[ROBOT] Waveshare WAVEGO - AI 입문자에게 딱 맞는 4족보행 로봇

AI 입문자에게 딱 맞는 로봇 친구, Waveshare WAVEGO

AI와 로봇공학, 더 이상 어렵게만 느껴지지 않도록 여러분의 곁에서 함께 학습하고 성장할 특별한 친구를 소개합니다.

바로 Waveshare사의 WAVEGO입니다! WAVEGO는 실제 강아지와 같은 움직임을 구현하는 12자유도(DOF)를 가진 네 발 로봇으로, AI 기술을 직접 체험하고 배우기에 안성맞춤인 제품입니다. 물론 AI학습을 위한 또 다른 4족보행 로봇 제품들이 많이 있는데요. 제가 Waveshare사의 WAVEGO를 굳이 추천하는 이유는 GitHub에 올려져 있는 오픈소스 및 해당 제품에 대한 기술문서들이 아주잘 오픈되어 있어서, 중국 제품의 특성상 기술자료 획득을 위해 수 많은 삽질을 해야하는 피로감을 줄일 수 있다는 점입니다.

이 블로그에서는 WAVEGO와 함께 AI의 세계로 첫걸음을 내딛는 분들을 위해, 제품의 개봉기부터 심도 있는 학습 경험까지 WAVEGO의 모든 것을 쉽고 자세하게 알려드립니다.

ESP32 와 Raspberry PI 4B의 오픈 소스를 통해 로봇의 안정적 움직임과 카메라를 이용한 얼굴인식,칼라트래킹 및 모션인식 등 을 체험하고 학습하실 수 있습니다.

Waveshare의 WAVEGO는 최첨단 로봇공학을 직간접적으로 체험하고 학습할 수 있는 최고의 수단입니다. — WAVEGO 주요 기능 / Waveshare

1. 두근두근 언박싱

택배를 기다리고 새로운 제품을 만나는 언박싱은 언제나 설례는 법이죠.더군다나 WAVEGO처럼 귀여운 로봇친구를 처음 만나보는 순간은 언제나 기쁨의 설레임이 넘쳐납니다. 상자를 열면 휴대가 가능한 가방 케이스에 다음과 같은 구성품들이 여러분을 기다리고 있습니다. (구매하는 버전에 따라 구성품이 다를 수 있습니다.)

언박싱 (완조립 제품)

저도 하나 하나 조립하는 재미를 좋아하는 사람이긴 한데요. 이번에는 조립되어 있는 제품을 구매해서 그런지 뭐 언박싱에 대해 이런 저런 얘기할게 막상 없네요. 완조립된 제품을 구매하는게 정신건강에 좋을거 같애서 그렇게 하기도 했고, 조립영상을 보시면 쉬워보이기는 하는데, 그래도 많이 신경써서 조립해야 할 듯 합니다. 하드웨어 조립보다는 소프트웨어가 더 궁금했던 터라 완조립품을 구매했습니다.

제품은 휴대가 가능한 지퍼형 소프트케이스에 담겨졌있었구. 내부에는 폼으로 매우 안전하게 포장되어 있었습니다.

안전 파우치에 들어있는 WAVEGO — 안전 가방안에 있는 귀여운 WAVEGO

완조립 되어 있다보니 나머지 부품들은 모두 수리용 부품들이었어요.
본체, 어댑터, 수리용 도구(소형 육각렌치, USB케이블, 소형드라이버, 점퍼선 등등)와 볼트와 너트류, 소형 카메라 등입니다. 완조립을 구매하니까 뭐 할께 없네요. 그래도 하드웨어 조립에 흥미를 가지시는 분들을 위해서 하단으로 내려가시면 조립 방법, 조립 동영상을 링크해놓았습니다.

WAVEGO패키지에 기본적으로 전원 어댑터, 스페어 부품 및 본체가 들어있습니다. — 제품구성

구성품의 실질적인 확인은 WAVESHARE에서 제공하는 아래의 이미지와 주요 구성품을 참조하세요.

주요 구성품 확인하기

WAVEGO 본체 및 부품: 정교하게 제작된 알루미늄 합금 및 나일론 소재의 부품들로 구성되어 있어, 조립하는 과정부터 로봇의 구조를 이해하는 즐거움을 선사합니다.
서보 모터 (12개): WAVEGO의 각 관절에 해당하며, 부드럽고 유연한 움직임을 가능하게 합니다.
WAVEGO 제어 보드: ESP32를 메인 컨트롤러로 사용하여 WiFi, 블루투스 통신을 지원합니다.
라즈베리 파이 확장 보드 및 카메라 (PI4 KIT 해당): 라즈베리 파이(별도 구매 또는 키트 포함)를 장착하여 안면 인식, 색상 추적 등 고도의 AI 기능을 구현할 수 있습니다.
0.91인치 OLED 디스플레이: 로봇의 현재 상태나 IP 주소 등 다양한 정보를 표시합니다.
기타: 조립에 필요한 각종 나사, 케이블, 드라이버 등이 포함되어 있어 별도의 공구 없이 바로 시작할 수 있습니다.

WAVEGO의 주요 부품 구성을 확인해 보세요. — WAVEGO 주요 부품 구성 / Waveshare

2. 한눈에 보는 하드웨어 규격 (표준형)

WAVEGO의 강력한 성능을 뒷받침하는 하드웨어 사양은아래와같습니다.(일부 내용은 버전에 따라 상이할 수 있습니다)

분류	세부 항목	사양
기본 사양	제품명	WAVEGO High-DOF Bionic Dog-Like Robot
	자유도 (DOF)	12 DOF (다리당 3축)
	크기 (일어선 자세)	218mm(길이) x 116mm(너비) x 152mm(높이)
	무게 (배터리 포함)	약 465g (Basic) / 약 554g (EX/PI4 KIT)
	최대 하중	약 200g
	재질	5052 알루미늄 합금, PA12 나일론
전력	배터리	18650 리튬 이온 배터리 x 2 (별매)
	공급 전압	7V ~ 8.4V
	충전 포트	Type-C
제어 시스템	서브 컨트롤러	ESP32 (Xtensa LX6 듀얼 코어, 240MHz)
	호스트 컨트롤러	라즈베리 파이 4B 지원 (PI4 KIT)
	운영체제 (예제 기준)	FreeRTOS (ESP32) + Raspberry Pi OS (라즈베리 파이)
통신	WiFi	802.11b/g/n
	블루투스	Bluetooth 4.2 (BR/EDR + BLE)
센서 및 출력	모션 센서	ICM20948 (9축 자이로/가속도/지자기 센서)
	카메라 (Basic)	2MP 카메라 (OV2640)
	카메라 (PI4 KIT)	5MP 광각 카메라
	디스플레이	0.91인치 OLED (128x32)
서보 모터	모델	SCS0009
	토크	2.3kg·cm @ 6V
	동작 속도	0.1sec/60° @ 6V

더 자세한 기술 정보나 구매를 원하신다면 아래 공식 링크를 참고하세요.

주요 구매처

가격은 구성품에 따라 다양합니다. 제일 많이 차이는것은 표준형 모델과 라즈베리파이지원 모델입니다. 저는 라즈베리파이 지원 모델을 추천합니다. 또한 미조립 제품과 조립제품의 구성정도라고 보시면 됩니다. 표준형과 라즈베리파이 지원모델(라즈베리파이 4B를 장착할 수 있는 브라켓과 플라스틱 케이스가 포함됩니다)의 경우 2만 5천원정조의 차이, 조립과 미조립은 약 4만원정도의 차이가 있습니다.

Waveshare (공식 구매처) : https://www.waveshare.com/wavego.htm
Aliexpress (익숙한 구매처) : https://www.aliexpress.com
엘레파츠(국내 구매처) : https://eleparts.co.kr/goods/view?no=11528940

공식 기술 지원 문서

Waveshare Wiki (기술 문서): https://www.waveshare.com/wiki/WAVEGO

3. 입문 및 조립하기 (동영상)

홍보동영상 (Waveshare) : https://www.youtube.com/watch?v=gmkq6I0RnbE
입문 튜토리얼(Waveshare) : https://www.youtube.com/watch?v=SlyIttHri6M
조립하기(엘레파츠) : https://www.youtube.com/watch?v=FgEjyu1nakU

4. AI, 직접 경험하며 배우는 로봇 공학의 핵심

WAVEGO는 단순한 로봇 키트를 넘어, 로봇 공학과 AI의 핵심 원리를 몸소 체험하게 해주는 훌륭한 학습 플랫폼입니다. 코드를 수정하고 결과를 눈으로 직접 확인하는 과정을 통해 얻는 배움은 책으로만 배우는 것과 차원이 다릅니다.

보행과 균형 제어: 로봇 움직임의 첫걸음

네 발 로봇이 자연스럽게 걷고 균형을 잡는 것에는 생각보다 복잡한 원리가 숨어있습니다. WAVEGO는 이 원리를 학습하기에 최적의 환경을 제공합니다.

자세 제어 (Self-Balancing): WAVEGO에는 **9축 모션 센서(ICM20948)**가 내장되어 있어 스스로 기울기를 감지하고 자세를 바로잡습니다. 여러분은 제공되는 예제 코드를 분석하며 센서 데이터를 읽어오고, 이 값을 이용해 12개의 서보 모터를 어떻게 제어해야 로봇이 균형을 잡는지 그 원리를 파악할 수 있습니다. 센서의 민감도나 모터의 반응 속도를 조절해보며 제어 공학의 기본인 '피드백 루프'를 직접 경험하게 됩니다.
역기구학 (Inverse Kinematics): '로봇의 발을 특정 좌표(x, y, z)로 이동시키려면 각 관절(서보 모터)을 몇 도로 움직여야 할까?'를 계산하는 것이 바로 역기구학입니다. WAVEGO는 이 복잡한 계산을 ESP32에서 처리하는 코드를 제공합니다. 처음에는 이 코드를 활용해 '악수하기', '점프하기' 같은 기본 동작을 구현해보고, 점차 코드의 파라미터를 수정하여 자신만의 독창적인 움직임을 만들어보세요. 이 과정에서 로봇 모션 프로그래밍의 핵심 개념을 자연스럽게 익힐 수 있습니다.

웹 & 앱 컨트롤: 로봇과 소통하는 방법 배우기

WAVEGO는 별도의 앱 설치 없이 웹 브라우저만으로 로봇을 제어할 수 있는 편리한 기능을 제공합니다. 이는 로봇과 사용자 간의 통신, 즉 네트워크 프로그래밍의 기초를 배우는 훌륭한 기회입니다.

실시간 영상 스트리밍: WAVEGO의 카메라 영상을 스마트폰이나 PC 화면으로 실시간으로 보면서 원격 조종을 할 수 있습니다. 이를 통해 Wi-Fi를 이용한 영상 데이터 전송 원리를 이해하게 됩니다.
HTTP 통신과 JSON: 웹 컨트롤 페이지는 '전진', '후진'과 같은 명령을 JSON(JavaScript Object Notation) 형식의 데이터로 만들어 WAVEGO에 전송합니다. 개발자 도구(F12)를 열어 어떤 데이터가 오고 가는지 직접 확인해보세요. 이를 응용하면 Python이나 다른 언어를 이용해 자신만의 원격 제어 프로그램을 만드는 프로젝트로 확장할 수 있습니다.

AI 비전: 로봇에게 세상을 보는 눈 선물하기

라즈베리 파이를 장착하면 WAVEGO는 단순한 원격 조종 로봇을 넘어, 스스로 보고 판단하는 AI 로봇으로 거듭납니다.

안면 및 색상 인식: "내 얼굴을 따라와!", "저 노란색 공을 쫓아가!" 와 같은 명령을 수행하게 만들 수 있습니다. 오픈소스 컴퓨터 비전 라이브러리인 OpenCV 예제 코드를 실행하고 분석해보세요. 이미지 처리의 기본 원리부터 특정 객체를 구분하는 머신러닝 모델의 작동 방식까지, AI 비전 기술의 A to Z를 경험할 수 있습니다. 처음에는 제공된 모델을 사용하지만, 나중에는 새로운 사물을 학습시켜 WAVEGO가 더 똑똑하게 세상을 인식하도록 만들 수 있습니다.

5. 초보자도 쉽게, 강력한 소프트웨어 개발 지원

WAVEGO는 하드웨어의 성능을 100% 활용할 수 있도록 다방면의 소프트웨어 개발 환경을 지원합니다.

오픈소스 데모 코드: Waveshare는 GitHub를 통해 WAVEGO의 모든 기능을 제어할 수 있는 데모 코드를 제공합니다. FreeRTOS 기반의 ESP32 제어 코드부터 Raspberry Pi OS에서 동작하는 Python 기반의 AI 예제까지, 풍부한 자료를 통해 학습의 깊이를 더할 수 있습니다.
다양한 개발 환경 지원: C/C++, MicroPython, Python 등 다양한 언어를 지원하여 사용자의 숙련도와 선호도에 맞는 개발이 가능합니다.

VSCode와 PlatformIO로 나만의 개발 환경 구축하기

전문 개발자들 사이에서 널리 사용되는 Visual Studio Code (VSCode) 와 PlatformIO를 이용하면 WAVEGO의 ESP32 펌웨어를 보다 체계적이고 효율적으로 개발할 수 있습니다.( 물론 Arduino IDE나 파이쎤 개발환경을 지원하는 다른 통합 개발환경을 사용하셔도 되요)

VSCode 및 PlatformIO 설치:
- VSCode를 공식 홈페이지에서 다운로드하여 설치합니다.
- VSCode의 '확장 프로그램' 탭에서 'PlatformIO IDE'를 검색하여 설치합니다.
새 프로젝트 생성:
- PlatformIO 홈 화면에서 'New Project'를 클릭합니다.
- 프로젝트 이름을 지정하고, Board는 'Espressif ESP32 Dev Module'을 선택합니다.
- Framework는 'Arduino'를 선택하고 프로젝트를 생성합니다.
라이브러리 추가:
- WAVEGO는 서보 제어를 위해 Adafruit_PWMServoDriver 라이브러리, OLED 디스플레이를 위해 Adafruit_SSD1306 라이브러리 등을 사용합니다. PlatformIO의 'Libraries' 탭에서 필요한 라이브러리를 검색하여 프로젝트에 추가할 수 있습니다. 일반적으로는 platformio.ini의 lib_deps에 지정해서 사용합니다.
- WAVEGO GitHub 저장소에서 제공하는 소스 코드를 참고하여 필요한 라이브러리들을 platformio.ini 파일에 직접 추가하는 것도 좋은 방법입니다.
코드 작성 및 업로드:
- src/main.cpp 파일에 코드를 작성합니다. Waveshare에서 제공하는 예제 코드를 기반으로 나만의 동작을 추가하거나 수정해볼 수 있습니다.
- WAVEGO를 PC에 USB 케이블로 연결한 후, PlatformIO의 'Upload' 버튼을 클릭하면 작성한 코드가 WAVEGO의 ESP32에 업로드됩니다.

GitHub Opensource 참조하기

GitHub/Waveshare 공식 사이트 : https://github.com/waveshare/WAVEGO

마치며

WAVEGO는 단순한 장난감이 아니라, 우리의 상상력을 현실로 만들어주는 강력한 도구이자 함께 성장하는 파트너입니다.

복잡한 로봇 공학의 원리를 직접 만지고 코딩하며 배우는 즐거움을 선사하고, AI가 어떻게 세상을 인식하고 반응하는지 직접 체험하게 해줍니다.

이제 여러분은 AI 로봇 WAVEGO와 함께 상상 속 아이디어를 현실로 만들 준비가 되었습니다. WAVEGO와 함께 즐거운 코딩 여정을 시작해보세요!

화이트 샌드박스