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레고 마인드스톰

last modified: 2014-12-24 00:17:18 by Contributors


(사진 순서) NXT 모습(위), ROBOLAB을 이용한 프로그래밍(가운데), RCX(아래), EV3
몇몇 공대생들의 머리를 아프게 하는 장난감
엄마 나 이거 사줘


말 그대로 로봇을 만들고 프로그래밍까지 할 수 있는 레고 모델.
레고 사와 MIT 미디어랩의 합작으로 개발된 제품이다.


위 링크는 레고사에서 직접 운영하는 마인드스톰 공식 홈페이지로 하단의 community에 들어가면 전세계 사람들이 만든 마인드스톰 창작품을 공유하고 감상할 수 있다. 그리고 세상은 넓고 굇수는 많다는 것을 깨닫게 된다


마인드스톰 라인업 중에도 여러 모델이 있지만, 가장 확장성이 좋고 많이 쓰이는 버젼은 RIS(Robotics Invention System)와 NXT 두가지 버젼이 있으나, 두 버젼간 부품호환이 안되는게 상당히 많다.(...)
이 둘을 싸그리 마인드스톰이라고 부르는 것 같으나 괜히 혼동하지 않길 바란다. RIS는 현재 단종되었고 굉장히 허접하기 때문에 교육용으로서의 가치는 이미 상실했다.

당연히 RIS가 먼저나왔고, NXT가 늦게 나왔기에, 성능은 NXT가 더 강력한 편이다. 또한 여러가지 차이도 있는데.

  • RCX(RIS의 중앙 컴퓨터 블럭)는 본체하고 적외선 통신으로 데이터를 전송하지만, NXT는 USB 포트 연결 또는 블루투스로 전송한다.[1]
  • RIS는 레고 블럭의 호환성에 초점을 맞춘 반면에, NXT는 블럭에서 멀리 떨어졌다. 직접 사서 조립해보면 알겠지만,(물론 지금은 RIS는 단종되었다.) RCX는 모든 레고 블럭을 붙일 수 있는 반면, NXT는 레고와는 전기 관련 부품은 전혀 호환이 안된다. 예를 들면 센서/모터 케이블도 RIS는 이전의 레고 테크닉 라인의 케이블을 사용하지만 NXT는 랜케이블에 커넥터가 약간 변형된 케이블을 사용한다.[2] 조립기법도 예전 레고방식과는 다른데, 이건 뭐 테크닉이라는 장르 자체가 전반적으로 조립기법이 바뀌었으니 딱히 마인드스톰의 문제는 아니고......
  • 성능차이가 심하다. RCX 모터는 성능이 약한편이고 크기도 무시할 수 없을 정도로 크나, NXT는 모터크기가 작으면서 내부에 회전 센서가 장착되어 있는 등 성능이 RCX에 비해 월등하다. 이런 연유로 RCX 경기때 NXT모터를 달고 출전하는 경우가 다양하다.
  • 프로그래밍 명령어도 많다. RCX는 오래되다보니 구현할 수 있는게 한계가 있지만, NXT의 경우에는 다양한 센서와 다양한 명령어를 제공한다. 덕택에, 프로그래밍할때 머리를 더 써야할 정도이다. NXT,RCX모두 C언어로 프로그래밍 가능하다. (그리고 용자는 RCX로도 세그웨이도 만들고 큐브맞추기도 만든다.)


EV3는 모든 면에서 NXT보다 한 단계 더 진화했는데 차이점이 많다.

  • 프로그램 저장 용량이 늘어났다. NXT는 프로그램을 6~7개 정도만 저장하면 메모리 부족에 시달려 필요없는 프로그램을 자주 지워줘야 했지만 EV3는 메모리카드 포함하여 최대 32기가 바이트까지 용량이 늘어나서 어지간해서는 메모리 부족에 시달릴 일이 없다. 단, 메모리카드가 없으면 5메가 바이트가 한계다.(메모리 카드 별도 구매)

  • 기본으로 제공하는 보너스 모델들이 매우 많다.

  • 프로그래밍이 더 쉬워졌다. 게다가 한글화까지 되어있기에 더더욱 쉽게 프로그래밍할 수 있다.

  • EV3는 와이파이 무선 연결도 지원한다.

  • EV3는 두 개의 단말기를 양방향 유선 연결하여 싱크를 맞추는 데이지 체인 시스템이 있다.

  • NXT에서도 프로그래밍 툴 없이 브릭 내에서 자체적으로 어느정도 프로그래밍이 가능했지만 그건 앞으로가라 뒤로 가라 정도의 굉장히 허접한 수준이었고 EV3는 좀 더 세세한 움직임도 브릭 자체에서 프로그래밍이 가능해졌다. 물론 더 정밀한 움직임을 위해선 프로그래밍 툴을 써야 한다.

  • 연결 포트가 하나 더 늘어났다. (NXT: 센서 넷, 모터 셋 / EV3: 센서 넷, 모터 넷)

  • 당연하지만 NXT와 호환이 된다. 물론 RIS는 연결포트 자체가 달라 호환이 안된다.

  • NXT는 블루투스 무선조종 앱을 개인이 만들어 배포했지만 EV3는 무선 조종 앱도 레고 사에서 아예 정식으로 만들어서 배포한다. 기본 로봇들의 조종뿐만 아니라 자신에게 필요한 기능을 넣어 커스텀 조종기를 만들 수도 있다.

프로그래밍은 RCX나 NXT를 사면 부록으로 따라 오는 프로그래밍 툴을 쓰거나, 그것도 여의치 않으면, 어둠의 루트로 얼마든지 구할 수가 있다. 최신 모델인 EV3같은 경우엔 아예 레고 마인드스톰 공식 홈페이지에서 무료 배포한다. 게다가 한글로도 설치 가능하니 이 얼마나 친절한가~ (물론 리테일 버전(흔히 말하는 놀이용)용 소프트웨어만 무료 배포하고 에듀케이션용은 세트 구매시 별도의 CD를 제공한다.)
아래는 다운로드 링크다.
http://www.lego.com/en-us/mindstorms/downloads/software/ddsoftwaredownload/]

저 프로그래밍이라는게 그냥 명령어 아이콘을 늘어놓고 전선 잇듯이 하는, 컴퓨터만 할 줄 알면 개나 소나 할 수 있도록 매우 쉬운 프로그래밍이 주 특징이다. C언어자바를 전혀 배우지 않은 사람들도 2~3개월만 집중적으로 공부하면 웬만한 프로그램은 직접 만들 수 있다. 그렇기 때문에 머리를 많이 굴러가야 하기 때문에 창의력에 큰 도움을 준다곤 한다. 덕분에 초중고는 물론이고 심지어는 대학교에서도 종종 교양강의에서 모습을 드러낸다. 이야. 대학생들이 단체로 레고가지고 놀고 있어요. 때로, 유튜브 같은곳에 큐브 맞추는 로봇(Cubestormer II)[3]같은 엄청난 변태실력자의 동영상이 올라오기도 한다.

꽃꽂이용 스펀지를 이용한 CNC도 만들어졌다. 유일하게 레고가 아닌 부분이 엔드밀 뿐이라고.

또 이정도로 만족하지 못하는 사람들을 위해 마인드스톰 기본 프로그래밍 툴 말고도 NQC(Not Quite C), LegOS, leJOS(java for LEGO Mindstorm), LabView, 레고 에듀케이션 센터에서 사용하는 ROBOLAB 등 여러 언어를 사용 가능하다.

하지만, 결정적인 것은 가격이다. 저거 박스 하나에 30~50만원이나 하는 고가의 물건이다 아이를 둔 위키러는 절대 집에서 이 문서를 읽지 말자. 에듀케이션 셋도 60만원이 훌쩍 넘는다. 내용물은 별로 없는데 왜 가격이 저리 비싸나면, 직수입하는데다가 전반적으로 레고제품이 비싸기 때문에(..), 정말로 가격이 무시를 못한다.(게다가 총판이었던 업체의 가격 장난질. 9794 제품의 경우 2003년 200$ 에 환율 1100원대인데 국내 정발가 600,000원대. 200*1100=220000 인데 소매하는 센터 마진을 고려한다 해도, 총판마진이 얼마인거냐???) 그래서 개인이 직접 사서 쓰는 경우보단, 학교나 레고 에듀케이션 센터, 특정 단체, 동아리 등에서 단체로 구입해서 쓰는 경우가 많다. 대학교에서 구입하여 주로 설계 수업에 쓰인다. 교수가 미션을 내면 그에 합당하는 로봇을 만드는게 수업의 주 내용.

RCX와 NXT는 한국에서는 교육용으로만 발매되고 리테일 버전은 발매되지 않아 인지도도 낮고 프로그래밍도 영어로 되어있어서 쉽지 않다. 하지만 EV3는 리테일 버전과 교육용 버전 모두 정식으로 발매되었고 무엇보다도 프로그래밍 툴의 한글화 덕분에 접근성이 더 쉬워졌다. 물론 가격은...(공식 홈페이지 기준 리테일 버전 61만원, 에듀케이션 세트 가격 추가바람) 그래도 미국 다음으로 세계에서 두 번째로 레고가 싼 나라는 우리나라라는 걸 알아두자.

가격도 가격이지만 접근 난이도가 높아서 자,타칭 내로라 하는 레고 덕후인 사람들도 마인드스톰 앞에서는 손사래를 치는 경우가 많다. 단순히 조립만 하고 끝나는 것이 아니라 그 로봇에 맞는 프로그램까지 자신이 직접 작성해주어야 하기 때문이다. 하지만 조금만 공부하면 누구나 쉽게 만들 수 있으니 별로 어렵다는 생각은 하지 않아도 된다.

RAPT3R_large.jpg
[JPG image (32.28 KB)]


예시로 올려두는 기본 모델과 샘플 프로그램 한 가지. 마인드스톰 EV3 리테일 버전(제품 번호 31313)에 들어있는 다섯 가지 기본 모델 중 코브라인 RAPT3R의 모습과 이 모형의 작동에 사용되는샘플 프로그램 중 하나다.

사본_EV3RAPT3R.jpg
[JPG image (414.35 KB)]



지면 관계상 작게 나온 관계로 이미지를 컴퓨터에 다운로드해서 확대한 다음 보는 것을 권장한다.

맨 왼쪽 버튼이 프로그램 시작 버튼이다. 라지 모터가 포트 D 에 연결되어있고 [4] -30의 파워로 1초간 움직인다. 이 D 포트의 모터는 위 모델의 목 부분을 움직이는 모터고 -30으로 움직이면 30의 파워로 역방향 회전을 하며 목을 원래 자리에 돌려놓는다.


그 다음으로 보이는 프로그램을 감싸고 있는 큰 테두리가 반복을 뜻하는 루프 블록이다. 루프 값은 횟수를 지정하거나 센서에 특정 값이 감지되면 반복하도록 하는 등의 세팅이 가능하며 맨 오른쪽을 보면 현재 설정값은 무한대임을 알 수 있다.


테두리 안쪽을 보면 카메라같은 모양의 아이콘이 보이고 그 옆으로 위 아래로 나뉜 두 개의 상자가 보인다. 이것은 스위치 블록으로서 아이콘에 설정된 값이 참인지 거짓인지, 또는 어떤 설정 값을 입력받았는지 등에 따라 다른 행동을 취하게 하는 프로그램이다.

카메라 모양의 아이콘은 적외선 센서값이다. 적외선 센서는 4번 포트에 연결되어있고 조건은 탐지값이 30보다 작을 경우이다.

값이 참이면 (즉, 탐지 범위 30 이내에 장애물이 감지되면) 윗줄의 시퀀스를 실행한다. 본체에 붉은 빛이 들어오고->A 포트(방향전환 모터)와 B 포트(몸통 이동 모터)의 연결된 모터가 정지하고-> 뱀이 덮치는 소리를 낸다.-> 목과 연결된 D 포트의 모터(목 움직이는 모터)가 100의 파워로 1초동안 정방항으로 회전하여 목을 뻗어 공격한 다음 되돌아온다. -> A 모터가 역방향으로 회전하며 방향을 바꾸고-> B 모터가 역회전하며 뱀을 뒤로 물러나게 한다 -> D 모터를 -30의 파워로 1초간 역회전 시켜 목을 정리한다. -> 2초 동안 대기한다. -> A 모터가 -75의 파워로 역회전하며 방향을 전환한다. -> 1초 대기 -> 여기까지 하나의 시퀀스가 끝났으며 반복 설정이 무한으로 되어있기 때문에 다시 루프 박스의 처음으로 돌아간다.

값이 거짓이면 (즉, 탐지 범위 30 이내에 장애물이 감지되지 않으면) 아랫줄의 시퀀스를 실행한다. 본체에 노란 색으로 불이 들어오며 B 모터를 75의 파워로 무한대로 작동시킨다.(전진) 붉은색 블록은 랜덤 블록이며 설정된 값 안에서 선으로 연결된 부분이 설정값의 영향을 받아 작동하게 되는 블록이다. 즉, -30에서 30까지의 파워 중 랜덤으로 선택하여 A포트의 방향 전환 모터를 0.2초간 실행하여 방향을 바꾸는 것이다.

이 모든 것을 아랫줄에 있는 여러 가지 아이콘들의 배열만으로 간단하게(...) 실행할 수 있다. 사진에는 안 나왔지만 소프트웨어를 한글로 설치 가능하기 때문에 아이콘에 마우스를 가져다 대면 한글로 팝업이 뜨면서 설명이 간략하게 나오니 영어 울렁증을 걱정할 필요는 없다.


라고 장황하게 설명해도 이해 못하는 사람이 많을 것이다... 우리나라에서 이것을 전문적으로 배울 수 있는 곳은 거의 없다고 봐도 되며 독학을 하는 수밖에 없다. 레고 교육 센터에도 마인드스톰 강사들이 있지만 그들 중에서도 익스퍼트 내지 마스터급의 지식을 갖춘 사람은 극소수다. 독학에 자신있고 로보틱스에 관심이 많다면 도전해보자.


모델 일람

  • Robotics Invention System
    • RIS 1.0
    • RIS 1.5
    • RIS 2.0
  • Robotics Discovery Set
  • 스타워즈 관련모델
    스타워즈에 있는 각종 로봇들을 제작할 수 있는 키트. 중앙 컴퓨터 브릭은 마이크로 스카우트를 사용한다.
    • Droid Development Kit
    • Dark Side Developer Kit
  • Mindstorms NXT
    • NXT 1.0
    • NXT 2.0
  • Mindstorms EV3(NXT에서 한 단계 더 진보한 것으로 2013년 하반기 출시. 모든 면에서 NXT보다 진보했으며 프로그래밍용 소프트웨어가 한글화되어 프로그램이 더욱 쉬워졌다.)
  • CodePilot
  • Spybotics 시리즈

주변 기기/추가 세트(NXT해당)

  • 블루투스용 동글키(하나에 만원정도 한댄다)
  • 리튬 이온 충전 밧데리/충전기
  • 왼갖 종류의 서드파티 센서들


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  • [1] 솔직히 적외선 통신이 신기하다고 생각하지만, 이 적외선이 매우 허접한 적외선이라, 전송하는데 시간이 너무 오래걸리고 도중에 끊어지는 등의 문제가 발생한다. 진짜 RCX로 파일 전송해본 사람들은 다 알 것이다. 그나마 NXT가 유선통신이기에 망정이지... 게다가 RCX는 배터리 방전시 펌웨어 삭제크리때문에 펌웨어를 다시 전송해야 될 때가 종종 있는데 그때는...
  • [2] 다만 에듀케이션 셋에 포함된 컨버터 케이블을 사용하면 RIS에 사용하던 센서를 NXT에 사용할 수 있다.
  • [3] 100% 마인드스톰은 아니고 갤럭시 S II를 사용했다.
  • [4] EV3 본체에는 A,B,C,D 네 개의 모터 포트와 1,2,3,4의 네 개의 센서 포트가 있다. 포트의 위치 선정과 연결은 자유이나 프로그램을 할 시에는 작동시키려는 모터와 포트 넘버를 일치시켜주어야 한다.

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