기술이 급변하고 있는 제4차 산업혁명에는 제조업을 지탱하고 있는 하드웨어 제작기술과 소프트웨어 기술을 융합한 새로운 제품들이 탄생하고 있다. 소프트웨어기술이 발달하면 할수록 새로운 일자리가 탄생하면서 부가가치가 있는 일을 할 수 있는 반면에 하드웨어기술을 고집하는 업종에 종사하는 사람들의 일자리는 점점 사라질 것이라고 예측하고 있다.

특히 인공지능의 등장은 많은 사람들을 놀라게 하고 있으며 향후 어디까지 적용될지 기대가 되며, 제4차 산업혁명으로 인하여 새로운 제품 및 새로운 사업군이 등장할 것이다. 실질적으로 제조업 중심의 사업에서는 MES(제조실행시스템, Manufacturing Execution System) 및 스마트 팩토리(Smart Factory) 등을 기반으로 로봇과 3D 프린터를 사용하는 고객 맞춤형의 생산시스템이 등장하고 있다.

제4차 산업혁명에 관련한 기술들을 제조업에 적용하기 위해서는 핵심요소기술을 내재화할 필요가 있다. 따라서 제4차 산업혁명의 요소기술인 소프트웨어기술에 관심있는 학생, 중소기업 대표 및 재직 근로자, 직무전환 및 취업에 관심이 있는 사람이면 누구나 초보자라도 쉽게 각종 산업 및 일상생활에 사용되고 있는 스위치와 각종 센서의 신호를 읽어 들여서 LED 및 모터 등을 제어하는데 필요한 전기회로 구성 및 제어프로그램을 작성할 수 있는 능력이 요구된다.

따라서, 본 교재에서는 C++기반으로 개발된 오픈소스를 활용한 아두이노 IDE(통합개발환경, Integrated Development Environment)와 스크래치 2.0을 기반으로 하는 그래픽 언어 mBlock을 사용하여 스위치 및 각종 센서로 부터의 정보를 수집하고 LED, DC모터, 서보모터 및 스테핑 모터를 제어할 수 있도록 다음과 같이 구성하였다.

제1장은 블록코딩에 관해서 기술한 것으로서 스크래치와 mBlock의 특징을 설명하고 mBlock의 설치방법과 블록코딩에 의한 간단한 프로그램을 작성하여 코딩에 대한 기본 개념을 습득할 수 있도록 구성하였다.

제2장은 블록코딩과 LED제어에 관해서 기술한 것으로서 아두이노 보드를 사용하여 LED를 제어할 수 있는 전기회로 구성하고 mBlock을 사용하여 LED를 제어하는 블록코딩을 작성하고 이를 활용하여 아두이노 스케치 프로그램으로 변환시켜서 LED 점등을 위한 프로그램을 작성하고 실행한 결과를 기술하였다.

제3장은 스위치와 LED제어에 관해서 기술한 것으로서 스위치로 입력을 받아들여서 상황을 판단하고 상황에 맞는 출력을 내보내서 LED를 제어한다. 조건문을 사용하고 스위치 입력상태를 시리얼 모니터에 모니터링하도록 블록코딩하고 아두이노 스케치 프로그램을 작성한다.

제4장은 LED 밝기제어에 관해서 기술한 것으로서 소리와 가변저항을 사용하는 것과 AD(아날로그 신호를 디지털 신호로)변환, PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭변조)제어기능을 활용하여 LED의 밝기를 블록코딩과 아두이노 스케치로 제어한다.

제5장은 센서와 모니터링에 관해서 기술한 것으로서 CdS센서를 사용한 조도측정, 초음파모터를 사용한 거리측정, 수분센서를 사용한 젖음측정, 온습도센서를 사용한 온도와 습도를 블록코딩과 아두이노 스케치로 측정하여 시리얼모니터에 출력한다.

제6장은 모터제어에 관해서 기술한 것으로서 서보모터의 정회전과 역회전, 직교좌표에서 관절좌표로 변환하는 좌표변환 알고리즘, 좌표변환에 의한 서보모터 2개 제어, 좌표변환에 의한 2개의 스텝모터 제어 등을 블록코딩과 아두이노 스케치로 작성하고 실행하여 시리얼 모니터에 회전각도를 나타낸다.

끝으로 이 책의 출판에 수고를 하여 주신 복두출판사의 사장님 이하 여러분들께 깊은 감사를 표하는 바이다.

저자 박정규 씀

- 영남대학교 공과대학 기계공학과
- 일본 Okayama대학교 대학원 생산기계공학전공
- 일본 Okayama대학교 대학원 시스템과학전공
- LG전자 생산기술센터(1995.7 ~ 1999.2)
- 두원공과대학교 (메카트로닉스과 교수, 1999.3 ~ 현재)
- 연구분야 : 유공압제어, 자동화시스템설계, 기계제어, 진동제어

Chapter 1. 블록코딩
1.1 스크래치와 mBlock
1.2 mBlock

Chapter 2. 블록코딩과 LED제어
2.1 mBlock에 의한 LED제어
2.2 아두이노를 이용한 LED제어
2.3 LED 3개 제어

Chapter 3. 스위치와 LED제어
3.1 mBlock에 의한 LED제어
3.2 스위치 입력 모니터링과 LED제어
3.3 스위치 3개와 LED 3개 제어
3.4 3개 스위치 입력 모니터링과 LED 3개 제어

Chapter 4. LED 밝기제어
4.1 가변저항에 의한 LED 밝기제어
4.2 AD 변환과 PWM 제어
4.3 RGB 3색 LED 제어
4.4 AD 변환에 의한 RGB 3색 LED 제어

Chapter 5. 센서와 모니터링
5.1 조도측정과 LED제어
5.2 거리측정과 LED제어
5.3 수분측정과 LED제어
5.4 온습도 측정과 제어

Chapter 6. 모터제어
6.1 서보모터제어
6.2 서보모터 2개와 LED제어
6.3 스테핑모터제어
6.4 스테핑모터 2개와 LED제어