3.1: 센서 소개

목표:

이 레슨을 마치면 다음을 할 수 있어야 합니다.

1. 드론 비행에서 센서의 중요성을 파악합니다.
2. 다양한 유형의 센서와 그 용도를 구분합니다.
3. 센서 교정이 중요한 이유를 설명합니다.
4. 센서가 사용하는 기능 유형을 설명합니다.
5. 센서를 나타내기 위해 프로그램에서 객체를 사용하는 이유를 설명하세요.
6. 센서 유형에 따라 센서가 수행할 다양한 측정을 식별합니다.
7. 이륙하기 전에 모든 센서의 비행 전 점검을 수행하는 프로그램을 작성하세요.
8. 산업용 드론 및 로봇에 사용되는 센서와 용도를 파악합니다.
9. 프로그래밍에서 객체가 무엇이며 왜 유용한지 설명합니다.

성공을 위한 단계:

1. 센서란?
2. 센서 값
3. 객체로서의 센서
4. 비행 전 센서 확인
5. 챌린지 : 센서 연구

센서는 환경에 대한 정보를 프로그램에서 사용할 수 있는 값으로 바꾸는 전자 장치입니다. 다른 많은 입력 장치와 마찬가지로 센서는 결정을 내리는 데 사용할 수 있는 디지털 신호를 컴퓨터로 보냅니다. 아날로그정보를  디지털정보로 바꾸는 능력이 뛰어나 외부 세계를 이해하기 위해 전자 기기에 많이 사용됩니다. 아날로그 정보 또는 데이터는 단순히 값이 끊임없이 변화하는 데이터입니다.

잠시 시간을 내어 휴대폰에 대해 생각해 보세요. 어떤 방식으로 상호 작용합니까? 어떤 도구나 앱이 유용합니까? 응답에 따라 휴대전화에 있을 수 있는 센서 유형의 목록을 만드세요.

목록을 작성했으면 다음 목록이 있는지 확인하십시오.

• GPS 🛰️
• 자이로스코프(화면 회전 및 전화 이동용)
• 광 센서
• 카메라 📷
• 마이크로폰 🎙️
• 터치 스크린

이러한 센서는 사용자에게 더욱 상호작용적이고 직관적이 되기 때문에(사용자가 환경을 이해하기 때문에) 전화기를 사용자에게 가치 있게 만듭니다. 코드론 EDU로 프로그램을 작성하여 환경과 보다 상호 작용할 수 있도록 하려면 일반적으로 다음 4단계를 사용합니다.

1. 센서는 환경 데이터(대개 아날로그)를 수집합니다.
2. 센서는 해당 데이터를 디지털 값 또는 신호로 변환합니다.
3. 우리는 변수에 값을 저장할 것입니다
4. 우리는 변수를 프로그램에 구현할 것입니다.

이 개념을 좀 더 자세히 알아보기 위해 휴대전화에서 GPS가 작동하는 방식의 예를 살펴보겠습니다.

앞서 언급했듯이 장치에 사용되는 센서는 매우 다양합니다. 그러나 그들은 모두 측정 대상에 따라 다른 값을 보냅니다. 아래 목록을 보고 이러한 센서가 제공할 수 있는 값을 생각해 보세요. 💭

1. 온도 센서 – 답변: 온도 🌡️
2. 마이크로폰 –❓
3. 카메라 –❓
4. 터치 스크린 –❓
5. 자이로스코프 –❓
6. 배터리 표시기 –❓
7. 기압계 –❓
8. 광 센서 –❓

대부분의 센서는 단순히 값을 보고하는 것이기 때문에, 일반적으로 이러한 값을 가져오는 명령에 get이라는 단어가 사용됩니다.

객체는 기능이나 구성 요소를 함께 그룹화하기 위해 많은 프로그래밍 언어에서 사용되는 추상화 도구입니다. 이를 통해 디지털 프로그램에서 센서와 같은 물리적 객체를 나타낼 수 있습니다.

객체에는 다음과 같은 함수와 속성이 있습니다.

Getter (게터):  객체에 저장된 값을 검색합니다. 센서는 게터 함수를 사용하여 읽고 있는 값을 보고합니다. 센서는 게터 함수가 호출될 때 값을 저장한 다음 보고합니다.

Setter (세터):  객체에 대해 무언가를 변경합니다. 센서는 일반적으로 세터 함수를 사용하여 센서를 재설정하거나 보정합니다.

속성:  기능이 아니라 센서의 유형이나 현재 상태와 같이 객체를 설명하는 값입니다.

객체의 가장 큰 이점 중 하나는 각각 고유한 속성을 가진 여러 번 복제할 수 있다는 것입니다. 이것이 우리가 센서를 객체로 표현하기를 좋아하는 이유 중 하나입니다. 매우 복잡한 드론을 이미지화하면 탐색에 도움이 되는 동일한 유형의 여러 센서가 있을 수 있습니다. 예를 들어, 사물에 부딪히지 않고 환경을 탐색하는 데 도움이 되는 동일한 유형인 6개의 초음파(거리 감지) 센서가 있을 수 있습니다. 그렇다면 서로 다른 센서를 어떻게 구별할까요? 💡객체! 객체를 복제할 수 있고 여전히 동일한 기능을 유지할 수 있기 때문에 6개의 다른 초음파 센서 객체를 만들고 동일한 기능을 사용하여 값을 읽고 설정을 변경하는 등의 작업을 수행할 수 있습니다.

종종 드론이 충돌하거나 배터리가 부족하거나 프로그램이 센서에 문제를 일으킬 수 있습니다. 센서가 정확한 값을 보고하지 않을 때, 우리는 그럴 때 보정(Calibration)이 필요하다고 합니다. 대부분의 센서에는 실제를 더 가깝게 나타내기 위해 값을 보정하거나 조정할 수 있는 기능이 있습니다. 우리는 이전에 trim() 함수 사용법을 배웠을 때 이미 드론을 보정했습니다. 그리고 다행스럽게도 코드론 EDU는 이륙 하기 전에 자체 보정을 진행합니다.

이제 센서가 보정되었음을 알았으므로 비행 전 시스템을 확인하겠습니다. ✈️비행기 조종사들은 다양한 센서를 확인하여 이륙하기 전에 올바른 값을 읽고 있는지 확인합니다. 우리도 해봅시다! 먼저 드론을 평평한 테이블에 놓고 다음 코드를 만들어봅시다.

from codrone_edu.drone import *

drone = Drone()
drone.pair()

print("Temperature is: ", drone.get_drone_temp())
print("Pressure is: ", drone.get_pressure())
print("Battery is: ", drone.get_battery())
print("Angle is: ", drone.get_x_angle(), drone.get_y_angle(), drone.get_z_angle())
drone.close()

코드를 실행한 후 어떤 값을 얻었나요?

각 값이 의미하는 바를 파악하려면 다음을 수행한 다음 위의 코드를 다시 실행하세요.

1. 드론을 이륙한 후 착륙합니다.
2. 드론을 옆으로 회전합니다.
3. 드론을 바닥에 놓으세요.
4. 드론을 이륙하고 5초 동안 호버링한 다음 착륙합니다.

우리는 수업을 진행하면서 이러한 각 값이 드론에 의미하는 것과 이러한 센서를 사용하여 고급 프로그램을 만드는 방법을 배우게 됩니다.

이 도전에서는 로봇 공학 및 드론에 사용되는 센서를 3개 이상 찾아봅시다. 그리고 각각에 대해 다음을 설명해보세요.

• 센서가 보고하는 값의 유형
• 이 값을 조작하거나 변환하는 방법
• 센서를 사용하여 로봇 또는 드론의 비행 움직임에 영향을 주는 방법

코드론 EDU를 예로 사용할 수 없으며 전문적인 환경에서 사용되는 다른 드론 및 로봇을 찾아야 합니다.