로봇과 공학세계 실습 프로젝트 (얼굴을 따라 움직이는 로봇 만들기)

마이크로비트 + 카드보드 + 얼굴 인식 AI 실습 프로젝트

로봇과 공학 세계 교과 실습 프로젝트 사례

 

 

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1. 프로젝트 개요

이 프로젝트는 카드보드 로봇 얼굴에 서보모터와 마이크로비트를 결합하고, PC에서 실행되는 **얼굴 인식 AI(미디어파이프)**를 활용해사람의 얼굴 움직임을 따라 로봇 얼굴이 반응하도록 만드는 실습 프로젝트입니다.

 

단순 조립을 넘어

• 기구 설계(카드보드 구조)
• 하드웨어 제어(서보모터 각도)
• AI 기반 얼굴 추적
• PC–마이크로비트 블루투스 통신

까지 한 번에 경험할 수 있어 중·고등학생 피지컬컴퓨팅 / AI 융합 수업에 매우 적합합니다.

 

 

 

2. 프로젝트에서 배우는 핵심 개념

이 실습을 통해 학생들은 다음을 자연스럽게 이해하게 됩니다.

• 서보모터는 각도(0~180°) 로 제어된다.
• 왜 로봇 제작 시 초기 각도(90° 정렬) 가 중요한지 이해한다. 
• 얼굴 인식 AI는 좌표값(X, Y, Pitch, Yaw) 을 다룬다.
• PC에서 계산한 값을 블루투스로 마이크로비트에 전송할 수 있다.
• 하드웨어와 소프트웨어는 따로가 아니라 함께 설계해야 한다. 

 

 

3. 로봇 얼굴 설계도 다운로드 (카드보드)

이번 프로젝트에서는 카드보드 로봇 얼굴 설계도(PDF) 를 사용합니다.

• 카드보드 두께 : B골 2~3mm
• 가위 / 커터칼 / 글루건만 있으면 제작 가능
• 3D 프린터 없이도 충분히 구현 가능

로봇 얼굴 설계도 PDF 다운로드 바로가기 

 

👉  출력 후 그대로 오려서 조립하면 됩니다.

 

 

4. 필요한 재료 목록 (교실 기준)

구분	품명	수량	용도
제어	마이크로비트 V2.21	1	메인 컨트롤러
확장	ring:bit V2	1	서보 연결
구동	MG90S 서보모터	4	눈, 고개
구동	MG995 서보모터	1	고개 중심
구조	카드보드(B골)	적당량	얼굴 프레임
배선	3핀 점퍼케이블	여러 개	서보 연결
체결	M3 볼트·너트	여러 개	고정

👉 학교 실습용으로 매우 저렴하고 관리가 쉬운 구성입니다.

 

 

 

5. 1단계 – 서보모터 90도 맞추기 (가장 중요!)

로봇을 만들 때 가장 많이 발생하는 문제는 “각도 틀어짐” 입니다. 그래서 조립 전에 반드시 서보모터를 90도로 맞추는 작업을 합니다.

✔ 왜 90도인가?

• 서보의 정중앙 위치
• 좌우·상하 움직임의 기준점
• 이후 미세 조정이 쉬움

🔧 방법

1. 마이크로비트에 아래 HEX 파일 업로드
   👉 microbit-SERVO-TESTER.hex
2. 서보가 90도 위치로 자동 이동
3. 이 상태에서 서보혼(팔) 을 끼우고 고정

이 과정을 생략하면, 나중에 얼굴이 한쪽으로 돌아가 있거나 떨리는 문제가 발생합니다.

 

 

6. 2단계 – 얼굴 추적 AI 실행 (PC)

이번 프로젝트에서는 MediaPipe FaceMesh 를 사용합니다.
(구글에서 만든 실시간 얼굴 인식 라이브러리)

📁 프로젝트 폴더 구조

 

 

 

7. VS Code + Live Server 준비하기

[1] VS Code 설치

👉 https://code.visualstudio.com/

[2] Live Server 확장 설치

• VS Code → 확장(Extensions)
• Live Server (Ritwick Dey) 설치

[3] 실행 방법

• index.html 열기
• 오른쪽 아래 Go Live 클릭
• 브라우저에서 자동 실행

📍 주소 예시
http://127.0.0.1:5500/index.html

 

 

8. 얼굴 좌표가 보이면 성공!

웹캠을 켜면 화면에 다음 값이 실시간으로 표시됩니다.

• X / Y : 얼굴 위치
• Yaw : 좌우 회전
• Pitch : 위아래 움직임
• Mouth : 입 벌림 정도

👉 이 숫자들이 바로 로봇을 움직이는 “명령값” 이 됩니다.

 

 

9. 3단계 – PC → 마이크로비트 블루투스 연결

이제 얼굴 좌표를 마이크로비트로 전송합니다.

🔗 연결 방법

1. 크롬 브라우저 사용 (권장)
2. 🔗 micro:bit 연결 버튼 클릭
3. BBC micro:bit 선택
4. 연결 완료 🎉

⚠️ 주의

• 블루투스 4.0 이상 지원 PC 필요
• Windows / Android 환경에서 확인됨

 

10. 마이크로비트는 무엇을 받나?

PC에서 전송되는 데이터 예시:

 

X Y Z Yaw Pitch Roll Mouth LeftEye RightEye

마이크로비트는 이 값을 받아

• 고개 좌우 회전
• 고개 상하 움직임
• 입 열림

등을 서보모터 각도로 변환합니다.

 

 

11. 수업에서 활용하기 좋은 포인트

👨‍🏫 교사용

• AI + 피지컬컴퓨팅 융합 사례
• 수행평가 / 프로젝트 평가에 적합
• 수준별 확장 가능 (표정 추가, 감정 표현 등)

👩‍🎓 학생용

• “AI가 숫자로 움직인다”는 개념을 직관적으로 이해
• 단순 코딩이 아닌 진짜 로봇 제어 경험
• 결과가 눈에 보여서 몰입도 매우 높음

 

12. 마무리

이 프로젝트는 어렵지 않지만 깊이 있고,  저렴하지만 완성도가 높고,  교과 수업에 바로 적용 가능한 AI·로봇 융합 실습 사례입니다.

“얼굴을 인식하는 AI가 로봇을 움직인다” 이 경험 하나만으로도 학생들의 인식은 완전히 달라집니다.