라즈베리 파이로 간단한 AI 보안 로봇 만들기

라즈베리 파이, ESP32, 카메라, 모션 감지, 서보 추적, 텔레그램 알림을 사용하여 간단한 AI 보안 로봇을 만들어 드리겠습니다. 배선, 코드, 부품 목록, 설정 순서를 제공합니다. **부품 목록** - 라즈베리 파이 4 (2GB 이상 권장) - ESP32 개발 보드 - 라즈베리 파이 카메라 모듈 v2 또는 USB 웹캠 - 서보 모터 2개 (팬/틸트용, 예: SG90) - PIR 모션 센서 (HC-SR501) - 브레드보드 또는 3D 프린트된 프레임 - 점퍼 와이어, 전원 공급 장치 (5V/2.5A 이상) **배선** 1. **서보 모터**: 각 서보의 신호 핀을 ESP32의 GPIO 핀 (예: GPIO 13, GPIO 12)에 연결합니다. 전원 핀은 5V, 접지 핀은 GND에 연결합니다. 2. **PIR 센서**: PIR의 출력 핀을 ESP32의 GPIO 핀 (예: GPIO 14)에 연결합니다. 전원은 5V, 접지는 GND. 3. **카메라**: 라즈베리 파이 카메라 모듈을 CSI 포트에 연결하거나 USB 웹캠을 USB 포트에 연결합니다. 4. **ESP32와 라즈베리 파이 통신**: ESP32를 USB 케이블로 라즈베리 파이에 연결하거나, Wi-Fi를 통해 MQTT 또는 HTTP로 통신합니다 (권장: Wi-Fi). **설정 순서** 1. 라즈베리 파이 OS 설치 및 부팅 2. 라즈베리 파이에 Python, OpenCV, python-telegram-bot 라이브러리 설치 3. ESP32에 Arduino IDE 또는 MicroPython 펌웨어 업로드 4. ESP32 코드에서 Wi-Fi 자격 증명 및 라즈베리 파이 IP 설정 5. 라즈베리 파이 코드에서 텔레그램 봇 토큰 및 채팅 ID 설정 6. 서보 및 PIR 테스트 7. 통합 테스트 및 배포 **코드** **ESP32 코드 (Arduino IDE)** ```cpp #include <WiFi.h> #include <HTTPClient.h> #include <Servo.h> const char* ssid = "YOUR_WIFI"; const char* password = "YOUR_PASSWORD"; const char* serverName = "http://YOUR_PI_IP:5000/motion"; Servo servoX; Servo servoY; int pirPin = 14; int pirState = LOW; int posX = 90; int posY = 90; void setup() { Serial.begin(115200); WiFi.begin(ssid, password); while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(1000); Serial.println("Connecting..."); } servoX.attach(13); servoY.attach(12); pinMode(pirPin, INPUT); } void loop() { pirState = digitalRead(pirPin); if (pirState == HIGH) { HTTPClient http; http.begin(serverName); int httpCode = http.GET(); http.end(); delay(5000); // 5초 대기 } // 서보 제어는 라즈베리 파이에서 명령을 받아 수행 (예: /servo?x=120&y=80) if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { HTTPClient http; http.begin("http://YOUR_PI_IP:5000/get_servo"); int httpCode = http.GET(); if (httpCode > 0) { String payload = http.getString(); // payload 형식: "x:120,y:80" int commaIndex = payload.indexOf(','); String xStr = payload.substring(2, commaIndex); String yStr = payload.substring(commaIndex + 3); posX = xStr.toInt(); posY = yStr.toInt(); servoX.write(posX); servoY.write(posY); } http.end(); } delay(100); } ``` **라즈베리 파이 코드 (Python)** ```python from flask import Flask, request, jsonify import cv2 import numpy as np import telegram import asyncio import threading import time app = Flask(__name__) # 텔레그램 설정 TOKEN = 'YOUR_BOT_TOKEN' CHAT_ID = 'YOUR_CHAT_ID' bot = telegram.Bot(token=TOKEN) # 카메라 설정 camera = cv2.VideoCapture(0) # 또는 카메라 모듈 사용 시 cv2.VideoCapture(0) 대신 picamera 사용 fgbg = cv2.createBackgroundSubtractorMOG2() # 서보 상태 servo_x = 90 servo_y = 90 def send_telegram_alert(frame): # 프레임을 저장하고 텔레그램으로 전송 cv2.imwrite('alert.jpg', frame) asyncio.run(bot.send_photo(chat_id=CHAT_ID, photo=open('alert.jpg', 'rb'))) def motion_detection(): global servo_x, servo_y while True: ret, frame = camera.read() if not ret: continue fgmask = fgbg.apply(frame) # 모션 감지 로직 (간단한 예) if np.sum(fgmask) > 10000: # 모션 발생 시 텔레그램 알림 send_telegram_alert(frame) # 모션 중심 계산 (간단한 예) M = cv2.moments(fgmask, True) if M['m00'] != 0: cx = int(M['m10'] / M['m00']) cy = int(M['m01'] / M['m00']) # 서보 각도 계산 (간단한 비례 제어) servo_x = max(0, min(180, 90 + (cx - 320) * 0.1)) servo_y = max(0, min(180, 90 + (cy - 240) * 0.1)) time.sleep(0.1) @app.route('/motion', methods=['GET']) def motion_trigger(): # ESP32에서 PIR 감지 시 호출 return jsonify({'status': 'ok'}) @app.route('/get_servo', methods=['GET']) def get_servo(): return f"x:{servo_x},y:{servo_y}" if __name__ == '__main__': # 모션 감지 스레드 시작 threading.Thread(target=motion_detection, daemon=True).start() app.run(host='0.0.0.0', port=5000) ``` **설정 순서 상세** 1. 라즈베리 파이 OS 설치 (Raspberry Pi Imager 사용) 2. SSH 활성화 및 Wi-Fi 설정 3. 라즈베리 파이에서 다음 명령 실행: ```bash sudo apt update && sudo apt upgrade -y sudo apt install python3-pip pip3 install opencv-python flask python-telegram-bot ``` 4. ESP32에 Arduino IDE 설치 및 보드 설정 (ESP32 Dev Module) 5. ESP32 코드 업로드 (Wi-Fi 자격 증명 및 라즈베리 파이 IP 수정) 6. 라즈베리 파이 코드 저장 (예: `security_robot.py`) 및 실행 7. 텔레그램 봇 생성 (BotFather) 및 토큰, 채팅 ID 확인 8. 서보 및 PIR 연결 확인, 각도 테스트 9. 전체 시스템 테스트: PIR 감지 시 ESP32가 라즈베리 파이에 신호, 라즈베리 파이가 모션 감지 및 텔레그램 알림, 서보가 객체 추적 **참고 사항** - 카메라 모듈 사용 시 `picamera` 라이브러리 설치 및 코드 수정 필요 - 서보 전원 공급 시 전압 강하 방지를 위해 별도 전원 권장 - 보안을 위해 텔레그램 토큰 및 채팅 ID를 환경 변수로 관리 - 모션 감지 알고리즘은 필요에 따라 더 정교하게 수정 가능 (예: YOLO 객체 감지)