반짝이는 LED 불빛을 켜고 경보음을 울리는 단계를 넘어, 이제는 로봇에게 움직이는 ‘관절’을 선물해 줄 차례입니다. 앞서 다룬 아두이노 실습들이 멈춰있는 장치를 제어하는 과정이었다면, 모터를 다루는 과정은 하드웨어에 생명력을 불어넣는 피지컬 컴퓨팅의 꽃이라고 할 수 있습니다. 그중에서도 원하는 각도만큼 정확하게 회전하는 ‘서보 모터(Servo Motor)’는 로봇의 팔다리를 움직이는 핵심 부품입니다. 본 포스팅에서는 초등 저학년의 눈높이에 맞춘 서보 모터의 작동 원리와, 엠블록 라이브러리를 활용해 모터의 각도를 정밀하게 제어하는 첫걸음을 공유합니다.
회전 각도를 정밀하게 제어하는 서보 모터의 구동 원리
엠블록 서보 모터 전용 블록으로 각도 설정하기
서보 모터는 일반 미니카에 들어가는 모터처럼 한 방향으로 계속 뱅글뱅글 도는 모터가 아닙니다. 우리가 명령하는 특정 각도(보통 0도에서 180도 사이)만큼만 정확하게 움직이고 그 자리에 딱 멈춰 서는 똑똑한 모터입니다. 아이들에게는 우리가 수학 시간에 쓰는 반원 모양의 ‘각도기’를 예로 들어 설명하면 쉽게 이해합니다.
“0도라고 명령하면 왼쪽 끝을 바라보고, 90도라고 하면 정면, 180도라고 하면 오른쪽 끝을 바라보는 로봇의 목 관절”이라고 비유하는 것입니다. 엠블록에는 이를 위한 전용 제어 블록이 존재합니다. [9번 핀 서보 모터 각도를 90도(으)로 설정] 블록을 가져와서 숫자만 바꾸어 주면, 복잡한 신호 계산 없이도 모터의 축을 원하는 방향으로 즉각 회전시킬 수 있습니다.
로봇 팔 관절처럼 움직이는 기본 서보 제어 실습
반복문과 시간 대기를 조합한 관절 회전 알고리즘
서보 모터의 기본 신호 연결(갈색 선은 그라운드, 빨간 선은 전원, 주황 선은 신호 핀)과 블록 사용법을 익혔다면, 모터가 살아있는 로봇의 팔처럼 부드럽게 왕복 운동을 하도록 알고리즘을 설계해 봅니다. 서보 모터의 신호 선을 디지털 9번 핀에 연결하고 실습을 진행합니다.
알고리즘의 핵심은 각도 변경 사이에 반드시 ‘기다리기’ 블록을 넣어 모터가 물리적으로 이동할 시간을 주는 것입니다. [9번 핀 서보 모터 각도를 0도로 설정] 블록 아래에 [1초 기다리기]를 조립하고, 이어서 [각도를 180도로 설정]과 [1초 기다리기] 블록을 순서대로 이어 붙입니다. 이 전체 구조를 [무한 반복하기] 블록으로 감싸주면, 모터가 0도와 180도 사이를 인형처럼 왔다 갔다 움직이는 ‘로봇 관절’이 완성됩니다. 이 실습을 통해 아이들은 움직이는 로봇 하드웨어를 제어하는 재미를 만끽하며 소프트웨어와 기계공학의 연결고리를 자연스럽게 체득하게 됩니다.