로봇을 처음 공부하는 학생이 가장 먼저 부딪히는 질문은 단순하다. 무엇부터 설치하고, 어떤 순서로 배워야 로봇이 실제로 움직이는가. 이론서는 개념에서 멈추고, 인터넷 강좌는 명령어 한 줄에서 막힌다. 그 사이를 이어 줄 교재가 드물었다.

 

《쉽게 배우는 ROS2 기반 자율주행 로봇》은 이 빈틈을 메우려고 쓴 실습 중심 입문서다. 공장과 물류센터에서 부품과 상자를 나르는 AGV, 스스로 지도를 그리고 길을 찾는 AMR을 직접 움직여 보는 데 목표를 둔다. 로봇의 정의와 윤리에서 시작해 리눅스 개발 환경, 하드웨어와 소프트웨어의 기초, 키보드·카메라·라인 센서·RF 태그를 이용한 AGV 제어, SLAM과 경로 계획을 이용한 AMR 자율주행까지 다섯 부로 차례차례 쌓아 올린다.

 

로봇을 둘러싼 환경은 빠르게 바뀌고 있다. 저자들은 머리말에서 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷, 로봇 기술이 한데 섞이는 시대의 중심에 피지컬 AI와 지능화된 로봇이 있다고 진단한다. 스마트 팩토리에서는 고정된 컨베이어 라인 대신 실시간으로 경로를 계획하고 장애물을 피하는 이동 로봇이 부품을 나른다. 병원, 물류센터, 연구소로도 같은 로봇이 퍼지고 있다. 이런 로봇의 센서와 모터, 판단 알고리즘을 하나로 묶어 주는 오픈소스 플랫폼이 ROS2다. 대학 시절 ROS2를 직접 다뤄 본 경험은 취업 경쟁력이자 문제 해결력을 기르는 훈련이 된다는 것이 저자들의 생각이다.

 

실습은 한 대의 로봇을 중심으로 이어진다. 오모로봇의 물류 이송형 로봇 DonkiBot-I에 엔비디아 젯슨 오린 나노 컨트롤러, 라이다, 리얼센스 D435 카메라를 얹었다. Ubuntu 22.04와 ROS2 Humble 위에서 파이썬 코드를 한 단계씩 실행하며, 앞 장에서 만든 코드를 다음 장이 그대로 이어받는다. 키보드로 전진과 후진을 시키던 로봇이 책의 마지막 장에서는 RViz 지도 위에 찍은 목적지까지 스스로 달려간다.

 

저자들은 머리말에서 이 책의 독자를 분명히 밝혔다. 로보틱스, 메카트로닉스, 전기·전자, 컴퓨터공학을 전공하며 실무형 기술을 익히려는 학생, 자율주행·인공지능·스마트 팩토리 분야로 진로를 고민하는 학생, 캡스톤 디자인과 졸업 프로젝트를 준비하는 학생이다. 프로그래밍이나 로봇공학에 대한 깊은 사전 지식은 필요 없다. 명령어는 한 줄씩 입력하라고 안내하고, 예제 코드는 줄 번호와 함께 풀이를 붙였다.

[목 차]

제1부 로봇(Robot)과 로보틱스(Robotics)

제1장 로봇(Robot)의 개요 8

로봇의 정의 │ 로봇의 기본 구성 요소 │ 로보틱스(Robotics)의 개념

제2장 로봇의 역사와 윤리의식 18

자율주행 로봇의 역사 │ 로봇의 윤리의식

제3장 자율주행 기술 개론 27

자율주행 시스템 개요 │ 자율주행 핵심 기술 요소 │ 자율주행 핵심 센서(카메라, 레이다, 라이다, GNSS)

 

제2부 초기 개발 환경 구성

제1장 Linux의 이해와 필수 명령어 사용 방법 80

리눅스(Linux) 이해하기 │ 리눅스(Linux ubuntu 22.04) 사용을 위한 필수 명령어

제2장 개발 도구 설치하기(Terminal, VS Code 등) 88

Ubuntu 22.04 환경에서 Terminator, htop 설치하기 │ Ubuntu 22.04 환경에서 Visual Studio Code 및 Extension

제3장 ROS2 설치 및 환경 구성/Workspace 생성 94

ROS2 Humble 설치 방법 │ Workspace 생성하기

제4장 OpenCV 설치 97

OpenCV 설치 방법

제5장 Linux 원격 접속(ssh) 100

원격 접속(Remote Access) │ OpenSSH 설치

 

제3부 AGV 구동을 위한 하드웨어/소프트웨어 입문

제1장 하드웨어 입문 110

AGV 전체 시스템의 구성과 사양 │ AGV 장착 센서 및 컨트롤러 │ AGV 구동 방식

제2장 소프트웨어 입문 131

로봇 운영 체제(ROS2 : Robot Operating System) │ OpenCV 기반 영상 처리 기법

 

제4부 AGV 구동 및 제어 실습

제1장 키보드를 이용한 AGV 구동(SSH 방식) 198

AGV 구동 원리 이해 │ 키보드를 이용한 전진/후진 프로그래밍 및 실습 │ 키보드를 이용한 좌/우 조향 프로그래밍 및 실습 │ 키보드 제어를 통한 피벗 프로그래밍 및 실습

제2장 카메라 센서 기반 원격 주행 실습 215

원격 주행 시스템 개요 │ OpenCV 기반 카메라 영상 출력 및 예제 실습 │ 웹 기반 사용자 인터페이스 구현 실습(서버/클라이언트) │ 카메라 센서를 활용한 원격 주행 실습 과제

제3장 IR 센서 기반 라인 추종 실습 260

Line Following 기술 개요 및 프로그래밍 방법 │ IR 센서 기반 Line Following 기초 실습 │ Line Following 프로그램 구현 및 실습

제4장 RF-Tag 정보 기반 AGV의 웹 관제 실습 299

AGV용 RF-Tag 및 웹 관제 소개 │ RF-Tag의 데이터 쓰기 실습 │ RF-Tag 데이터 기반 AGV의 웹 관제 실습

 

제5부 AMR 구동 및 제어 실습

제1장 SLAM 실습 318

ROS2를 활용한 SLAM 기초 및 설치 │ SLAM 및 AMR을 활용한 맵 생성 및 저장 실습

제2장 AMR의 자율주행 실습 330

경로 계획 │ SLAM Remote를 이용한 자율주행 구동 실습

[본 문]

스마트 팩토리에서 사용되는 대표적인 자율주행 로봇은 AGV(Automated Guided Vehicle)와 AMR(Autonomous Mobile Robot)이다. 이 로봇들은 실내 공간에서 물류를 자동으로 운반하거나 조립 라인 간 부품을 이송하고, 때로는 작업자와 협업하며 생산을 지원하기도 한다.

-p.2

 

이와 같이 센서, 프로세서, 액추에이터, 전원, 소프트웨어가 유기적으로 연결된 시스템이 바로 로봇이다. 각각의 요소는 하나라도 빠지면 로봇이 제대로 작동할 수 없으며, 모두가 유기적으로 조화를 이룰 때 진정한 ‘지능형 로봇’이 완성된다.

-p.15

 

AGV는 센서나 지도 기반의 자율적인 판단 없이 단순 명령 수행에 초점을 맞추고 있어, ‘자율’이라는 이름보다는 ‘자동화’의 의미에 더 가깝다.

-p.19

 

이처럼 로봇이 실제 환경에서 작동할 때는 단순한 프로그래밍 규칙만으로는 대응할 수 없는 윤리적 난제가 발생한다. 따라서 로봇이 처한 상황을 이해하고, 인간의 가치 기준에 따라 행동할 수 있도록 복합적인 윤리 체계가 필요하다.

-p.25

 

SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)은 자율주행 시스템이 미지의 환경을 이동하면서 자신의 위치를 실시간으로 추정하고, 동시에 주변 환경의 지도를 생성하는 기술이다. 이 기술은 GPS 신호가 약하거나 사용할 수 없는 실내, 도심, 복잡한 도로 환경에서도 자차 위치를 인식하고, 주변의 지형과 장애물을 파악하며 주행할 수 있도록 해준다.

-p.51

 

원격 접속은 현재 사용 중인 컴퓨터가 아닌 다른 컴퓨터에 인터넷을 통해 접속하여 조작하는 것을 의미한다. 쉽게 말해, 손에 든 리모컨으로 멀리 떨어진 TV를 조종하는 것과 같은 개념이다.

-p.100

 

ROS2의 핵심 개념은 로봇의 기능을 여러 개의 작은 프로그램인 노드(Node)로 나누어 실행하는 것이다.

-p.132

 

좌우 휠을 서로 반대 방향으로 같은 속도로 구동하면 AGV 중심을 기준으로 제자리 회전한다. 한쪽 휠을 정지시키고 다른 휠만 구동하면 정지된 휠을 축으로 피벗 회전하게 된다. 급격한 속도 변화는 휠 미끄러짐과 위치 오차를 발생시키므로 가속도와 모터 출력을 부드럽게 제어해야 한다.

-p.211

 

라인 추종(Line Following)이란 바닥에 라인을 그리거나 테이프를 부착한 후, 바닥의 색깔과 라인의 색깔 차이를 검출하여 AGV가 라인을 따라 구동하는 방법을 뜻한다. 이러한 기술은 아주 오래된 자동화 기술이다.

-p.260

 

경로 계획(Path Planning)이란 AMR이 현재 위치에서 목적지까지 충돌 없이 가장 효율적으로 이동할 수 있는 길을 찾는 과정이라고 정의할 수 있다. 단순히 경로 선을 긋는 것이 아니라, 지도 데이터와 센서 정보를 실시간으로 계산하여 최적의 경로를 결정하는 ‘로봇의 의사 결정’ 단계이다.

-p.330