원광대학교 알티노 자율주행차 캠프!

원광대학교에서 주최하는 알티노를 통한 자율주행차 코딩 캠프에 참가했다.

알티노란 다양한 코딩 교육을 할 수 있도록 만들어진 자동차다.

 

이틀 동안 쉴 틈 없이 스크래치를 통해 코딩했는데, 몇 번을 갈아엎고 다시 작성하고 하니

꽤나 부드러운 자율주행 자동차가 완성되었다.

 

자율주행 전체 코드

작동 원리는 이러하다.

 

처음에 start 가 실행이 되면, start에서 알티노의 센서 상태를 관리하고 그에 따라 알맞은 행동을 지시하는 Operate를 계속 호출한다 ( 몇 번의 뒤엎음의 끝에 얻어낸 가장 깔끔한 처리 방법 )

start, 계속 Operate를 호출한다.

중간의 if (start==1) 부분은 주행 미션을 위해 만들어진 함수이니 자율 주행과는 무관하다.

이렇게 start가 실행이 되고, 계속 Operate를 호출한다.

Operate, < Start 가 계속 호출하는 함수이다.

Operate는 checkfront ( 전방 센서 감지 ) , checkback ( 후방 센서 감지 ), checkFside ( 전방 사이드 센서 감지 ), checkSide ( 사이드 센서 감지 ) 함수를 계속 불러온다.

 

아래는 checkfront의 내부 코드다.

 

checkfront 코드, 센서가 높게 찍히면 break를 호출한다.

checkfront 에서는 IR-2 ( 전방 ) 센서의 값을 조회하고, 650보다 크다면 ( 전방 벽면과 근접하다면 ) break를 호출한다.

 

checkback 코드, checkfront와 거의 동일하다.

checkback에서는 IR-6 ( 후방 ) 센서의 값을 조회하고, 후방 벽면과 근접하다면 backbreak를 호출한다.

checkfront에서 호출하는 break와 다른 backbreak를 쓰는 이유는, 단순히 바퀴의 출력을 없애는 것이 아닌 관성을 억제하고 급 정차하는 효과를 내기 위해 달리고 있는 방향의 반대 방향으로 출력을 넣어줌으로 써 차가 미끌림 없이 멈출 수 있도록 설계했기 때문이다.

 

checkFside 코드

checkFside에서는 전방 사이드 센서를 확인하는데, 한쪽 센서만 막혀있다면 옆으로 피해 운행하고, 두 쪽이 모두 막혀있다면 break를 호출한다.

 

checkside 코드

checkside에서는 알티노의 옆면 센서를 관리하고, 벽과 비스듬이 달리고 있다면 좀 더 떨어지게 바퀴 방향을 돌리는 역할을 수행한다.

 

이렇게 Operate 에서는 다양한 센서 감지 함수들을 호출함으로써 알티노의 센서 상태를 관리하고 그에 따른 알맞은 행동을 할 수 있도록 함으로 써 자율주행을 가능케 한다.

 

그러면, 센서에서 벽과 근접함이 감지되어 break가 호출되면 어떻게 될까?

 

break 코드, 달리던 방향의 역방향으로 출력을 넣어 미끌림 없이 멈춘다.

break에서는 0.1초 동안 달리던 방향의 역방향으로 출력을 넣어 차가 바로 멈출 수 있게 하고, solution을 실행한다.

solution에서는 자율주행을 위해 어디 방향으로 차를 돌려야 장애물을 피할 수 있을지 결정할 수 있는 알고리즘이 들어가 있다.

 

solution, 센서 4개의 값을 불러오지만 실제 주행에서는 2개만 사용했다.

solution은 벽에 부딪히기 직전 ( break에서 호출되기 때문에 브레이크가 밟혀야만 하는 상황에서 호출된다 )에 호출되기 때문에, 호출되는 순간 IR-1번, IR-3번의 센서 값을 가져오고, 만약 IR-1번이 IR-3번의 센서 값보다 더 크다면, 바퀴를 왼쪽으로 돌리고 후진한다. ( 결국에는 다시 직진하면 장애물의 오른편으로 지나가게 된다 )

 

위의 문장이 이해가 되지 않을 텐데 좀 더 자세하게 설명하자면 이렇다.

 

알티노가 주행 중 벽을 만나면 break가 작동되고, 멈춘 뒤 solution이 실행된다.

실행된 solution에서는 IR-1의 값과 IR-3의 값을 비교하고, 어디로 가야 할지 결정하게 된다.

적외선 센서가 물체를 감지하는 방법은 포토 트랜지스터가 IR-LED가 방출한 적외선이 물체에 반사되어

다시 돌아오는 정도를 측정하여 감지하는 것인데. 만약 저런 코너가 있는 구간에서 IR-1에서 방출하는 적외선을

표현해보자면

이렇게 되는데, 옆면의 벽이 없으니 다시 물체에 반사되어 되돌아오지 않고 IR-1의 수치가 낮게 나올 것이다.

반면에 IR-3에서 방출하는 적외선을 표현해보자면

이런 식으로 많은 적외선이 반사되어 IR-3의 수치 값이 높게 나올 것이다.

 

그러면, 다시 solution으로 돌아와서

solution 코드

if문을 보면 leftf (IR-1)와 rightf (IR-2)의 값을 비교하고 값이 더 작은 곳을 빈 곳이라고 생각하고

후진을 값이 더 큰 곳으로 빼고 직진함으로 결국엔 값이 더 작은 쪽 ( 빈 곳 )으로 자동차가 갈 수 있도록

하고 있다.

 

이렇게 센서가 감지되면 알맞은 행동을 한 뒤 다시 start를 호출하고.

start에서 Operate를 계속 호출하면서 다시 자동차가 혼자 주행하다가 벽과 근접해지거나 만나는 다양한 상황들에

대해 알맞은 행동을 취할 수 있도록 해준다.

 

정말로 개발하면서 시간이 가는 줄 몰랐고

이번 활동을 통해 피지컬 프로그래밍에 한 층 더 관심을 가지게 되었다.

다음에도 이런 기회가 있다면 꼭! 참여할 것이다!!