로보밥

판매 종료했습니다.!!!!

Wii remote controller 이용한 전자칠판 소개 및 개량형 제작 예

50$로 만드는 전자칠판을 소개해 드릴까 합니다.
마이너리티 레포트에 나오는 멋쟁이 크루주형이 사용했던 UI에는 못미치지만 가격대 성능비 최고의 전자칠판입니다.
사실 구성 방법에 따라서는 100만원을 초과하는 장비가 사용될 수 도 있지만,  단지 컴퓨터만 있어도 몇만원의 돈만 투자하여 만들어 볼 수 있으므로 허위 가장광고는 아닙니다.

한번 만들어 보고 싶지 않으신가요?!

일단, 전자칠판을 만드는데 필요한 장비를 둘러보겠습니다.

[준비물]

1. 컴퓨터
 일반 PC건 노트북이건 넷북이건 상관없습니다. Windows XP정도 돌아가는 컴퓨터면 다 됩니다. Mac OS도 물론 가능합니다.

2. 모니터
 전자칠판의 얼굴역활을 하는 녀석이니  가능한 큰 화면이면 좋겠습니다. 일반 모니터도 가능합니다만 화면이 작아서는 전자칠판이라 부르기가 곤란해집니다.  가격대 얼굴 면적비가 최고인 빔프로젝터의 사용을 추천 합니다.  대형 TV모니터도 컴퓨터 화면 출력을 지원한다면 좋습니다.

3. 위모트 제어기(Wii remote controllerr: 이하 위모트)
 Wii게임기에서 조이스틱같은 역활을 하는 장치입니다. 게임 버튼과 함께 모션센서와 적외선 센서등이 내장되어있는 재능많은 녀석인데요 전자칠판에서는 적외선펜의 위치를 감지하여 블루투스 통신을 통해 컴퓨터로 전송해주는 역활을 담당합니다. Wii게임기를 갖고 계신다면 따로 구매할 필요가 없고, 없으신분은 게임기 통째로 사시지 마시고 이것만 따로 하나 구매(28,000원 정가)하시면 됩니다.

4. 블루투스 동글(Blutooth,BT)
  위모트와 컴퓨터간의 통신을 위해 필요합니다. 노트북엔 대부분 내장되어있고요, 이게 없는 노트북이나 PC는 BT.동글이라는걸 USB포트에 꽂아줘야 합니다. 

5. 적외선 Pen
 국내에선 아직 판매되는곳이 없습니다. (아시는 분 계시면 제게좀 알려주시기 바랍니다.)
해외에서 판매되는 제품을 구하시거나 자체 제작하셔야 하는데요, 적외선 LED(IRED), 스위치, 저항, 케이스, 전선 등의 재료를 구해서 직접 납땜해서 만드는 방법이 있습니다. 제 경험상, 재료 구하고 제작하는데 하루가 그냥 갑니다.
때문에, 일단은 제가 터득한 손쉬운 방법을 이용하시길 추천합니다.

[참고링크: 세상에서 가장 쉬운 적외선펜(IR Pen) 만들기 ]

6. 전자칠판 소프트웨어
 무료 소프트웨어가 공개되어있고, 기능을 보강한 유료 소프트웨어도 판매되고 있습니다. 일단은 무료로 사용해보시고 차후에 유료 소프트웨어 구매도 검토해 보시기 바랍니다.

7. 기타 응용 소프트웨어
 전자칠판과 최고의 궁합을 이루는 많은 유/무료 어플리케이션들이 있습니다. 이중 제가 알고있는 몇개를 따로 소개해 드릴예정입니다.

총 경비:
1,2번을 갖고 있는경우 3,4,5 구입 가격이  6만원이 안되므로 $50 전자칠판이 맞는것 같습니다.
하지만,,, 제경우엔 $50짜리 전자칠판 만들려고(물론 다른용도도 있겠지만) 약 $500짜리 프로젝터를 구입했다는점을 고백합니다 ;;
갑자기 돌스프 이야기 생각나네요..



전자칠판 설치 방법

설치방법은 이미 수많은 동영상과 소개글들이 있으므로 참고하시고요
여기서는 일반적인 전자칠판 설치시의 단점을 개선한 설치방법을 알려드리겠습니다.

본래 이 아이디어를 창안하여 공개한  Johhny Chung Lee 의 블로그와 동영상은 아래에서 보실 수 있습니다.
Johhny Chung Lee's youtube channel http://au.youtube.com/user/jcl5m
Johhny Chung Lee's Blog http://procrastineering.blogspot.com/


배치 방식

동일한 장비로 용도에따라 여러가지 형태로 설치가 가능합니다. 제 나름대로 3가지 방식으로 정리하자면
1. 정면형: 일반 학교, 영화관에서 사용하는 프로젝터 스크린 배치형태입니다.
2. 후면형: 프로젝터와 센서가 스크린 뒷면에 있는경우 입니다. 화면이 가려지지 않습니다.
3. 후면미러형: 영상이 거울에 한번 반사된후 스크린 뒷면에 맺히는 방식입니다. 설치공간 부담이 적어집니다.


화면가리는 문제

본래 wii전자칠판은 사용자 등 뒤에 프로젝터와 Wiimote가 설치되어있고 사용자 앞에 설치된 스크린에 반사된 화면에 적외선펜으로 특정 지점을 밝혀주면 이 지점을 Wiimote가 감지해 내는 방식입니다.
그러나 이방식은 좀 불편한 점이 있습니다.
사용자 위치에 따라 프로젝터 화면을 가리게 되고 더불어 적외선 펜의 입력도 감지 할 수 없게되는 점 때문입니다.
대형 스크린이라면 큰 문제없이 사용할 수 있지만,  개인용 전자칠판(아이디어 스케치등) 용도로 사용한다면 화면에 몰입하여 TOM크루즈형같이 멋지게 작업하기는 곤란해 집니다.


문제해결 방법

 프로젝터와 Wiimote를 스크린 뒷면에 설치하면 사용자가 화면을 가리는 일이 없어집니다. 단, 전자칠판 뒷면에 별도의 설치 공간이 필요하게됩니다. 벽에 붙여놓고 사용하기 곤란하다는겁니다. 때문에 이 공간을 줄여주는 방법이 있는데 그것이 후면반사형 입니다. 무슨 교과서 이론 소개 하는느낌이 듭니다.


후면 반사형 설치 예

외형을 나무로 제작한 후면 반사형 전자칠판 입니다.  그 옛날(20년도 안됐지만) 대형 화면을 보고 싶다는 욕구를 화질을 포기하면서까지 이룩하려 했던... 바로 그 유물인 프로젝터 TV가 생각나는 형태입니다.  케이스만 잘 맞쳐주면 프로젝터 TV형태의 전자칠판을 만들 수 도 있겠군요.
모양새가 영 아니지만, 화면가림 현상없이 아이디어 스케치나 게임용도로는 꽤 쓸만한 전자칠판입니다.





또다른 형태

플래시로 AR(증강현실)을 구현해 봤습니다.

3D Engine은 Sandy3D, 마커인식은 FlarToolKit  을 사용했습니다.

증강현실 개발 지원킷인 ARToolKit을 AS용으로 포팅한것이 FlarToolKit인 데요

플래시도 AS3.0 들어와서 속도도 꽤빨라지고, 거의 못하는게 없는것 같습니다.

FlarToolKit 내에 예제용 3D모델까지 포함되어있으니 여러분도 한번 시도해 보시죠~

시중에 돌고있는 Simson 종이인형을 3D모델링하고 관절 몇개 만들어 왕복운동 시켜본 것 입니다.

체험 서버 종료

무료 호스팅 서비스를 이용하던중 해당 회사 서비스가 종료되어  현재 체험이 불가합니다.  죄송합니다!!

동영상에서 보셨듯이 별다른 기능은 없고요, 그냥 목과 팔을 흔드는 심슨 3D 로봇이랍니다. 

차후 서버에 재등록하게되면 링크를 수정하도록하겠습니다.

준비물:

1. 웹캠 : 플래시에서 인식되는 웹캠이면 됩니다.
   

2. 마커(인식용 이미지가 인쇄된 종이) : 첨부파일을 다운로드 하셔서 가능한 두꺼운 종이에 인쇄하세요.

사용 방법:

접속 후 웹캠 사용 허락하기를 선택하신 후,  인쇄된 마커용지를 카메라에 비춰줍니다. 이후 마커의 위치와 방향에 맞쳐서 3D 로봇이 오버레이 되는것을 보실 수 있습니다. 조명이 중요하니 적절히 주변광을 맞춰주시면 인식이 더 잘됩니다.

어떻게 작동하는가?

웹캡으로 실시간 캡쳐한 영상에서 마커(특정 이미지 패턴이 인쇄된 종이)를 찾고, 그 위치와 방향을 계산해 냅니다. 여기까지가 FlarTooKkit(ARToolkit)이 하는 일이고요, 마커의 위치와 방향에 해당되는 영상이미지 위에 3D로 가상의 영상을 오버레이시켜서 실제화면과 가상화면을 동기화 시키게됩니다. 이때 3D 형상을 보여주는데 사용되는것이 Flash 3D 엔진입니다.  본 예에선 Flash 액션스크립트 개발환경을 이용하여 Flash Player상에서 작동되게되므로 별도의 프로그램 설치없이 웹카메라와 웹브라우져만으로 작동되는 장점이 있습니다.  다만 속도가 조금(많이?) 느립니다.  때문에 매우 빠르고 고화질을 원하는경우는 C/C++기반의 개발환경을 이용하곤 합니다. 다만 이경우엔 별도의 실행파일을 설치하여야 한다는 단점이 있습니다.

[]첨부파일: 증강현실FlarToolkit용 마커이미지(pdf파일)

flarlogo-marker.pdf

[]참고자료

FlarToolKit,  Sandy3D  , Away3D

심슨종이로봇: http://cubeecraft.com/  직접인쇄해서 종이로봇 만들어보시면 로봇 장난감이 뚝딱~.

URBI는 프랑스 Gostai사에서 개발한 로봇개발 SW플랫폼입니다. 아래의 개요 소개문은 2007년 Gostai사의 홍보자료를 근거로 번역한 자료이며, 현재는 다소 변화된 부분도 있으나 기본개념은 동일할 겁니다.  최근 가장 중요한 변화는 GPL 라이센스의 도입과 엔진 버전이 2.0으로 변화되었다는것인데요.   상당히 혁신적인 기술임에도 널리 알려지지 못한채 사장되거나 시기를 놓쳐버리는 제품들이 많은 상황에서 적절한 대응이 아니였나 생각됩니다.  여러분도 직접 개발사 홈페이지에서 SDK를 받아서 테스트를 해보 실 수 있습니다. 기존 로봇 개발환경과 비교해서 너무도 손쉬운 제어  방법을 제공하고 있으므로, 실무 적용 여부를 떠나서 새로운 아이디어의 발견을 위해서라도 한번 검토해볼 만한 기술이라고 생각됩니다.

[사진1. URBI:: Gostai Studio IDE화면 ]


URBI는 로봇과 인공지능 어플리케이션 개발을 위한 크로스 플랫폼형 소프트웨어 플랫폼이며 병렬처리 및 이벤트처리를 지원하는 URBI 스크립트 언어(C++ 문법과 유사함)를 기반으로 하고 있다. 또한 UObject라 불리우는 분산형 컴포넌트 아키텍쳐 기술을 제공한다. 가령 C++객체를 URBI언어 내에 쉽게 이입하여 사용할 수 있으며, 이를 원격 실행 형 컴포넌트로도 운영할 수 있다.

현재 로봇용 소프트웨어들은 호환성이 없어서 운영체제나 개발환경에 따라 서로 다른 제어 소프트웨어가 필요하다. 여러분은 URBI를 통해 이 문제를 해결할 수 있다.


    * URBI는 운영체제와 개발환경에 무관하게 호환성을 가지는 로봇 제어 인터페이스를 제공한다.
    * URBI는 Linux, Windows,  Mac OS, custom real-time OS 기반의 로봇 모두에서 작동되며 C++ , Java, Matlab, C#, Python, ... 등의 언어들과도 라이브러리를 통한 인터페이스를 제공한다.
    * URBI 호환형으 로 한번 제작된 소프트웨어 모듈은 코드 수정이나 컴파일 없이 플랫폼에 상관없이 재 사용 할 수 있다. 가령 C++로 개발된 음성인식 기능의 컴포넌트를 UObject로 변환하여 제작해두면 운영체제에 상관없이 URBI 호환 로봇에서 재 이용 가능하다.


“URBI는 로봇제어에 특화된 언어이다”

기존 언어들은 기본적인 기능의 구현을 위해 개발시간의 대부분을 소비하게 하며 특히 인공지능의 구현 시 너무 복잡해진다. 이에 로보틱스 분야에서는 좀더 상위레벨의 접근방법이 요구되고 있다. 이 문제를 해결하기 위해 URBI는 언어 차원에서 병렬처리 및 이벤트구동을 지원하는 등 로봇 제어에 특화된 기능들을 포함하고 있다. URBI는 복잡한 쓰레드 및 이벤트 프로그래밍을 하지 않고도 병렬처리 및 이벤트 기반 프로그래밍이 가능하므로 배우거나 사용하기 쉬우며, 또한 몇 줄의 코드로 수십 줄의 코드를 대신하게 되므로 고급 개발자들은 좀더 상위 레벨의 추상화를 통한 고급 프로그래밍에 전념할 수 있게 된다.

 
현재, 대학 및 연구소와 산업현장 또는 취미용으로 이용되고 있다. URBI는 이미 휴머노이드 로봇이나 Marilou, Webot과 같은 시뮬레이터 등, 십여 종이 넘는 로봇용으로 구현되어 있다. URBI를 통하여 인공지능 전문 개발 업체들이 제작한 여러 종류의 컴포넌트를 이용할 수 있다. 일부 URBI Engine들(Aibo, Lego NXT, ...)은 개인적인 용도에 한해 무료로 이용할 수 있으며, 또한 GPL 라이센스 하에 공개된 URBI remote SDK를 이용하여 직접 여러분의 시스템에 적용해 볼 수 있다.

 
URBI 응용분야

- 인공지능 및 인공생명 어플리케이션
- 산업용 및 서비스 로봇 연구 개발
- 로봇용 디바이스 연구 개발
- 교육, 엔터테인먼트, 게임 프로그래밍
- 통합 제어 인터페이스


URBI 제품

UObject  SDK


URBI 호환형 UObject를 제작하는데 이용하며, C++로 개발된 얼굴인식 같은 인공지능 모듈이나 제어 어플리케이션들을 손쉽게 UObject로 전환하여, 각종 URBI호환 로봇들을 위해 사용할 수 있다.

engine SDK


특정 로봇 및 제어시스템들을 위한 URBI엔진을 제작하는데 이용하며, 산업용 및 서비스 로봇, 각종 제어 시스템 등을 URBI 호환 환경으로 만들기 위해 특정 로봇용 URBI엔진을 제작할 수 있도록 지원한다.

URBI engine


이미 특정 로봇용으로 제작된 URBI엔진들. URBI engine for Marilou Robotics Simulator 등.

 

URBI Development Studio

Behavior Editor, Motion Editor, Universal Remote Controller 포함. URBI 호환 형 로봇의 행동 패턴을 만들고, 인공지능 모듈과 융합하여 상태기계 기반의 제어 프로그래밍을 할 수 있도록 지원하며 URBI의 병렬처리 및 이벤트 처리 프로그래밍을 그래픽 인터페이스를 통해서 직관적으로 할 수 있는 방법을 제공한다. 또한 로봇의 원격 제어 프로그램을 위젯들의 조합 방법을 통해 손쉽게 만들어 주는 기능도 지원한다.
 

Plug & Plug형 컴포넌트

얼굴인식, 음성인식, 음성 합성 및 인식 등의 인공지능 모듈 및 각종 어플리케이션 들이 있으며, 각분야에서 전문적인 솔류션을 보유한 협력 업체에서 제작한 URBI 호환 UObjects 모듈 들이다.

[동영상 1. URBI 소개]

[동영상 2. URBI Studio]


관련사이트1.

http://gostai.com

ARDrone  + URBI응용예:

http://kr.engadget.com/2010/12/10/ar-drone-gets-urbi-and-tracks-red-ball/

프랑스 anykode사에서 개발된 로봇 시뮬레이터입니다.  몇가지 로봇시뮬레이터들을 보신분 들이 많을겁니다. 그중에서 유일하게 돋보이는 기능은 별도의 모델링툴없이 곧바로 로봇장치를 모델링 할 수 있다는 점입니다.
아래의 강아지 로봇도 별도의 모델링 전용SW없이 Marilou 내에서 제작된 로봇의 예 입니다. Sony사의 Aibo로봇과 동일한 관절 형태를 갖고 있으며, 좀더 사실적인 외형을 원할경우엔 외부모델링된 Data를 불러와서 연결시킬 수 도 있습니다. 제작사에서 다운로드하여 아래와같은 관절로봇을 만들어 보실 수 있습니다.

---

 

Marilou Robotics Studio는 이동형, 휴머노이드형, 관절형, 협력형 로봇들을 직접 모델링하고 현실의 물리법칙이 적용되는 상황에서 시뮬레이션 할 수 있는 환경을 제공합니다.

 

[동영상1. 강아지로봇 구현 예제]

[]Marilou Robotics Studio의 주요특징

- 별도의 3D모델링 프로그램 없이도 Marilou Robotics Studio 자체적으로 로봇 형상 및 관절 축의 정의로 어떠한 형상의 로봇도 제작이 가능합니다.

- MODA인터페이스 제공:  로봇제어용 네트워크 프로그래밍 소스 자동생성 마법사 기능

- VCP(Virtual Serial Port)가상시리얼 포트 지원 

- URBI(로봇제어용 유니버셜 인터페이스) 지원
  Marilou용 URBI Engine을 추가하면, URBI호환 로봇간의 완전한 호환성을 바탕으로 한 제어프로그래밍 환경을 이용할 수 있습니다.

 

.URBI(Universal Real-time Behavior Interface):
 플랫폼과 무관하게 통합(Universal) 로봇제어 인터페이스 환경입니다.
운영체제 및 개발환경과 무관하게 URBI호환 엔진을 장착한 로봇들간의 완전한 호환성을 제공하므로, 로봇제어프로그래밍 개발환경이 통합됩니다. 인공지능(AI)모듈을 URBI용 UObject로 제작하면 URBI호환 로봇간의 통합 이용이 가능합니다.

 

.URBI Script

 로봇에 특화된 병렬처리 및 이벤트처리 같은 기능의 구현을 위해, 전용 스크립트 언어입니다.  URBI 스크립트언어는 로봇에 내장된 URBI Engine에 의해 해석되어 필요한 제어명령을 수행하게 됩니다.

[]Marilou Robotics Studio의 주요특징

 

- 별도의 3D모델링 프로그램 없이도 Marilou Robotics Studio 자체적으로 로봇 형상 및 관절 축의 정의로 어떠한 형상의 로봇도 제작이 가능합니다.

 

- Microsoft계열 프로그래밍 환경과 GNU Gcc 프로그래밍 환경 모두 지원하며
  다양한 프로그랭언어(C/C++, VB#, J#, C# and C++ CLI)를 사용할수있으며,
Matlab, Java, Automgen and RT-Maps 과도 호환됩니다.

 

- MS계열도 Visual Studio 2005 Express버젼 이용시 무료개발환경 이용가능

- MODA인터페이스제공: Marilou 시뮬레이터용 로봇제어 인터페이스. 로봇 제어프로그램은 TCP/IP 접속을 통해 로봇에 연결되며, 이를 위한 소스코드를 기본으로 자동생성해주므로, 별도의 네트워크프로그래밍 없이 네트워크 협력 형 로봇들을 시뮬레이션 할 수 있습니다.

 

- VCP(Virtual Serial Port)가상시리얼 포트 지원: 시리얼통신에 의한 로봇제어 프로그래밍 방식을 사용 중일 경우 제어프로그램의 변경 없이 가상시리얼포트를 통한 로봇제어가 가능합니다. 이를 통해 케이블 시리얼은 물론이고 블루투스나 Zigbee같은 무선 시리얼 통신을 이용할 경우라도 가상로봇과 실제로봇의 완벽한 호환성을 제공하므로 응용성이 좋습니다.

 

- URBI(Universal Real-time Behavior Interface): 로봇제어용 유니버셜 인터페이스 엔진지원
  Marilou용 URBI engine을 추가하면, URBI호환 로봇간의 완전한 호환성을 바탕으로 한 제어프로그래밍 환경을 이용할 수 있습니다.

 

.URBI란?
플랫폼과 무관한 통합된 로봇제어 인터페이스 환경입니다.
운영체제 및 개발환경과 무관하게 URBI호환 엔진을 장착한 로봇들간의 완전한 호환성을 제공하므로, 로봇제어프로그래밍 응용환경이 통합됩니다. 인공지능모듈을 URBI용 UObject로 제작하면 URBI호환 로봇간의 통합 이용이 가능해지므로, 다종의 로봇들간에도 제어프로그램 환경과 인공지능 모듈의 호환된 융합 이용이 가능합니다.

 

또한 플랫폼 호환성과 로봇에 특화된 병렬처리 및 이벤트처리 기능의 구현을 위해, 전용 스크립트 언어인 URBI Script를 이용합니다.  URBI 스크립트언어는 로봇에 내장된 URBI engine에 의해 해석되어 필요한 제어명령을 수행하게 됩니다.

관련링크1. http://anykode.com

한글 교육자료: http://robobob.tistory.com/10

제품 구입, 교육 및 기술지원 문의는 메일(sixgen@gmail.com)로 해주시기 바랍니다.