진성고등학교에서 진행한 적외선 센서 달팽이로봇 제작 수업.
진성고등학교에서 손을 따라 움직이는 달팽이로봇을 만들었습니다.
앞에 손을 대면 로봇이 그 손을 따라옵니다. 구조는 단순해요. 적외선 센서로 앞을 보고, 가까우면 서고 멀어지면 따라갑니다.
그런데 이 단순한 로봇이 교실에서 제일 말을 안 듣습니다. 그리고 왜 말을 안 듣는지 찾아가는 과정이 이 수업의 전부입니다.
운영 개요
학교 · 진성고등학교
주제 · 적외선 반사 원리 · 로봇 조립 · 센서 감도 조정
시간 · 2차시 80분 또는 3차시 120분
장소 · 일반 교실 (1인 1책걸상, PC 불필요)
보내고 돌아오는 것을 센다
적외선 센서 설명은 짧게 합니다. 눈에 안 보이는 빛을 쏘고, 부딪혀 돌아온 양을 잽니다. 많이 돌아오면 가깝다고 판단하는 거예요.
여기까지는 다들 쉽게 받아들입니다. 문제는 다음 문장이에요. “돌아온 양”은 거리만으로 정해지지 않습니다.
그래서 곧바로 시험해 봅니다. 같은 거리에서 흰 종이를 대 보고, 검은 옷소매를 대 보고, 손바닥을 대 봅니다. 숫자가 전부 다릅니다. 검은 천은 빛을 먹어 버려서 가까이 있어도 멀다고 나옵니다.
이 장면을 보고 나면 학생들이 로봇을 대하는 태도가 바뀝니다. 로봇이 고장 난 게 아니라 로봇이 세상을 그렇게밖에 못 본다는 걸 알게 되니까요.
같은 거리라도 색과 재질에 따라 값이 달라집니다.
조립은 손이 배우는 시간
조립은 부품을 세는 것부터 시작합니다. 모터, 바퀴, 센서, 배터리, 몸체.
여기서 가장 많이 나오는 실수가 모터 두 개를 같은 방향으로 다는 것입니다. 좌우 모터가 마주 보게 붙기 때문에 같은 신호를 주면 한쪽은 앞으로, 한쪽은 뒤로 갑니다. 로봇이 제자리에서 빙글빙글 돕니다.
강사가 미리 말해 주지 않습니다. 돌고 나서 “왜 도는지” 같이 찾습니다. 대칭으로 붙은 물건은 신호도 대칭으로 줘야 한다는 걸 설명으로 듣는 것보다 한 바퀴 도는 로봇을 보고 아는 게 훨씬 빠릅니다.
부품을 확인하고 순서대로 조립합니다.
따라오는데 자꾸 들이받는 로봇
조립이 끝나면 진짜 과제가 시작됩니다. 얼마나 가까워지면 멈출 것인가.
처음에는 다들 아주 가깝게 잡습니다. 그러면 손에 부딪힙니다. 멀게 잡으면 이번엔 따라오다 마는 것처럼 보여요. 게다가 멈추고 가기를 반복하며 덜덜 떠는 조도 나옵니다.
여기서 학생들이 찾아내는 해법이 재미있습니다. 멈추는 거리와 다시 출발하는 거리를 다르게 잡는 것이에요. 한 지점만 쓰면 그 근처에서 흔들리니까 여유를 두는 겁니다.
이걸 스스로 생각해 낸 조가 나오면 그때 이름을 알려 줍니다. 실제 제어 장치에도 같은 방식이 들어간다고요. 이름을 먼저 알려 주지 않아야 학생이 발명할 기회가 생깁니다.
멈추는 거리와 출발하는 거리를 나눠 잡아 봅니다.
교실 자리에 따라 값이 달라진다
후반부에 한 가지를 더 확인합니다. 창가 자리와 복도 쪽 자리의 센서 값이 다릅니다.
햇빛에도 적외선이 섞여 있어서 밝은 자리에서는 센서가 배경 빛까지 같이 받습니다. 그래서 앞 시간에 맞춰 둔 값이 자리를 옮기면 안 맞아요.
학생들이 여기서 한 번 더 놀랍니다. 내 코드가 틀린 게 아니라 환경이 바뀐 것이라는 상황을 처음 겪거든요. 자율주행 이야기가 자연스럽게 붙는 자리이기도 합니다. 안개나 역광에서 센서가 흔들리는 것과 같은 문제니까요.
자리를 옮겨 가며 다시 값을 맞춥니다.
조마다 다른 값으로 로봇이 다르게 움직입니다.
수업을 마치며.
담당 선생님이 자주 묻는 것
Q. 컴퓨터실이 없어도 되나요?
됩니다. 이 프로그램은 책상만 있으면 진행할 수 있는 구성으로도 운영합니다. 코드를 다루는 심화 구성을 원하시면 PC가 필요하니 미리 알려 주세요.
Q. 인문계 학생에게 어렵지 않을까요?
어렵지 않습니다. 조립과 값 조정이 축이라 전공 지식이 없어도 따라옵니다. 오히려 진로가 정해지지 않은 학생들에게 반응이 좋은 편입니다.
Q. 진로 직업 이야기도 다루나요?
다룹니다. 센서를 다루는 직무가 자동차, 물류 로봇, 생산 설비로 어떻게 이어지는지 실습과 붙여서 설명합니다. 학교에서 원하시는 직업군이 있으면 그쪽으로 맞춰 드립니다.
프로그램 문의 · 출강 일정 확인
선생님, 아래 세 가지만 알려주시면 프로그램 제안서와 견적을 보내드립니다.
1. 대상 학년과 인원
2. 희망 일정과 차시
3. 실습 공간 여건 (교실 형태, 컴퓨터실 여부, 콘센트)
전화 · 070-8064-0829
메일 · hyedu0829@gmail.com (제안서·견적 요청은 메일이 빠릅니다)
프로그램 목록 · https://hyedu.kr/ko/programs
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