밍 후 저장한 파일 역시 이와 같은 방법으로 실행할 수 있습니다(그림에서는 TestProject 라는 이름의 폴더를 볼 수 있습니다). 2 첫 번째 로봇 만들기 25

51 그림 2-10 원격 제어를 활성화시키기 위해서는 브릭 앱Brick Apps 탭으로 이동한 다음 IR 컨트롤 앱을 실행해야 합니다. 만약 화면 우측 하단에 CH1 + 2 가 보이지 않는다면 가운데 버튼을 한 번 더 누릅니다. 이 기본 설정에서 포트 B와 C에 연결된 모터는 1번 채널로 설정된 리모컨의 빨간색 상하 레버와 파란 색 상하 레버에 연결됩니다. 송신기 채널 설정은 송신기 가운데의 슬라이드 스위치를 이용합니다. 스위치를 맨 위까지 올리면 송신기 상단의 작은 빨간 동그 라미에 채널 숫자 1이 보일 것입니다. 이 장을 마치며 이번 장에서 여러분은 로봇의 두 가지 중요한 구성 요소, EV3 브릭과 모터의 구동에 대해 살펴보았습니다. Demo 프로그램을 실행하면 EV3는 모터를 제어해 로봇의 움직 임을 구현합니다. 3장과 4장에서는 이와 같은 프로그램이 어떻게 동작 하는지, 그리고 EV3 소프트웨어를 통해 어떻게 프로그 램을 만드는지에 대한 내용을 살펴볼 것입니다. 적외선 센서와 원격 제어(리모트 컨트롤)에 대한 부분은 이 책의 2부에서 살펴볼 것입니다. 26

52 3 프로그램 만들고 수정하기 creating and modifying programs 로봇의 조립과 기본적인 테스트가 완료되었다면, 이제 는 익스플로러 로봇을 전진 후 좌회전이나 우회전하도 켭니다. (프로그램을 만들어 로봇에 전송하기 위해서는 로봇은 컴 퓨터와 연결되어 있어야 합니다.) 록 제어할 수 있는 본격적인 프로그램을 만들어야 할 때 입니다. 이번 장에서는 EV3 소프트웨어를 이용해 프로그램을 만들고 수정하는 방법에 대해 살펴볼 것입니다. 물론 여 러분이 EV3에 내장된 브릭 프로그래밍 기능을 이용한다 면 컴퓨터가 없더라도 로봇을 움직일 수 있습니다. 하지 만 내장된 브릭 프로그램으로는 많은 불편함과 기능상의 제약이 따르기 때문에, 좀 더 편리하고 강력한 프로그래 밍을 위해 이번 장은 매우 중요합니다(브릭 프로그래밍을 이 용한 프로그램 제작은 부록 B 참조). 그림 3-1 세트에 동봉된 USB 케이블을 이용해 컨트롤러 상단의 USB 포 첫 번째 프로그램 따라하기 먼저, 작고 간단한 프로그램부터 만들어 로봇에 다운로 드해 보겠습니다. 프로그램을 만들기 위해서는 아래와 같은 단계를 수행해야 합니다. 1단계 세트와 함께 제공되는 USB 케이블을 이용해서 컴퓨터 트로 컴퓨터와 연결된 EV3 로봇 2단계 컴퓨터에 설치된 LEGO MINDSTORMS EV3 Home Edition 아이콘을 더블클릭해서 EV3 소프트웨어를 실행합니다. 프로그램이 실행되면 여러분은 EV3 프로그램의 로비에 서 각각의 기능을 실행하거나 제시된 예제 로봇을 조립해 볼 수 있습니다. 와 로봇을 연결합니다(그림 3-1 참조). 그리고 EV3 브릭을 3 프로그램 만들고 수정하기 27

53 프로젝트 추가(새 프로젝트 시작하기) 최근 프로젝트 열기 그림 3-2 EV3 소프트웨어의 초기화면. 좌측 상단의 + 아이콘을 클릭하면 새 탭이 열리며 새로운 프로그래밍 프로젝트가 시작됩니다. 3단계 새 프로그램을 만들기 위해 그림 3-2와 같이, 상단의 + 버 튼을 눌러 새로운 탭을 열어줍니다. NOTE 팝업을 통해 브릭의 펌웨어 버전을 업데이트하십시오. 메 뉴가 뜨면 부록 A를 참고하여 EV3 컨트롤러의 펌웨어를 업그레 이드 하십시오. EV3 컨트롤러는 일종의 컴퓨터이고 펌웨어는 일종의 윈도우 운영체제와 같은 개념입니다. 하드웨어의 기능 활용 또는 소프트 웨어적인 향상 및 버그 수정 등의 이유로 레고 사는 사용자의 동의 없이 임의로 서버에 업그레이드한 펌웨어를 게시할 수 있습니다. EV3 소프트웨어가 인터넷에 연결되어 있으면 자동으로 최신의 EV3 펌웨어를 확인한 후 연결된 컨트롤러의 펌웨어 버전과 비교 하고 사용자의 펌웨어가 구버전일 경우 업데이트를 권장합니다. 업데이트를 하지 않아도 동작에 큰 문제가 생기는 경우는 별로 없 지만, 업데이트 과정 자체가 어렵거나 복잡한 것도 아니고 기존 펌 웨어보다 개선된 점이 분명히 있을 것이므로 가능하면 펌웨어 업 데이트 메뉴가 뜰 경우 업데이트를 바로 해주는 것을 권장합니다. 4단계 그림 3-3과 같이 조향모드 주행 블록을 꺼내어 프로그 램 화면에 배치합니다. EV3 프로그램은 로봇이 작동하 는 데 필요한 기본적인 동작 목록을 보여준다는 것을 기 억하세요. 조향모드 주행 블록을 이용하면 로봇은 전진 할 수 있습니다. 5단계 블록 배치가 완료되었다면 그림 3-4를 참조하여 다운로 드 및 실행 버튼을 누릅니다. 컴퓨터는 USB 케이블을 통 해 이 프로그램을 로봇으로 전송하고 실행시킬 것입니 다. 그리고 로봇은 전진할 것입니다. 다시 움직여 보고 싶 다면 다운로드 및 실행 버튼을 다시 한 번 누릅니다. 여 러분이 모든 과정을 제대로 이해하고 따라했다면 로봇은 짧은 거리를 전진할 것입니다. 이것이 여러분이 처음으 로 만들어 본 EV3 로봇의 프로그램입니다. 축하합니다. 28

54 2. 선택한 블록을 이곳으로 옮겨와 다시 마우스를 클릭합니다. 다운로드하고 바로 실행하기 그림 3-4 완성된 프로그램을 로봇에 다운로드 1. 프로그래밍 팔레트에서 조향모드 주행 블록을 선택합니다. 하고 실행해 보세요. EV3 글자가 빨간색 이 라는 것은 컴퓨터와 EV3의 연결 상태가 정상이 고, 프로그램을 다운로드 받을 준비가 되었다는 뜻입니다. 그림 3-3 소프트웨어 개발환경에서 블록 배치하기. 블록을 선택하고 프로그램 화면으로 가져갑니다. 새로운 프로그램을 생성하면 항상 오렌지색 시작 블록이 배치되어 있으며, 여러분이 선택한 블록을 시 작 블록 가까이 가져가면 두 블록은 자동으로 연결됩니다. NOTE 만약 그림 3-4의 아이콘이 로 보인다면 컴퓨터 와 EV3가 제대로 연결되지 않은 것입니다. 이 경우 컴퓨터에서 작성한 프로그램을 EV3로 다운로드할 수 없습니다. USB 연결에 문제가 생긴 것으로 일반적으로는 USB 케이블을 분리한 다음 다 시 EV3와 컴퓨터를 연결해야 합니다. 그래도 문제가 지속된다면 EV3의 전원을 끄고 다시 켠 다음 연 결해 보시기 바랍니다. 이에 대한 추가적인 정보는 부록 A에 있 습니다. USB 장치들은 종종 컴퓨터의 파워 부족 혹은 다른 여러 가 지 이유로 일시적으로 인식이 되지 않는 경우도 있으나 보통 EV3 및 PC를 재부팅하는 정도로 해결됩니다. 제 이 화면의 각각의 요소들에 대해 그림에서 구분한 순 서대로 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. 2. 시작 블록 3. 프로그래밍 캔버스 기본 프로그램 만들기 1. 프로그래밍 팔레트 4. 하드웨어 페이지 자, 여러분의 로봇이 움직이는 것을 보셨나요? 이제 좀 더 자세히 움직이는 법을 살펴볼까요? 앞으로 여러분은 로봇을 좀 더 복잡하고 정밀하게 제어하기 위한 EV3 소 프트웨어의 다양한 기능들을 살펴보게 될 것입니다. 그림 3-5 EV3 소프트웨어 화면은 몇 개의 구획으로 나뉠 수 있습니다. 여러분이 로봇 프로그램을 만든다면 이 구획들을 각각 순서대로 사용해야 할 것입니다. 조금 전의 내용까지 잘 따라하셨다면, 여러분의 컴퓨 터 화면은 아마 그림 3-5와 비슷한 모습일 것입니다. 이 3 프로그램 만들고 수정하기 29

55 1. 프로그래밍 팔레트 EV3 프로그램은 프로그래밍 블록 으로 구성됩니다. 각 각의 블록은 로봇이 움직이거나 소리를 내는 등의 여러 가지 행동을 포함합니다. 이러한 블록들은 그림 3-6과 같은 프로그래밍 팔레트 에서 선택할 수 있습니다. 프로그래밍 팔레트는 용도에 따라 여섯 가지 색으로 구분되어 있습니다. 동작 블록(녹색), 흐름 제어 블록(주황 색), 마이 블록(하늘색)은 4장과 5장에서 배워 볼 것입니 다. 흐름 제어 블록을 이용해서 센서를 활용하는 다양한 기법들은 이 책의 2부에서 다루게 됩니다. 센서 블록(노란색)과 데이터 연산 블록(빨간색)은 5부에 서, 그리고 이 책의 전반에 걸쳐 고급 블록(파란색)의 활용 방법도 함께 살펴볼 것입니다. 동작 블록 흐름 제어 블록 마이 블록 팔레트의 아이콘을 클릭하면 블록이 선택됩니다. 그림 3-6 프로그래밍 팔레트 2. 시작 블록 프로그램은 항상 시작 블록 부터 시작합니다. 프로그래 밍 팔레트에서 블록을 선택해 꺼내면 그림 3-7처럼 이 블록을 시작 블록에 붙여야 합니다. EV3에서 프로그램 이 시작되면 시작 블록에 연결된 블록들은 연결된 순서 대로 수행됩니다. 만약 여러분이 실수로 시작 블록을 삭제했다면 프로그 래밍 팔레트의 주황색 탭에서 시작 블록을 다시 꺼낼 수 있습니다. 시작 블록 선택된 블록 그림 3-7 프로그래밍 팔레트에서 원하는 블록을 선택했다면 프로그래밍 캔 버스에 놓아야 합니다. 처음으로 꺼낸 것이라면 시작 블록에 붙여야 합니다. 3. 프로그래밍 캔버스 블록을 배치해 프로그램을 만드는 공간을 프로그래밍 캔 버스라고 부릅니다. 이곳에 놓인 블록은 왼쪽 마우스 버 튼을 이용해 움직일 수 있습니다. 왼쪽 마우스 버튼을 클 릭하면 블록이 커서에 잡힐 것이고, 버튼을 클릭한 상태 로 움직이면 블록도 따라 움직입니다. 만약 여러 개의 블록을 선택하고 싶다면, 캔버스의 빈 칸에서 마우스를 클릭하고 드래그해서 그물망으로 블록 들을 선택합니다. 이렇게 선택된 블록은 동시에 움직이 거나 삭제할 수도 있습니다. 캔버스에서 블록을 지우려 면 하나의 블록을 클릭 또는 지우고자 하는 여러 개의 블 록을 드래그해서 선택한 다음 키보드의 DEL(삭제) 키를 누르면 됩니다. 잘라내기(Ctrl-C), 붙여넣기(Ctrl-V) 등의 기능도 동 일하게 작동합니다. 일반적으로 그림 3-7과 같이, 블록을 직선으로 연속되 게 붙여 배치하는 경우가 대부분이지만 때로는 의도적으 로 블록의 위치를 이동해야 하는 경우도 있습니다. 보통 특정한 기능을 임시로 테스트해 보고 싶을 때 이와 같이 연속된 흐름을 끊고 테스트 블록을 다른 위치에 배 치한 다음 그림 3-8과 같이 연결하기도 합니다. 만약 여러분이 이와 같이 특정한 위치에 블록을 의도 적으로 배치하고자 한다면, 블록 간의 실행 순서를 결정 30

56 해주기 위해 그림 3-8과 같이 시퀀스 와이어 를 이용해 야 합니다. 앞의 블록과 바로 연결된 블록과 달리, 임의 위치에 배 치된 블록은 시퀀스 와이어로 실행 순서를 결정해 줄 때 까지 비활성화 상태이며 아이콘은 회색으로 보이게 됩니 다. 물론 이렇게 회색으로 비활성화된 블록은 로봇의 동 작에 아무런 영향도 미치지 못합니다. 4. 하드웨어 페이지 하드웨어 페이지는 작성한 EV3 프로그램을 EV3 브릭에 전송하기 위한 연결 설정 기능이 들어 있습니다. 평소에 는 작은 탭으로 접혀 있으며, 그림 3-9처럼 확장용 화살 표를 누르면 윈도가 열리면서 세부 내용을 확인할 수 있 습니다(이 각각의 기능들은 앞으로 각각 추가적으로 설명할 것입 니다). 시퀀스 와이어 연결하기 클릭하고 드래그해서 선을 생성 EV3 브릭에 프로그램 다운로드하기 EV3 브릭에 프로그램을 다운로드하고 바로 실행하기 이곳에서 마우스 버튼을 놓으면 와이어가 연결됨 하드웨어 페이지 보여주기/숨기기 선택된 것만 실행하기 그림 3-9 하드웨어 페이지 시퀀스 와이어 제거하기 이곳을 클릭하면 블록이 함께 선택됨 프로그램 다운로드하고 실행하기 프로그램을 다운로드하기 위해서는 EV3 브릭이 컴퓨터 와 연결된 상태로 켜져 있어야 하며, 다운로드하고 실행 버 튼을 클릭해야 합니다. 프로그램의 다운로드가 성공적으 로 완료되면 EV3 브릭은 소리를 통해 알려주며, 다운로 또는 이곳을 클릭하면 콘센트에서 플러그를 제거하듯 시퀀스 와이어를 제거할 수 있으며, 이 때 블록은 움직이지 않음 그림 3-8 블록은 일반적으로 연속으로 붙여 배치하지만, 임의의 위치에 배치하고 시퀀스 와이어로 연결할 수 있습니다. 그림 위쪽은 시퀀스 와이어 를 연결하는 모습입니다. 이것은 마치 플러그를 콘센트에 꼽는 개념처럼 시 퀀스 와이어의 양 끝 중 하나를 클릭해서 제거하는 것도 가능합니다. 두 개의 아이콘 사이를 연결하는 줄, 시퀀스 와이어가 보이고, 이 때 마우 스 커서는 실을 감는 실패 모양으로 바뀝니다. 이러한 특징은 그래픽 기반 프 로그래밍 언어이자 마인드스톰 개발환경의 모체라 할 수 있는 랩뷰(LabView) 언어의 특징에서 기인합니다. 드한 프로그램을 바로 실행합니다. 각각의 블록이 모두 수행되면 프로그램은 종료합니다. EV3에는 프로그램을 저장하기 위한 플래시메모리 저 장 공간이 있어 프로그램을 다운로드 한 후에는 USB 케 이블을 분리해도 로봇은 자유롭게 동작할 수 있습니다. 물론 EV3 브릭의 전원을 껐다 켜도 다운로드한 프로그 램은 그대로 유지됩니다. 의도적인 삭제가 아니라면 다운로드한 프로그램 은 그대로 유지됩니다. 단, 같은 이름으로의 다운로드 혹 은 펌웨어 업데이트를 할 경우 기존에 다운로드한 사용 자 프로그램은 삭제됩니다. 3 프로그램 만들고 수정하기 31

57 프로그램 직접 실행하기 프로그램이 자체적으로 종료되거나, 혹은 여러분이 EV3 의 뒤로 버튼을 눌러 실행 중인 프로그램을 중지시킬 경 우, 2장에서의 내용처럼 EV3의 다른 메뉴 버튼을 활용 해서 프로그램을 다시 시작할 수 있습니다. EV3의 파일 탐색기 탭을 이용한다면 여러분이 작성해서 EV3에 다운 로드한 모든 프로그램들을 볼 수 있습니다. 물론 가장 최 근에 실행한 프로그램은 최근 실행 목록 탭에서 바로 확 인할 수 있습니다. 여러 개의 블록을 선택하기 위해서는 블록들의 주변에 서 마우스를 클릭해 드래그하면서 블록들을 감싸거나, 혹은 키보드의 Shift 키를 누른 채로 블록을 하나씩 선택 하면 됩니다. 빈 공간을 클릭하면 선택되었던 것이 취소 됩니다. NOTE USB 케이블을 이용한 다운로드 방법 외에도, EV3는 블 루투스 또는 전용의 Wi-Fi 동글을 이용한 무선랜 접속을 이용해 서도 프로그램을 다운로드 받을 수 있습니다. 부록 A에서는 이와 같은 다양한 무선 연결 설정 방법이 수록되어 있습니다. NOTE 여러 개의 프로그램을 다운로드하다 보면 최근 실행 목록 탭에서 프로그램이 사라지는 경우도 있습니다. 하지만 여러분이 의도적으로 삭제하지 않았다면 프로그램은 파일 탐색기 탭에서 다시 찾을 수 있습니다. 프로그램을 다운로드만 하기(나중에 실행하기) 로봇에 프로그램 다운로드를 완료하는 순간 프로그램이 자동으로 실행된다는 것은 편리하다고 느껴질 수도 있지 만, 항상 유용한 것은 아닙니다. 이를테면 여러분이 책상 에 로봇을 올려놓고 프로그램 다운로드하고 실행 버튼을 누를 경우를 생각해 봅시다. 아마도 높은 확률로 여러분 의 로봇은 책상 아래쪽으로 곤두박질치고, 심하면 분해 되겠지요. 프로그램이 다운로드 되는 즉시 실행되지 않도록 하기 위해서는 하드웨어 페이지에서 다운로드 후 실행이 아 닌, 다운로드 버튼을 클릭합니다. 다운로드가 끝나면 소리 로 알려주는 것은 동일하지만 이제는 프로그램이 바로 실행되지 않고 EV3는 대기 상태를 유지하며, 여러분은 USB 케이블을 분리하고 로봇이 안전하게 움직일 수 있 는 곳으로 가져가 프로그램을 실행할 수 있습니다. 프로젝트와 프로그램 여러분이 로봇을 제작할 때, 아마도 로봇에 두 개 이상의 프로그램을 탑재하고 싶은 상황이 자주 발생할 것입니 다. 두 프로그램은 로봇의 동작을 서로 다르게 만들지만, 결과적으로 하나의 로봇을 위한 것이기 때문에 프로젝트 로 묶어 관리할 수 있습니다. 그림 3-10에서는 프로젝트 파일 기능을 이용해 로봇 프로그램들을 섹션 단위로 관리하는 방법을 보여줍니다. 6. 툴바 5. 파일 추가하기 7. 설명 편집기 선택된 것만 실행하기 선택된 것만 실행 버튼을 누르면 블록 중 여러분이 선택한 것만 수행됩니다. 이 기능은 큰 프로그램을 작성하면서 각 부분을 조금씩 테스트해 나아가는 경우 유용합니다. 그림 3-10 프로젝트를 관리하기 위한 도구와, 그 안에서 파일을 열어놓은 모습 32

58 5. 파일 관리 그림 3-11과 같이 비어 있는 프로그램 윈도가 포함된 새 프로젝트를 생성함으로써 첫 번째 로봇 프로그램을 만들 홈 화면으로 돌아가기 프로젝트 추가 준비가 완료됩니다. 이 프로젝트에 새로운 프로그램을 추가하고 싶다면 + 표시를 클릭하세요. 프로젝트 및 프로그램 저장하기 어느 프로그램이나 마찬가지이겠지만, 여러분이 오랜 시 간을 들여 작업한 소중한 결과물을 한순간에 날려버리지 않기 위해서는 자주 저장하는 습관을 들이는 것이 무엇 보다도 중요합니다. 특히 프로그래밍 소스는 소스를 수정하면서 새로 운 버그가 생기기도 하고 예전 기능이 필요한 경우도 생 기기 때문에 중요한 기능을 추가할 경우 새 이름으로 하 되, 날짜나 시간 또는 기능에 대한 설명을 추가한 파일 이 프로그램 추가 더블클릭으로 프로그램 이름 바꾸기 프로젝트 속성 보기 그림 3-11 새 프로젝트 및 프로그램 만들기 름으로 저장하는 것이 조금 더 편리합니다. 툴바의 프로젝트 저장 또는 Ctrl - S를 누르면 프로젝트 에 포함된 모든 프로그램이 일괄 저장됩니다. 만약 생성 후 처음으로 저장되는 프로젝트라면 EV3 프로그램에서 프로젝트 이름을 정할 것을 요구합니다. 그림 3-12의 경 우 MyFirstProject(내 첫 번째 프로젝트)라는 이름으로 프로 젝트를 저장했습니다. 이전에 저장한 프로젝트를 열기 위해서는 파일 메뉴의 프로젝트 열기 또는 홈 화면의 최근 프로젝트 열기 탭을 이 클릭하면 프로그램은 닫힌다. 클릭하면 프로그램을 수정할 수 있다. 용합니다(그림 3-2 참조). 여러분이 특정한 폴더를 지정하 지 않는다면, EV3 프로그램은 프로젝트를 문서\LEGO Creations\MINDSTORMS EV3 Projects\ 폴더에 저장 합니다. 프로젝트나 프로그램을 종료하기 위해서는 상단 탭의 버튼을 클릭합니다(그림 3-12 참조). 프로젝트의 다른 프로그램을 선택하기 위해서는 상단 탭에서 원하는 프로 그램 이름이 있는 탭을 클릭합니다. 닫은 프로그램을 다 시 열기 위해서는 뒤에 설명될 6. 도구 모음 을 참고하여 프로그램 목록 버튼을 클릭합니다. 그림 3-12 프로젝트에 여러 개의 프로그램이 포함되어 있을 경우, 프로젝 트를 마지막으로 저장한 후 프로젝트에 변경이 있다면, 즉 저장 후 무언가 수정했다면 프로젝트 이름 뒤에 * 표시가 추가됩니다. 프로젝트 및 프로그램의 이름 바꾸기 프로그램의 이름을 바꾸려면 해당 탭을 두 번 클릭하고 새 이름을 입력합니다. (예를 들자면, 그림 3-12의 화면에서 보 는 바와 같이 프로젝트의 첫 번째 프로그램은 기본값인 Program이 아닌 DriveForward로 바뀌었습니다.) 프로젝트의 이름을 바 꾸는 방법은 조금 다릅니다. 프로젝트의 이름은 파일 메 3 프로그램 만들고 수정하기 33

59 뉴에서 다른 이름으로 프로젝트 저장을 선택하고 새로운 프 로젝트 이름을 입력합니다. 프로젝트 및 프로그램의 이름을 이해하기 쉬운 형태로 저장하는 것은 여러분이 컴퓨터에서, 그리고 EV3에서 파일을 찾고 실행하는 것을 한결 쉽게 해줍니다. EV3 브릭 메뉴에서 프로젝트 및 프로그램 찾기 다운로드 또는 다운로드하고 실행을 클릭하면 그림 3-13과 같이 전체 프로젝트가 EV3 브릭으로 전송됩니다. EV3의 파일 탐색기 탭에서 각각의 프로젝트 폴더를 볼 수 있습 니다. 그리고 각각의 프로젝트 폴더에는 해당 프로젝트에 속 한 모든 파일, 즉 로봇의 동작을 담은 프로그램 외에도 이 미지나 사운드 데이터까지도 함께 저장됩니다. 프로그램을 실행하기 위해서는 방향 버튼으로 커서를 움직인 다음, 원하는 프로그램 위에서 가운데 버튼을 눌 러 줍니다. 만약 여러분이 EV3 브릭에 마이크로 SD 카드를 삽입 했다면 파일 탐색기 탭에서 SD_Card라는 폴더를 볼 수 있을 것입니다. 이곳에서 다운로드 받은 MyFirstProject 프로젝트의 폴더를 볼 수 있습니다. NOTE 각각의 로봇 프로그램을 모두 하나의 프로젝트에 모아 저 장할 수도 있습니다. 하지만 프로젝트에 여러 개의 파일이 저장되 는 경우, 특히 큰 용량의 사운드 데이터와 같은 파일들이 프로젝 트에 포함된다면 프로그램을 다운로드하는 시간이 급격하게 늘어 날 수도 있으므로 주의해야 합니다. 규칙으로 정해진 것은 아니지만, 일반적으로 동일한 하드웨 어를 쓰는 프로그램이라면 한 프로젝트로 묶어도 무방합니다. 단, 프로젝트 안에서 A라는 프로그램이 대용량 데이터를 포함하고, B와 C는 A의 데이터를 전혀 사용하지 않는다면 A를 별도의 프 로젝트로 저장하고 B와 C를 하나의 프로젝트로 저장하는 것이 더 효율적일 수 있습니다. 프로젝트 속성 수정하기 EV3 소프트웨어에서 프로그램 탭의 왼쪽에 있는 렌치 모양의 아이콘을 클릭하면 프로젝트의 속성 페이지가 나 타납니다(그림 3-14 참조). 여기에서 프로젝트에 추가적인 정보(프로젝트에 대한 설명, 대표 사진 또는 비디오 등의 소스코드 외의 데이터)를 추가할 수 있으며, 이 자료를 다른 사람과 공유할 수도 있습니다. 프로젝트 속성 페이지에서는 프로젝트에 포함된 프로 그램 외에도 사운드나 이미지 등 모든 종류의 파일을 볼 수 있습니다. 프로젝트의 프로그램을 닫았을 경우 다시 열기 위해서 해당 프로그램의 이름을 더블클릭합니다. 프로젝트에서 프로그램을 삭제하기 위해서는 프로그램 을 선택한 후 삭제를 클릭합니다. 프로젝트 폴더 프로젝트에 속한 프로그램들 그림 3-13 컴퓨터의 EV3 개발환경에서 저장한 프로젝트 이름은 EV3 브 릭에 프로젝트 이름과 같은 이름의 폴더로 저장됩니다. 탐색기에서 볼 수 있 는 이 폴더에는 프로젝트의 관련 파일들이 모두 저장됩니다. 6. 도구 모음 도구 모음(그림 3-15 참조)은 프로젝트에서 파일 열기, 저 장 및 실행한 작업을 취소하거나 변경 사항을 다시 실행 하는 등의 편의 기능을 제공합니다. 또한 블록 다이어그 램의 확대, 축소 그리고 이동 기능도 지원합니다. 선택, 이동 및 확대 축소 기능 툴바의 선택 버튼이 그림 3-15와 같이 활성화(파란색)되 면 마우스 커서를 이동하고 프로그래밍 캔버스에 블록을 배치하고 이동할 수 있습니다. 키보드의 방향 키를 누르 면 프로그래밍 캔버스를 상하좌우로 이동할 수 있습니 34

60 프로젝트 속성 보기 프로젝트에 대한 설명을 기록하고, 그림 또는 동영상을 추가 프로젝트에서 선택된 프로그램을 삭제 그림 3-14 프로젝트 속성 페이지에서 여러분이 원하는 대로 프로젝트에 설명을 추가하거나 파일을 더하고, 다른 개발 자와 프로젝트를 공유할 수도 있습니다. 프로젝트에 포함된 프로그램 목록에서 더블클릭으로 원하는 프로그램을 열 수 있고, 삭제 버튼을 눌러 프로젝트에서 특정 프로그램을 삭제할 수도 있습니다. 프로그램 목록 선택 이동 주석 프로젝트 저장 실행 취소 다시 실행 축소 확대 확대/축소 초기화 그림 3-15 도구 모음 다. 아마도 프로그램을 작성하는 시간 동안 이 선택 모 드를 사용할 것입니다. 만약 여러분이 이동 버튼을 선택한다면, 마우스 커서 는 손 모양으로 바뀌고 마우스 버튼을 클릭한 채 드래그 하면 프로그래밍 캔버스를 이동할 수 있습니다. 이 기능 은 여러분이 가진 모니터의 해상도를 넘어가는 복잡한 프로그램을 만들 경우 유용합니다. 선택 버튼을 누른 상태에서도 키보드의 Alt 키를 누 르면 이동 버튼을 눌렀을 때와 마찬가지로 마우스 버튼 있습니다. 블록 다이어그램이 방대한 프로그램이라면 이동 기능 으로 화면을 좌우로 움직여가며 내용을 확인할 수도 있 지만, 축소 또는 확대 버튼을 눌러 전체 블록 다이어그 램을 좀 더 가까이에서 크게, 또는 멀리에서 작게 볼 수도 있습니다. 축소 버튼을 누르면 블록 아이콘이 작아지며 한 화면에서 좀 더 많은 블록이 보이게 됩니다. 확대 를 누르면 블록 아이콘이 커지고, 확대/축소 초기화 버튼 은 기본 줌 상태로 블록 다이어그램을 보여줍니다. 을 누른 채 드래그해서 프로그래밍 캔버스를 움직일 수 3 프로그램 만들고 수정하기 35

61 주석 도구 사용하기 주석 도구를 사용하면 프로그래밍 캔버스 안에 주석을 추가할 수 있습니다. 여러분이 추가한 주석은 프로그램 의 동작에는 아무런 영향을 미치지 않습니다. 하지만 프 로그램의 각 부분이 무슨 의미를 갖는지 여러분이 기억 하는 데 도움을 줄 것입니다. 프로그래밍을 하는 과정에서 본인이 어떤 의도를 가지고 블록들을 조합해 블록 다이어그램을 구성할 경 우, 차후에 주석이 없다면 이 블록 조합이 무슨 이유로 구 성되었고 어떠한 동작을 하는지 파악하기 어려운 경우가 있습니다. 너무나 당연하고 쉬운 블록까지 일일이 주석 을 달 필요는 없겠지만, 특정한 조건이나 동작을 의도하 고 블록들을 조합하는 경우 주석을 달아 둔다면 프로그 램을 유지보수하고 프로그램 개념을 학습하는 데에도 큰 도움을 줄 것입니다. 도구 모음에서 주석 버튼을 클릭하면 캔버스에 주석 박 스가 추가됩니다. 그림 3-16처럼 주석 박스의 안을 클릭 하고 내용을 입력할 수 있으며, 다른 블록처럼 이동하거 나 키보드의 Delete 키를 이용해 삭제할 수도 있습니다. 또한 설명이 길어질 경우 박스의 모서리를 클릭하고 드 래그해서 박스 크기를 조절할 수 있습니다. 하나 이상의 블록 복사하기 프로그래밍을 하다 보면, 아마도 프로그래밍 팔레트에서 블록을 꺼내 오는 것보다 이미 만들어 놓은 블록의 일부 를 복사해서 붙여 넣는 것이 더 편리한 경우가 있습니다. 특정 블록들을 선택해서 복사하려면, 그림 3-17처럼 먼 저 복사할 대상 근처에서 마우스를 클릭한 채 드래그하면 서 생기는 연회색 상자로 복사할 블록들을 감싸줍니다. 꼭 블록의 모든 부분을 완벽하게 감쌀 필요는 없습 니다. 연회색 상자에 블록 아이콘의 일부분만 걸치더라도 연회색 상자에 완전히 들어간 블록과 같이 선택됩니다. 이렇게 선택된 블록들은 테두리가 하늘색으로 바뀌며, 이때 키보드의 Ctrl 키를 누른 채 선택된 블록들을 클릭 한 상태에서 드래그하면 선택된 블록들이 복사됩니다. 일련의 과정들은 편집 메뉴의 복사와 붙여넣기 기능을 선 택하거나 윈도우에서 표준으로 지원하는 클립보드 기능 인 Ctrl-C(복사) 와 Ctrl-V(붙여넣기)로 할 수도 있습니다. 단, Ctrl 키를 누른 채 드래그로 블록을 옮길 경우 바로 원하는 위치에 놓아 자동 연결을 시킬 수 있지만, 붙여넣 기 또는 Ctrl-V를 이용할 경우 블록들은 프로그램에 의 해 임의 위치에 놓여지며, 사용자가 직접 이 블록들을 클 릭한 채 드래그해서 원하는 위치로 다시 옮겨 주어야 합 니다. 도움말 문서 그림 3-16 주석 달기 모든 블록들의 기능 및 특징에 대해 좀 더 자세히 알고 싶 다면 그림 3-18과 같이 도움말 EV3 도움말 표시 기능을 활용해 보십시오. 이 기능은 html 기반으로 사용자의 컴퓨터에 설치된 웹브라우저를 통해 EV3 프로그램이 설 치된 폴더에서 도움말을 읽어와 보여줍니다. 예를 들어 도움말 창에서 프로그래밍 블록을 선택하고 동작 블록에서 조향모드 주행을 선택한다면 여러분은 조 향모드 주행 블록 의 각 기능에 대한 상세한 설명과 활용 예시를 볼 수 있을 것입니다. 만약 여러분이 도움말 에서 컨텍스트 도움말 표시 를 36

62 마우스로 선택된 블록을 드래그하는 동안 키보드의 Ctrl 키를 눌러줍니다. 그림 3-17 일련의 블록을 복사하기 위해서는, l 마우스 왼쪽 버튼을 누른 채 드래그해서 복사하고자 하는 블록을 연회색 상자로 덮어 줍니다. 2 선택이 완료되면 키보드의 Ctrl 키(애플 맥: 키)를 누른 채 선택된 블록을 클릭한 상태에서 드래그하면 블록들이 복사됩니다. 선택했다면 그림 3-18과 같이 작은 윈도가 프로그래밍 캔버스에 추가되고 여러분이 선택하는 블록에 대한 간략 한 설명을 보여줄 것입니다. 여기에서 아래의 링크, 자세 한 정보를 클릭하면 html 도움말 문서로 넘어가게 됩니다. 또한, 홈 화면 버튼을 눌러 EV3 프로그램의 로비(그림 3-2) 에서 사용 설명서 및 추가적인 프로그램 활용 방법, 하드 웨어 추가 정보 등의 다양한 도움말을 볼 수 있습니다. 7. 콘텐츠 편집기 화면 맨 오른쪽에 위치한 콘텐츠 편집기 (그림 3-19)는 여 러분이 만든 프로젝트에 대해 프로그램의 작동 방식이나 로봇 조립 방법 등 추가적인 정보를 기입해 나중에 이 프 로젝트를 다시 볼 경우 또는 다른 이가 여러분의 로봇을 똑같이 따라 만들어 보려 할 경우 도움을 줄 수 있는 기능 입니다. 여러분은 여기에서 설명, 사진이나 그림 외에도 동영 상, 표, 조립설명서 등을 추가할 수 있습니다. 물론, 이 기 능은 일반적인 프로그래밍 작업을 할 경우 위로 숨겨둘 그림 3-18 컨텍스트 도움말 윈도는 선택된 블록에 대한 간단한 설명을 보 수도 있습니다. 여줍니다. (이 그림에서는 시작 블록이 선택되었습니다.) 3 프로그램 만들고 수정하기 37

63 콘텐츠 편집기의 상태를 편집 모드와 보기 모드로 상호 전환 콘텐츠 편집기의 내용을 보여주기/숨기기 그림 3-19 왼쪽은 콘텐츠 편집 기로 프로젝트에 대한 설명을 기 록한 모습입니다. 오른쪽은 동작 원리에 대해 자세히 알 수 있도록, 내부 구조를 촬영한 사진을 콘텐 츠 편집기에서 추가한 모습입니다. EV3 기본 로봇과 보너스 모델 아마도 이 보너스 모델들은 시간이 지날수록 더 다 양한 것들이 추가될 것입니다. 저자의 경우 그림 3-20의 레이싱 트럭을 설계했습니다. 이 장을 마치며 그림 가지의 EV3 공식 모델 외에도, 이 레이싱 트럭과 같은 공식 모델과 전혀 다른 12가지의 새로운 로봇을 만들어 볼 수 있습니다. 이 장에서는 EV3 프로그래밍 소프트웨어의 기본적인 사 용 방법을 배워 보았습니다. 이제 여러분은 프로그램을 만들고, 수정하고, 프로젝트 및 프로그램을 저장하는 방 법과 EV3 브릭에 프로그램을 전송하는 방법을 알 것입 니다. 4장에서는 좀 더 어려운 프로그래밍 기법에 대해 배워 보겠습니다. 여러분은 EV3 소프트웨어를 통해, 로비에서 기본 제공 하는 5가지의 로봇, 이를테면 에버스톰EV3RSTORM 같은 로봇을 만들고 프로그래밍해 볼 수 있습니다. 또한, 여러 분은 로봇 더 보기 탭에서 12가지의 보너스 모델에 대 한 프로젝트도 살펴볼 수 있습니다. 38

64 4 프로그래밍 실습: 동작 블록 working with programming blocks: action blocks 우리는 3장에서 EV3 프로그램을 만들고 익스플로러 로 봇에 만들어진 프로그램을 전송하는 기본적인 방법을 배 워 보았습니다. 이번 장에서는 프로그래밍 블록을 활용 하는 방법과 익스플로러 로봇을 동작시키는 방법을 배워 볼 것입니다. 또한, 여러분의 로봇이 소리를 내고 글자나 그림을 LCD 화면으로 출력하는 방법 그리고 EV3 브릭에 내장 된 LED를 원하는 대로 발광시키는 방법에 대해서도 배 울 것입니다. 기회가 된다면 이 장에서 주어지는 예제를 응용한 몇 가지 탐구과제를 직접 풀어 보는 것도 좋을 것 입니다. 각각의 블록은 한 개 이상의 모드를 가지고 있으며, 각 각의 모드마다 여러 가지의 독립적인 상태 설정 기능을 포함합니다. 물론 여러분은 각각의 블록마다 세부적인 설정을 임의로 수정할 수 있으며, 수정 내용에 따라 블록 의 동작 방식이나 조건이 바뀌게 됩니다. 예를 들면, 그림 4-1에서의 두 개의 블록(연두색)은 동 일한 조향모드 주행 블록입니다. 하지만, 두 블록은 서 로 다른 모드로 설정되어 있습니다. 그리고 서로 모드가 다르기 때문에 세부 설정 사항의 설명과 설정 값 역시 다 른 것을 볼 수 있습니다. 이러한 모드 및 설정 값의 차이 때문에 이 프로그램은 로봇이 한 가지 동작을 마치고 전 혀 다른 두 번째 동작을 수행하게 할 것입니다. 프로그래밍 블록은 어떻게 작동할까요? EV3 프로그램은 일련의 블록으로 구성됩니다. 각각의 블 록들은 로봇이 특정한 동작을, 이를테면 1초간 전진 과 블록 아이콘 같은 일을 수행하도록 합니다. 프로그램은 각각의 블록들 이 시작 블록을 기준으로 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 순차 적으로 실행됩니다. 첫 번째 블록의 작업이 완료되면 프 로그램은 그 다음 블록을 시작하는 식으로 순서대로 진 모드 설정 행됩니다. 프로그램에 반복 구조가 없다면 마지막 블록 의 작업이 완료되는 시점에서 프로그램이 종료됩니다. 그림 4-1 블록의 동작을 구성하려면 블록의 모드와 설정을 조정해야 합니 다. 이 그림에서의 첫 번째 블록은 로봇을 후진시킵니다. 잠시 후 실행될 두 번째 블록은 로봇을 오른쪽으로 회전시킵니다. (이 프로그램은 다음 절에서 만들 어 볼 것입니다.) 4 프로그래밍 실습: 동작 블록 39