Brokking의 밸런싱 로봇을 만들어 보려면 차체 제작부터 시작하여 누구나 다 심리적으로 쫄게 마련이며 공황상태에 빠지기 십상이다. 사람 심리가 공통적이라 아이구 저렇게 복잡한 것을 어떻게⦁⦁⦁! 회로배선 및 납땜, 실행 코드 문제 보다는 오히려 차체 제작에 상당한 공포감을 느낀다. 3차원 프린터도 있지만 CAD를 배워 stl 파일을 생성할 정도는 되어야한다. 언제 이런 툴까지 다 배워서 밸런싱 로봇을 만들 수 있을까? 불가능한 것이 사실이지만 방법이 없는 것은 아니다. 필자는 CAD, CAM, stl 파일 핸들링을 포함하여 전문가임에도 그런 툴을 이런 목적에 사용하는 것은 어울리지 않다고 판단한다. 그렇게 하게 되면 재미가 상실되기 때문이다. 예전에 드라마에서 가위 풀 드라이버 드릴 망치를 포함 간단한 소도구와 재료를 사용하여 순식간에 문제를 해결하던 맥가이버를 생각하면 될 것이다.
그것도 버려지는 골판지와 플라스틱 조각을 사용하여 이런 상황을 어떻게 타개해야 하는지 생생한 사례를 준비하도록 한다.
30cm 자, 사인펜, 문방구 칼 정도면 충분하다. 잘라내는 크기는 19cmX12cmX4.5cm 이다. 남은 부위는 추가로 만들 경우를 대비해 남겨 두도록 하겠다. 각지게 깍뚝이 썰 듯 골판지를 잘라내도록 하자. 단면이 우둘 두둘할 수 있는데 특별히 피니싱 할 필요도 없는 듯 하다.
서민적 품격 코스프레가 가능한 밸런싱 로봇 차체를 선보인다. PCB 사이즈는 대략 9cmX14cm 이다.
문제는 스테퍼 모터를 일체형 파워트레인으로 만들어서 골판지에 구멍을 뚫어 설치해야 한다. 부품 박스의 칸막이 플라스틱을 12cm 길이에 맞게 잘라 스테퍼 모터 상면과 하단에 댄 후 한쪽 축을 포장테이프로 둘둘 말아 부착한다. 나머지 한쪽 스테퍼 모터는 아래 위 플라스틱 사이의 슬라이더처럼 좌우로 움직일 수 있는 상태에서 얇은 자에 포장 테이프를 붙인 상태에서 스테퍼 모터 뒷면과 골판지 면사이로 통과 시켜 빼 둔 후 골판지 구멍에 축을 통과 시킨 후 포장 테이프를 두르면 된다.
이 상태로는 골판지 박스의 강성이 약해 찌그러질 수도 있으므로 양 측면 벽에 칸막이 플라스틱 판을 부착하여 집게로 임시 고정하여 둔 상태이다. 스티로폼 재료를 골판지 박스 공간 사이즈에 맞춰 잘라서 위에 PCB를 얹은 후 집어넣어 골판지 박스에 강성을 주도록 할 계획이다. 다음 사진을 참조하자.
폼 재료를 넣게 되면 PCB 가 상부에 돌출되게 되므로 밸런싱 로봇이 앞으로 자빠질 경우 회로를 보호하기 위해서 골판지 박스 양면에 적절한 보호용 글러브 구조를 길쭉한 깍뚜기 모양으로 썰어 포장 테이프로 시공하도록 하자.
바퀴 축 구조에 대해서는 다음 사진을 참조하도록 하자. 아울러 스테퍼 모터 축과 타이어를 체결 하는 RC카용 커플러가 있는데 NEMA 17 스테 모터 축경이 커플러 구멍 치수보다 조금 커 잘 맞지 않을 수가 있는데 드릴 작업이 필요하다. 구멍을 넓히데 타이어 바같 쪽에서 체결하는 볼트 구멍까지 절삭하지 않도록 유의하자. 이 부분은 안전에 극히 유의해야 한다.
전동 5mm 드릴로 플라스틱 보강재에 구멍을 뚫어 스테퍼 모터 축이 나오는 골판지를 보강하자. 보강재 1개는 리튬폴리머 배터리 선이 통과할 수 있도록 반대편에도 5mm 구멍을 뚫어 놓도록 한다.
구멍 드릴링 후 크기가 작으면 지경이 좀 큰 드라이버로 강제로 구멍에서 돌려 넓히면 된다. 다음과 같이 스테퍼 모터 축을 끼워 넣고 포장테이프로 깔끔하게 시공하자.
골판지 차체에 강성을 주기위해서 박스 내부를 스티로폼 재료로 채우기 전에 밸런싱 로봇이 앞으로 자빠졌을 때 충격으로부터 회로를 보호할 수 있도록 남은 골판지를 마저 잘라 충격 방지 글로브를 만들자. 적당한 높이로 잘라서 폭을 조금 좁힌 후 오른 쪽에는 전원선 통과할 수 있도록 잘라내 버린 후 포장 테이프로 시공한다. 스티로 폼 재료를 꽉끼도록 넣게 되면 고정이 잘 된다.
폼 재료를 채운 후 PCB를 올린 후 완성된 사진이다.
이렇게 제작해서 어제 주행 시험을 했더니 조금 주행하다가 마치 술취한 것처럼 자빠지면서 뻗어 버리는 일이 발생했다. 밸런싱 로봇 제작에 자문과 도움을 주셨던 분들이 엄청 걱정을 해대는데 지난번 주행은 운이 좋았다 라든가 대대적으로 구조를 수술해야 한다든가 등등 조언이 쏟아졌다.
밸런싱 로봇의 개발자 차원에서 주변 분들에게 위로의 말씀을 드렸다. “Don’t worry!”
문제 해결에 착수한바 리튬 폴리머 배터리 전압이 11V 이하로 떨어졌을 거라는 얘기와 폼 재료로 강성을 주다보니 MPU6050 PCB 쉴드가 바퀴 축에서 많이 벗어나 Brokking의 PID 제어 알고리듬 범위를 벗어난 것 아닌가 하는 우려가 좀 있었다. 일단 리튬 배터리 충전 후 주행 실험을 했는데 ∼4메터 정도 주행 후 제자리서 셀프 밸런싱을 하는 모습을 영상에 담아 보았다. 이로서 아무런 문제가 없어 기본 성능 체크는 완료 되었다. 아울러 회로 배선을 개선하기 위한 내용은 따로 준비 진행 중이다.