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LEGO Mindstorms 교육용 로봇 레고 마인드스톰| 레고 로봇을 아시나요

by thegrace 2020. 9. 14.

레고 로보틱스 또는 레고 로봇이라 불리는 레고 마인드스톰(LEGO Mindstorms)을 아시나요? 아마 많은 분들이 알고 계시겠지만, 레고 블록만큼이나 대중적으로는 알려져 있지는 않습니다. 전 세계적으로 교육계에서 많은 변화를 가져온 STEM(Science Technology Engineering and Mathematics) 교육의 강화로 코딩 교육이나 다양한 프로그램들이 쏟아져 나왔습니다. 레고 마인드스톰은 그중 가장 주목받는 STEM 교육 프로그램들 중 하나로, 코딩(프로그래밍)과 디자인 그리고 로봇의 기본적인 구성들을 잘 이해하고 응용해 볼 수 있어서 사설 단체뿐만 아니라 몇몇 학교들에서는 운영되고 있는 교육 프로그램입니다. 레고 마인드스톰의 간단한 성장 역사와 장점에 대한 개인적 생각도 말씀드리겠습니다. 


LEGO Mindstorms

레고 마인드스톰이란


레고 마인드스톰은 레고 빌딩 블록에 프로그래밍이 가능한 로봇이 접목된 형태로 하드웨어와 소프트웨어의 구조를 가지고 있습니다. 레고 그룹의 크리스티안센(Kristiansen)은 MIT 실험실(Lab)에서 근무하던 페퍼트의 학습이론(Papert theory)을 보게 됩니다. 당시 레고가 이미 준비해오던 특수 교육분야의 방향성, 즉 학습과 놀이를 위한 레고의 확장 가능성과 흡사한 그의 연구에 적극 동참함으로써 블록 형태에 머물러 있었던 레고가 한 단계 진화하는 형태로 변화하는 계기가 됩니다. 그리하여, 레고 그룹의 투자와 MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 기술 협력으로 1984~1985년도에 그 개발이 처음 시작되었습니다. 그리고, 여러 작업과 시도 끝에 대중에게 상용화된 최초의 레고 마인드스톰은 1998년에 등장하게 됩니다. 로봇 발명 시스템(Robotics Invention System, 1998년)으로 시작해 NXT(2006년), NXT 2.0(2009년) 그리고 2013년 출시된 EV3(2013년)까지 4세대를 거쳐오고 있습니다.

레고 마인드스톰의 브릭 변천사

1. RCX (Robotic Command eXplorers)

컴퓨터에 연결된 레고 브릭 로봇에 명령을 내리는 방식으로 개발이 되었습니다. 그렇다 보니 레고 브릭에 명령어를 입력할 수 있는 프로그래밍이 가능한 자체 컴퓨터를 개발했고, 이는 Robotics Invention System으로 알려졌습니다. RCX 키트에는 브릭 외에 모터 2개, 터치 센서 두 개, 광센서 1개가 포함되어 있었습니다. 브릭에는 32 RAM이 있는 16 MHz 프로세서가 있습니다. 

 

2. NXT와 NXT 2.0

새로운 모델이 출시되면서 브릭과 함께 센서와 모터들이 키트에 추가가 됩니다. NXT는 서보 모터 3개, 광센서 1개, 사운드와 거리로 반응하는 터치 센서 1개가 포함되고, NXT 2.0은 또 다른 터치센서가 추가됩니다. 프로그램이 진화되고 로봇의 움직임과 반응을 좀 더 디테일하게 발전시키면서 로봇의 다양한 기능을 위한 센서들과 모터들이 추가되게 됩니다. 브릭에는 64KB RAM 이 있는 48 MHz 프로세서가 있습니다. 

 

3. EV3

2013년에 출시된 최신 모델인 EV3는 Linux를 실행합니다. 리눅스는 컴퓨터 운영체제(Operation System/OS)중 하나인데 간단히 말씀드리면 대중이 사용하기 쉽게 설계가 되어있는 소프트웨어입니다. 리눅스를 실행하는 EV3는 좀 더 간편하고 빠르고 확장된 작업이 가능하게 됩니다. EV3키트는 대형 모터 2개, 중형 모터 1개, 터치센서 2개, 컬러 센서 1개, 자이로스코프 센서 1개, 초음파 센서 1개를 포함합니다, 하지만 소매용으로 판매되는 EV3는 교육용 세트만큼이나 다양한 디자인을 구현할 수 있는 레고가 포함되어있지는 않습니다. 300 MHz 프로세서와 16MB 플래시 메모리 기능이 추가되었습니다.

 

일반 소매용은 자체에 소프트 프로그램이 포함되어 있어서 아이패드와 휴대전화, 일반 PC 또는 랩탑(노트북)에 연결해 프로그래밍이 가능하도록 되어있습니다. 레고에서 제공하는 웹사이트에는 소매용 키트를 이용하여 다양한 디자인과 프로그램을 시도해 볼 수 있도록 여러 케이스들을 소개하고 있습니다. 교육용 세트는 주로 학교나 교육 기관들에서 사용합니다. 일반인이 가정용으로 구입하기에는 가격이 다소 높지만, 소매용에 없는 다양한 레고들이 포함되어 있어서 보다 확장된 디자인을 해 볼 수 있습니다. 

왼쪽이 소매용 세트, 오른쪽은 교육용 세트입니다.


레고 마인드스톰(레고 로봇)의 장점


아이들에게 레고 마인드스톰이 주는 긍정적인 영향
창의력
논리적 사고
수학적 응용
문제 해결 능력
코딩의 원리와 이해
로봇의 원리와 작동방법에 대한 이해와 적용
디자인
고도의 집중력
팀워크와 도전정신
리서치와 프리젠테이션 스킬

▲위는 제가 직접 아이와 몇 년간 작업을 해 보면서 느낀 장점들에 대해서 적어본 것입니다.

 

인형 놀이보다는 복잡한 기계 부속품이나 로봇을 가지고 노는 것을 선호하던 제 아이가 생일선물로 레고 로봇을 원했었습니다. EV3가 출시된 해에 레고 마인드스톰 소매용을 아이 선물로 구입하게 되었고 후에 교육용 키트도 갖게 되었습니다. 프로그래밍과 디자인을 즐기던 아이는 1년 후에 FLL(First Lego League)에 최연소로 팀에 소속되어 참가도 하게 되었으며 첫 출전에서 좋은 성적도 거두었습니다. 아이를 따라다니며 몇 년간의 경험을 해본 바로는, 레고 로보틱스는 STEM 교육의 모든 것이 충족된 종합세트 같다고 생각했습니다.

 

기본적으로 수학적 계산법이 적용되는 코딩은 입력하는 숫자와 거리 측정에 대해 이해가 가능해야 하고, 모터와 센서들을 이용한 디자인과  기능들에 대해 도전적인 아이디어가 필요합니다. 아이가 처음 로봇에 관심을 갖게 되었을 당시에 조사를 하던 중, 레고뿐만 아니라 한국, 일본, 미국, 중국 등 여러 나라에서 개발한 비슷한 유형의 자체 코딩 로봇들이 다수 있다는 것을 알게 되었습니다. 당시에 레고 마인드스톰을 선택한 개인적인 이유는, 다른 로봇 상품들에 비해 호환성이나 실행 및 확장이 더 훌륭했고, 무엇보다 나이에 제한 없이 아이의 발달 상태와 포용력에 따라 일찍 프로그래밍을 다뤄 볼 수 있었던 점이 좋았었기 때문입니다. 

 

온라인상에서는, 레고 브릭에 원하는 프로그램을 입력하고 독특한 디자인을 한 많은 사람들의 훌륭한 아이디어들을 볼 수 있습니다. EV3의 가장 큰 장점은 프로그래밍과 움직임 그리고 디자인에 제한이 거의 없다 보니 개인의 능력에 따라 다양한 로봇을 개발해 볼 수 있다는 점입니다. 물론 가지고 있는 레고 블록들을 이용해 디자인을 해보는 재미도 솔솔 합니다. 아이들은 이 작업을 통해서 꾸준함과 인내력을 키우고 팀워크를 배울 수 있으며, FLL 같은 대회를 통해 국제적인 문제를 다루는 큰 프로젝트를 해 보면서 프레젠테이션과 리서치 또한 아주 높은 수준에서 경험하게 되었습니다.


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