코딩용 프로그램 설치? No!

복잡한 하드웨어 연결? No!

인터넷만 되면 언제 어디서든 간편하게 온라인으로 코딩을 체험하며 마치 게임 하듯이 즐길 수 있습니다. 

일반적으로 코딩은 어렵다고 인식하고 있으며 전용 프로그램 설치와 하드웨어 장치의 연결 설정 등 조금의 전문적인 지식을 필요로 하여 초보자의 접근이 쉽지 않은 것이 사실인데요, 한국로봇융합연구원 '로보라이프뮤지엄' 에서 코딩 체험 교육을 실시하며 코딩과 친해질 수 있는 환경을 구축하고 있으나 전문 프로그램과 장비를 사용하다 보니 체험 후 활용 하기란 쉽지 않습니다. 

마침, 전용 코딩 프로그램을 설치할 필요 없이 인터넷에 접속하여 간단히 코딩을 체험해 볼 수 있는 곳이 있어서 소개하니 코딩과 친해질 수 있기를 바랍니다. 

먼저, '코딩' 에 대해서 간단히 알아보겠습니다. 

코딩(Coding) 이란?

컴퓨터나 스마트폰 등에서 사용하는 프로그램 즉, 컴퓨터 프로그램(Computer Software, Application, App)을 만들기 위해 프로그래밍 언어로 코드를 입력하는 '컴퓨터 프로그래밍(Computer Programming)' 을 말하며, 간단히 '프로그래밍(Programming)' 또는 '코딩(Coding)'이라고 합니다. 

코딩의 유형

 

❶ 텍스트 코딩 (Text Coding)

컴퓨터 프로그램을 만들기 위해 텍스트 기반의 프로그램 언어(파이썬, 자바, C++ 등)를 사용하여 코드를 작성하는 방법 

  예시 코드  

➋ 블록 코딩 (Block Coding)

시각적 컴퓨터 프로그램 방식으로 코드가 미리 정의된 블록을  마우스로 끌고 가서 쌓고 조립하며 컴퓨터 프로그래밍의 기본 개념을 쉽게 익힐 수 있다. 

(스크래치, 앱 인벤터, Code.org 등)

오늘 소개할 내용은 블록 코딩이며,

단순히 인터넷에 접속만 하여 쉽게 사용해 볼 수 있으므로,  '코딩' 이란 어떤 것인지 체험해 보며 로봇의 작동원리까지 이해할 수 있는 나만의 자율주행 자동차 로봇을 직접 만들고 운행해 보시기 바랍니다. 

예시 영상

아래 영상은 미로를 탈출하는 자율주행 로봇 자동차입니다. 완전하지 않은 코드이다 보니 빠져 나가지 못하는 미로도 있지만 다행히 아래 미로는 잘 빠져 나가는 모습을 확인할 수 있습니다. 

마치, 게임을 하는 듯한 느낌입니다.

자! 직접 만들어 보겠습니다!

1. 웹사이트 접속

➊ 아래 로고 이미지를 클릭하거나 인터넷에서 'vexcode vr' 이라고 검색       

➋ 검색결과에서 VEXcode VR을 찾아서 클릭하여 접속

➌ 환영 창이 뜨면 재학생 또는 교육자 둘 중 아무거나 클릭하여 선택 (가입하지 않아도 됨)

➍ 아래와 같이 안내 화면이 나오면   Next   버튼을 눌러서 진행하거나 환영창 오른쪽 위  X  버튼을 눌러 닫는다. 

➎ 아래 화면이 나오면 정상적으로 연결이 된 것이다. 

➏ 다시 연결했을 때 아래와 같이 뜨면   계속 무료  버튼을 누른다. 

2. 플레이 그라운드 선택

자율주행 자동차가 놀 수 있는 공간을 선택하여야 하며 아래 순서대로 할 수 있습니다. 기본 공간을 선택한 후 기본적인 제어 방법으로 자동차를 움직여 보겠습니다. 

➊ 화면 오른쪽 위   플레이그라운드 선택   버튼을 누른다

➋   아트 캔버스   를 선택한다. 

➌ 아래와 같이 코딩 화면 위에 플레이그라운드가 만들어 졌다. (플레이그라운드 창은 적당한 위치로 이동)

3. 화면구성 알아보기

간단한 소개를 위한 목적이니 본 글에 사용하는 부분에 대해서만 알아보겠습니다. 

➊ 파일 메뉴 - 저장하기/불러오기/예시

➋ 블록 종류

➌ 블록 제공 영역

➍ 코딩 영역

➎ 플레이그라운드 - 자율주행 로봇 자동차의 주행을 위한 가상 공간

➏ 플레이그라운드 선택 버튼

➐ 플레이그라운드 창 열기 (닫기는 ➎ 플레이그라운드 창 오른쪽 위  X닫기  버튼 클릭)

➑ 코드 실행 버튼 

4. 코드 블록 사용 방법 (이동/조립/제거)

➊ 이동/조립

원하는 코드 블록을 마우스로 클릭한 상태에서 끌고 가서 (드래그)  코딩영역에 놓습니다. 이 때, 먼저 배치 되어 있던 다른 코드 블록 근처로 갖고 가면 서로 붙으려고 하며 이러한 특성을 이용하여 블록을 서로 붙여가며  조립하는 방식입니다. 

➋ 삭제

삭제 대상 블록을 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭한 후   블록 삭제   를 선택합니다.

5. 자동차 움직여 보기

1) 시작하기 블록 배치

블록 코딩의 시작은 항상   시작하기   블록을 먼저 배치하고 이 블록 아래에 이어 붙입니다. 

처음 시작하면    시작하기    블록이 기본적으로 배치 되어 있지만 혹시 삭제하거나 없다면 먼저 배치 해 주세요.

➊ 블록 종류에서   이벤트   선택

➋   시작하기 블록   끌고 가서  코딩 영역에 배치 (아무곳에나 두면 됨) 

2) 앞으로 드라이브 블록 배치

플레이그라운드에 아무런 장애물이 없으므로 조금씩 앞으로 이동하는 블록을 사용하겠습니다.

➊ 블록 종류에서   드라이브트레인   선택

➋   200mm 만큼 앞으로 드라이브 하고 ▶︎    블록을 끌고가서   시작하기   블록 아래에 붙인다. 

3) 코드 실행 / 정지 / 초기화

➊ 플레이그라운드의 시작 버튼  ▶︎  을 누르면 코드가 실행 되면서 자동차가 앞으로 200mm 이동합니다. 

➋ 정지 버튼  ◼︎  을 누르면 코드 실행이 정지됩니다. 

시작 버튼을 눌러 코드가 실행 되면서 자동차가 앞으로 200mm 이동한 후 정지해 있으나 코드는 계속 실행되고 있는 상태입니다. 코드가 정상 작동되는 것을 확인하였으면 정지버튼을 눌러서 정지해 주세요.  

➌ 초기화  

초기화 버튼을 누르면 자동차가 원래 위치로 돌아가며 코드 실행이 초기화 됩니다. 

이런 방법으로 여러 기능을 갖고 있는 블록을 조립하여 자동차를 움직일 수 있겠죠!

자동차를 움직이기 위한 블록이 어떤 것들이 있는지 확인해 보세요. 

6. 로봇의 움직임 제어 방법

로봇의 제어 방법은 기본적으로 수동 제어와 자동 제어 두 가지가 있는데요, 화성 탐사차인 큐리오시티와 퍼서비어런스가 대표적인 예라고 할 수 있습니다. 

NASA 화성 탐사차 큐리오시티 

실제로, 미국 우주 항공국인 NASA에서는 화상 탐사차를 통해 전송받은 지형 데이터를 이용하여 cm 단위로 조금씩 이동하는 명령을 내리면 화성 탐사차가 그 명령을 받아서 지형 탐사를 하기도 하며, 주변 지형 데이터가 완성이 되면 자동제어로 전환하여 화성 탐사차 스스로가 정해 둔 범위 안에서 움직이며 각종 측정기와 센서를 이용하여 여러 분야를 측정/분석하여 그 데이터를 전송해 줍니다. 

자동제어를 할 때 방향 인식과 자세 제어를 위한 수평측정 및 장애물을 회피하기 위한 감지 센서 등, 수많은 센서와 측정 장비를 이용하여 스스로 판단하여 움직이게 됩니다. 

이런 것이 바로 인공지능 Ai 시스템입니다. 

우리가 화성 탐사차를 직접 제어해 볼 순 없지만 VEXcode VR을 이용하면 기본 제어 방식에 대해서 조금은 이해할 수 있을 듯합니다. 

7. VEXcode VR 로봇 자동차의 센서

로봇에는 기본적인 센서가 부착되어 있고 이러한 센서 측정 값을 우리가 사용할 수 있으므로, 자동차 스스로 판단하여 이동할 수 있는 자동제어 코딩을 할 수 있게 됩니다.

8. 장애물 감지 자동 제어 코딩

수동 제어는 전진, 후진, 회전, 거리지정 이동, 각도 지정 회전 기능의 코드 블록을 이용하여 상황에 맞는 움직임을 직접 코딩하여 로봇을 제어할 수 있는 단순한 방법입니다. 하지만,  자동 제어를 하기 위해서는 각종 센서의 측정 값을 이용하여 로봇 스스로 판단하여 움직일 수 있도록 하기 위해서 조금 복잡하고 어려운 코딩을 해야 합니다. 

블록 중, 각 센서의 값을 확인할 수 있는  감지 블록  과 서로 다른 값을 비교하는 판단하는  컨트롤 블록 , 그리고  오퍼레이터 블록  을 이용해서 로봇 자동차가 미로를 탈출하도록 해 만들어 봅시다. 

1) 미로 플레이그라운드 선택

먼저, 플레이그라운드를   역동적인 벽 미로   를 선택합니다. 

2) 미로 선택

초기화 버튼을 누를 때 마다 새로운 미로가 만들어집니다. 일단 가볍게 시작하기 위해서 조금은 쉬워 보이는 미로가 나올 때 까지 초기화 버튼을 눌러주세요. 직접 코딩 해서 시험해 보면 어떤 형태의 미로가 쉬운지 알 수 있습니다. 

가볍게, 회전과 전진만 하면 되는 난이도(Level) 낮은 미로를 선택하여 주세요.

참고로, 아래 표시 부분과 같이 길 옆으로 빠져 나가야 하는 구간이 있는 미로는 변수까지 다루어야 하는 난이도(Level)가 높은 미로이니 처음엔 피하시기 바랍니다. 

3) 활용할 센서 결정

선택한 미로의 장애물은 벽과 막다른 길 두 가지이며 다행이 사이로 빠지는 길은 없습니다. 

사용할 수 있는 센서

➊ Distance Sensor: 거리 측정 센서(mm 단위) 

➋ Bumper Sensor: 범퍼 감지 센서 (충돌감지)

➌ Front Eye: 전면 감지 센서 (가까이 있는 장애물)

세 가지 센서 중 ➌ Front Eye (전면 아이 센서)를 사용해 보겠습니다. 

4) 자동제어 계획

주행 중, 앞이 막히면 일단 왼쪽으로 90도 회전하고, 회전 했는데 앞이 또 막혀 있으면 180도 반대 방향으로 회전하며 전진하는 루틴으로 해 보겠습니다. 

❶ 자동차 주행 시작

➋ 주행 중 전면 장애물 측정되면 정지

➌ 왼쪽으로 90도 회전

➎ 왼쪽으로 90도 회전 후 전면 장애물 측정

➏ 전면 장애물 측정되면 반대 방향으로 회전 (180도)

이렇듯, 스스로 판단하여 작동하는 로봇은 기본적으로 사람에 의해 측정하고 판단하는 코드가 입력이 되어야 가능합니다. 

5) 코딩하기

자동제어 계획대로 코딩을 하고 작동 시험을 하겠습니다.

코딩 과정 보기

영상을 정지해 가면서 따라해 보세요.

코드 실행 후 작동 모습

단순한 미로는 쉽게 빠져나갈 수 있습니다. 

6) 카메라 뷰 세팅

플레이그라운드를 보여주는 카메라는 총 3대가 있으며 한 번에 한 대의 카메라만 볼 수 있습니다. 플레이그라운드 오른쪽 아래 3개의 카메라 버튼을 클릭하면 변경할 수 있습니다.  

코드 실행 후 카메라 뷰 변경해서 보기

로봇이 작동할 때 카메라 뷰를 변경해서 보면 마치 게임을 하는 듯한 느낌이 들며 좀 더 재미와 현실감을 느낄 수 있습니다. 

미로를 무사히 탈출했지만 탈출하니 추락(?)해 버려 놀랐습니다. 

골인 지점의 붉은색 부분을 감지하여 정지하는 코드를 추가하면 추락하지 않을 듯하니 직접 해 보시는 것을 추천드립니다. 

9.VEXcode VR 사용지침서

왼쪽 위   사용 지침서  에서 기본 사용방법과 블럭 종류에 대한 설명을 찾아볼 수 있습니다.

마무리하며, 

본 글은 VEXcode VR의 사용 방법이 아닌, 단순 체험 형식의 소개글인 관계로 많은 내용을 담지 못하였는데요, 해당 서비스의 사용 지침서와 학습자료 및 유튜브에서 vexcode vr이라고 검색하면 사용방법과 다양한 코드 샘플을 찾아볼 수 있으니 관심있는 분들은 권장드립니다. 

 글 : 강수정 과학해설사