센서 - 감각기관
<매체탐구 Playful Learning 피지컬컴퓨팅> 수업의 두 번째 시간에는 다양한 센서들을 다루어보고 이를 활용하여 나만의 로봇이 여러 가지 반응을 할 수 있도록 설계해보는 경험을 했다. 우리는 인간이 가지고 있는 눈, 코, 입, 손 등 다양한 감각기관에 대해 알아보고 이와 비교하며 로봇이 가지고 있는, 혹은 가질 수 있는 감각기관과 이를 실현할 수 있게 해주는 다양한 센서들의 종류에 대해 탐구하는 시간을 가졌다. 이러한 학습내용을 바탕으로 우리들은 직접 만들어볼 로봇에 어떤 센서를 활용해서 어떤 반응을 나타낼지를 구체적으로 생각해볼 수 있었다.
인간과 로봇은 친구가 될 수 있을까?
영화 ‘아이, 로봇’
두번째 수업에서 보았던 로봇 관련된 영상은 영화 ‘아이, 로봇’이다. 영화 ‘아이,로봇’은 인간에게 충성하는 많은 로봇들과 공생하는 근미래 인의 삶을 배경으로 하고 있다. 주인공 델 스프너 형사는 다른 사람들과 다르게 로봇들을 좋아하지 않고 불신하는데, 자신과 아이가 동시에 물에 빠졌을 때 성공률이 더 높다는 이유만으로 아이가 아닌 자신을 구한 로봇에게 가치관의 차이를 느꼈기 때문이다. 영화 ‘아이, 로봇’을 통해 우리들은 로봇과 인간이 가지고 있는 가치관의 차이와 미래시대에 로봇과 인간의 관계는 어떻게 변화할지, 어떤 방식으로 이루어 질 수 있을지에 대한 내용을 고찰해보는 시간을 가졌다.
로봇은 보고 듣고 느낄 수 있을까? 로봇의 감각을 담당하는 센서들에 대해 알아보자!
인간은 다양한 감각기관을 통해 보고 듣고 냄새를 맡는 등 다양한 감각을 느끼고 생활할 수 있다. 우리들은 인간이 가지고 있는 감각기관들에 대해 알아보고, 로봇이 가지고 있는 감각기관은 무엇인지, 그리고 이를 가능하게 해주는 ‘센서’란 무엇인지에 대해 알아보고 다양한 센서들을 만나보았다. 센서는 로봇에게 감각을 데이터로 보여주는 역할을 수행한다. 시각은 빛과 화상 센서, 청각은 마이크 센서, 촉각은 접촉 센서를 통해 로봇 또한 인간과 같은 감각들을 받아들인다.
기계가 우리를 바라보는 방법 : 조도센서와 초음파센서
우리는 눈이라는 감각기관을 통해 다양한 시각 정보들을 받아들인다. 그렇다면 기계는 어떻게 시각 정보들을 받아들일까? 이를 직접 체험하며 알아보기 위해 조도 센서와 초음파 센서를 활용하였다.
먼저 조도 센서 (Photo Resistor)는 주변의 밝기를 측정하는 센서로 빛을 받으면 내부에 움직이는 전자가 발생하여 광전효과를 일으키는 것을 원리로 한다. tinkercad에서 아두이노 회로를 미리 설계해본 뒤 아두이노에 직접 조도 센서를 달고 손으로 가려 빛을 막거나 장애물 없이 빛을 보게 했다. 그 결과 아두이노의 시리얼 모니터를 통해 들어오는 빛의 양이 변화하는 것을 볼 수 있었다.
초음파 센서는 사람의 귀로 들을 수 없는 20Khz 이상의 주파수인 초음파를 보내고 받는 시간을 측정하여 특정 물체 간의 거리를 재는 센서를 말한다. 이번에도 마찬가지로 tinkercad를 통해 설계 후 직접 아두이노를 통해 초음파 센서를 작동시켰다. 특히 초음파 센서의 경우 초음파가 나가는 핀과 들어오는 핀이 별도로 구분되어 있는 것이 다른 센서들과 달리 특징적이다. 이러한 초음파 센서로 산출된 거리 값은 아두이노의 시리얼 모니터에 실시간으로 보이게 된다.
나의 감각을 받아들이는 아두이노: 마이크센서와 터치센서
조도 센서와 초음파 센서를 직접 체험해보는 시간을 가진 후, 우리는 마이크 센서와 터치센서에 대해서도 좀 더 자세히 알아보고 직접 아두이노와 연결하여 코드를 입력해 신호를 받아들이는 과정을 경험해 보았다. 여기서도 마찬가지로 먼저 ‘tinkercad’를 통해 마이크 센서와 터치센서를 어떻게 아두이노와 연결할 수 있는지에 대한 예시를 살펴보고, 시뮬레이션을 해보며 예상되는 아두이노의 반응을 보며 센서들을 익힐 수 있었다.
마이크 센서를 통해 아두이노는 소리를 인식한다. 아날로그 신호인 소릿값은 0부터 1023까지의 숫자로 아두이노에게 전달되는데, 아두이노가 어떤 신호를 받아들이고 있는지 시리얼 모니터를 통해 확인할 수 있다. 우리는 입력값을 시리얼 모니터에 나타내는 Serial.Print, Serial Monitor과 같은 함수들의 뜻을 이해하고 직접 코드를 작성해보며 센서를 통해 받아들이는 신호를 확인했다.
터치센서는 로봇이 인간의 촉각과 같은 감각을 느낄 수 있도록 하는 센서이다. 터치센서의 판에 손가락을 올려놓으면 터치센서는 접촉했음을 감지하고 0또는 1의 디지털 신호를 받아들인다. 아두이노 키트에 있는 터치센서를 연결하고 판을 만졌을 때 바뀌는 디지털 신호의 값을 확인해 보며 우리는 아날로그와 디지털 신호의 차이점을 직접 눈으로 확인할 수 있었다.
이러한 과정을 통해 우리는 앞으로 만들어갈 나만의 로봇에 어떤 기능을 넣을지 즐거운 상상의 나래를 펼쳤다.
