아두이노로 원판에 올려진 공을 기울여 떨어지지 않게 하는 시스템을 구현하려면 가속도 및 자이로 센서(MPU-6050 등)와 서보 모터를 사용하여 원판의 각도를 실시간으로 조절하는 방식이 유용합니다. 아래와 같은 구성과 방법을 참고할 수 있습니다.

필요한 부품

1. 아두이노 보드 (Uno 등)
2. 가속도 및 자이로 센서 (MPU-6050)
3. 서보 모터 (2개 이상, 축을 X, Y 방향으로 움직임 제어)
4. 원형 판 (공을 올려놓을 용도)
5. 볼 또는 작은 공 (테스트용)

구현 방법

1. 회로 연결

   • MPU-6050 센서를 I2C 통신으로 아두이노에 연결합니다.
   • 서보 모터 2개를 아두이노에 연결하여 원판의 각도를 X, Y 방향으로 조절할 수 있도록 합니다.
   • 서보 모터는 각각의 PWM 핀에 연결합니다.

2. MPU-6050 데이터 수집

   • MPU-6050 센서를 사용하여 원판의 기울기 값을 측정합니다. 이를 통해 원판이 X, Y 축 방향으로 얼마나 기울어져 있는지를 알 수 있습니다.
   • Wire.h와 MPU6050.h 라이브러리를 사용해 센서 데이터를 가져옵니다.
   • 각도 값은 센서의 가속도와 자이로 데이터를 이용해 pitch와 roll로 변환합니다.

3. 서보 모터 제어 알고리즘

   • 서보 모터를 통해 각도 조절을 합니다. 목표는 공이 원판 중앙에 위치하도록 원판의 기울기를 조정하는 것입니다.
   • 공의 위치를 추정하기 위해 각도 값을 보정하고, 기울기가 너무 크거나 작은 경우 공이 중앙으로 이동하도록 서보 모터의 각도를 조정합니다.
   • 공의 위치 추적은 단순히 원판의 각도를 통해 예측하거나, 보다 정밀하게는 추가 센서(예: 초음파 거리 센서)를 통해 추적할 수도 있습니다.

4. 피드백 제어

   • PID 제어 알고리즘을 사용하여 실시간으로 공이 중앙에 유지되도록 합니다. 공이 원판 중심에서 멀어지는 것을 감지하면 해당 방향으로 기울기를 미세 조정하여 공이 중앙으로 돌아오도록 만듭니다.
   • PID 제어 변수들은 P, I, D 값을 조정하여 서보 모터의 반응 속도를 제어할 수 있습니다.

공의 위치는 추적하지 않아도 됩니까?

네, 기본적인 구현에서는 공의 위치를 직접 추적하지 않아도 될 수 있습니다. 원판의 각도만 조절하여 공이 중심에 머물도록 하는 방식은 균형 제어 시스템을 활용한 간접적인 제어입니다. 다만, 공의 위치를 추적하면 더 정밀하게 제어할 수 있습니다.

공의 위치를 추적하지 않는 경우, 다음과 같은 제약과 해결 방법을 고려해야 합니다.

공 위치를 추적하지 않는 경우

• 간접 제어 방식으로, 원판의 기울기 변화에 따라 공이 중력의 영향을 받아 중앙으로 돌아오게 하는 방식입니다.
• PID 제어로 원판의 기울기를 조정하여 공이 중앙으로 돌아오도록 유도할 수 있습니다.
• 특정 위치로 공이 이동할 때 원판의 기울기를 바로 조정해 공이 흘러가는 속도를 늦추는 등, 반복적인 각도 조정으로 공의 중심 이동을 최소화할 수 있습니다.

공 위치를 추적해야 하는 경우

• 공이 원판 위에서 어디에 위치해 있는지를 알고 있다면, 원판의 기울기를 더욱 정확하게 조절할 수 있습니다.
• 추적 방법: 공의 위치를 직접 측정하려면 추가 센서(예: 초음파 거리 센서나 IR 센서)를 사용할 수 있습니다.
• 위치 데이터를 활용해 원하는 위치에 더 빠르게 도달할 수 있어 제어가 안정적이며, 공이 중심에서 멀어졌을 때 조정 속도도 유연하게 변화할 수 있습니다.

따라서 공 위치를 추적하지 않고도 시스템이 작동할 수 있지만, 추적 시스템을 추가하면 더 정밀하고 안정적인 제어가 가능합니다

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단순한 기술.