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〈머신러닝 딥러닝을 이용한 A.I. 자율주행 RC카 프로젝트 with 파이썬 아두이노〉는 머신러닝 동키카로 체험하고 ESP32 아두이노 자율주행 자동차로 코딩하며 인공지능을 배울 수 있는 책입니다.
책은 크게 인공지능 자율주행 자동차 체험하기와 인공지능 자율주행 자동차 코딩하기로 구성되어 있습니다.
Chapter 01에서는 자율주행 자동차에 대해 알아보고 딥러닝 기반의 인공지능 자율주행 RC카인 동키카를 시뮬레이터를 통해 체험해 봅니다. 이 과정에서 인공지능 학습의 전체적인 흐름을 이해해 봅니다. 간단히 강화학습도 체험해 봅니다.
Chapter 02에서는 인공지능 자율주행 RC카 개발 환경을 구성하고 직접 제작한 RC카를 이용하여 인공지능 자율주행 RC카 체험을 해 봅니다. RC카와 카메라를 이용하여 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 CNN 인공 신경망을 통해 학습시키고, 학습된 CNN 인공 신경망을 이용하여 자율주행을 수행하는 단계로 체험해 봅니다.
Chapter 03에서는 자율주행 RC카 구동을 위해 필요한 아두이노 라이브러리와 파이썬 패키지의 사용법을 익혀봅니다. 아두이노에서는 문자열 출력, LED 제어, DC 모터 제어 원리를 코딩해봅니다. 파이썬에서는 조이스틱, 쓰레드, 메시지 큐를 코딩해 봅니다.
Chapter 04에서는 인공지능 자율주행 RC카를 구성하는 카메라 동영상 송수신, WiFi 통신, 인공지능 관련된 소스를 하나하나 살펴보면서 그 원리를 이해하고 응용할 수 있도록 합니다. 구체적으로 TCP/IP 네트워크 통신을 공부하고, 통신을 이용하여 카메라 영상과 조이스틱 데이터를 주고 받아봅니다. 통신을 통해 수집한 영상과 조이스틱 데이터를 이용하여 CNN 인공 신경망 학습을 수행하고 학습된 CNN 인공 신경망을 이용하여 자율주행을 수행해 봅니다.
부록에서는 구글의 Teachable Machine을 이용하여 인공지능을 학습 시킨후, 자율주행을 수행해 봅니다.
※ 이 책의 예제 소스파일 다운로드 방법은 4쪽을 참조하고, 책을 보면서 궁금한 사항의 질의응답 방법은 5쪽을 참조합니다.
※ 이 책의 실습 준비물은 6쪽 또는 40쪽을 참고하고, A.I. 자율주행 RC카 조립 방법 40~55쪽을 참조합니다.
책은 크게 인공지능 자율주행 자동차 체험하기와 인공지능 자율주행 자동차 코딩하기로 구성되어 있습니다.
Chapter 01에서는 자율주행 자동차에 대해 알아보고 딥러닝 기반의 인공지능 자율주행 RC카인 동키카를 시뮬레이터를 통해 체험해 봅니다. 이 과정에서 인공지능 학습의 전체적인 흐름을 이해해 봅니다. 간단히 강화학습도 체험해 봅니다.
Chapter 02에서는 인공지능 자율주행 RC카 개발 환경을 구성하고 직접 제작한 RC카를 이용하여 인공지능 자율주행 RC카 체험을 해 봅니다. RC카와 카메라를 이용하여 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 CNN 인공 신경망을 통해 학습시키고, 학습된 CNN 인공 신경망을 이용하여 자율주행을 수행하는 단계로 체험해 봅니다.
Chapter 03에서는 자율주행 RC카 구동을 위해 필요한 아두이노 라이브러리와 파이썬 패키지의 사용법을 익혀봅니다. 아두이노에서는 문자열 출력, LED 제어, DC 모터 제어 원리를 코딩해봅니다. 파이썬에서는 조이스틱, 쓰레드, 메시지 큐를 코딩해 봅니다.
Chapter 04에서는 인공지능 자율주행 RC카를 구성하는 카메라 동영상 송수신, WiFi 통신, 인공지능 관련된 소스를 하나하나 살펴보면서 그 원리를 이해하고 응용할 수 있도록 합니다. 구체적으로 TCP/IP 네트워크 통신을 공부하고, 통신을 이용하여 카메라 영상과 조이스틱 데이터를 주고 받아봅니다. 통신을 통해 수집한 영상과 조이스틱 데이터를 이용하여 CNN 인공 신경망 학습을 수행하고 학습된 CNN 인공 신경망을 이용하여 자율주행을 수행해 봅니다.
부록에서는 구글의 Teachable Machine을 이용하여 인공지능을 학습 시킨후, 자율주행을 수행해 봅니다.
※ 이 책의 예제 소스파일 다운로드 방법은 4쪽을 참조하고, 책을 보면서 궁금한 사항의 질의응답 방법은 5쪽을 참조합니다.
※ 이 책의 실습 준비물은 6쪽 또는 40쪽을 참고하고, A.I. 자율주행 RC카 조립 방법 40~55쪽을 참조합니다.
저자: 서민우
CHAPTER 01 인공지능 자율주행 자동차 체험하기
01_ 자율주행 자동차의 이해
01_1 자율주행 자동차 기술
01_2 자율주행 자동차와 모터
01_3 인공지능 자율주행 RC카 살펴보기
DonkeyCar(동키카)
DeepPiCar(딥파이카)
DeepRacer(딥레이서)
02_ 자동차 게임으로 인공지능 체험하기
02_1 Windows에 동키카 설치하기
파이썬 설치하기
파이썬 편집기 설치하기
Git 설치하기
관리자 권한으로 cmd 실행하기
동키카 패키지 설치하기
02_2동키카 시뮬레이터 설치하기
짐 동키카 설치하기
동키카 시뮬레이터 설치하기
02_3 동키카 시뮬레이터 설정하기
02_4 동키카 시뮬레이터 실행하기
02_5 동키카 조종하기
02_6 수집된 데이터 확인하기
02_7 동키카 학습시키기
02_8 동키카 자율주행 시키기
02_9 동키카 CNN 소스 확인하기
02_10 동키카 강화학습 체험하기
03_ 인공지능 자율주행 RC카 조립하기
03_1 부품 살펴보기
전자부품
레고부품, 도로용 테이프
03_2 인공지능 자율주행 RC카 조립하기
RC카 몸체부 조립하기
카메라 부 조립하기
배터리 장착하기
CHAPTER 02 인공지능 자율주행 자동차 체험하기
01_ 인공지능 자율주행 RC카 살펴보기
01_1 ESP32 아두이노 살펴보기
모터 제어 부 아두이노 : ESP32-D1-R32
ESP-WROOM-32 모듈 살펴보기
영상 수집 부 아두이노 : ESP32-CAM
01_2 인공지능 자율주행 RC카 쉴드 핀 살펴보기
02_ 아두이노 개발 환경 구성하기
02_1 아두이노 소프트웨어 설치하기
02_2 ESP32 아두이노 패키기 설치하기
02_3 USB 드라이버 설치하기
02_4 ESP32 보드 컴퓨터에 연결하기
02_5 아두이노 스케치 작성해 보기
스케치 작성하기
스케치 저장하기
스케치 컴파일하기
스케치 업로드하기
시리얼 모니터 확인하기
03_ 인공지능 자율주행 RC카 체험하기
03_1 주행 도로 만들기
03_2 Windows 10 모바일 핫스팟 설정하기
03_3 카메라 모듈 펌웨어 업로드하기
03_4 모터제어 모듈 펌웨어 업로드하기
03_5 RC카 주행 연습하기
03_6 파이썬 프로그램 우선순위 실시간 절정하기
수동 설정하기
자동 설정하기
03_7 데이터 수집하기
03_8 Teachable Machine으로 이미지 학습시켜 보기
03_9 Teachable Machine 모델로 자율주행해 보기
03_10 CNN 인공 신경망 학습하기
03_11 CNN 인공지능 자율주행하기
CHAPTER 03 인공지능 자율주행 자동차 코딩하기
01_ 문자열 내보내기
Serial.begin
Serial.printIn
01_1 여러 형식의 자료 내보내기
01_2 여러 형식의 숫자 내보내기
02_ LED 켜고 끄기
pinMode
digitalWrite
delay
02_1 LED 켜고 끄기 확인하기
02_2 LED 켜고 끄기 간격 줄여보기
02_3 LED 켜고 끄기를 밝기로 느껴보기
02_4 LED 어둡게 하기
02_5 LED 밝게 하기
02_6 LED 밝기 조절해보기
0.01초 간격으로 LED 밝기 11단계 조절해보기
0.1초 간격으로 LED 밝기 11단계 조절해보기
03_ LED 밝기 조절하기
ledcAttachPin
ledcSetup
ledcWrite
03_1 주파수 조절로 LED 켜고 끄기 반복해 보기
LED 켜고 끄기 간격 줄여보기
반복적인 LED 켜기 끄기를 일정한 밝기로 느껴보기
03_2 상하비 조절로 LED 밝기 조절해 보기
04_ DC 모터 제어하기
04_1 오른쪽 앞 바퀴 전진 코딩하기
04_2 오른쪽 앞바퀴 후진 코딩하기
04_3 전진 후진 속도 기준 통일하기
04_4 전진 후진 속도 보정하기
04_5 전체 바퀴 전진 후진 코딩하기
for문 일반화하기
오른쪽 뒤 바퀴 추가하기
왼쪽 뒤 바퀴 추가히기
왼쪽 앞바퀴 추가하기
04_6 모터 드라이버 살펴보기
전진 후진 테스트하기
좌회전 우회전 테스트하기
05_ 파이썬 조이스틱 코딩하기
05_1 조이스틱 모듈 살펴보기
05_2 조이스틱 테스트하기
조이스틱 위치값 얻어오기
RC카 방향값 얻어오기
06_ threading.Thread 클래스
06_1 쓰레드 프로세스 이해하기
06_2 쓰레드 생성하기
07_ 메시지 큐 통신
주 루틴과 쓰레드 간 메시지 큐 통신하기
CHAPTER 04 인공지능 자율주행 자동차 코딩하기
01_ 카메라 모듈과 통신하기
01_1 ESP32-CAM 핫스팟에 접속하기
01_2 WiFi 카메라 서버에 접속해 보기
01_3 WiFi 카메라 서버에 명령 보내기
WiFi 카메라 서버에서 명령 기다리기
WiFi 카메라 서버로 명령 보내기
01_4 WiFi 카메라 서버로부터 데이터 받기
파이썬 프로그램으로 데이터 보내기
파이썬 프로그램에서 데이터 받기
02_ 카메라 영상 주고 받기
02_1 파이썬 프로그램으로 카메라 영상 보내기
02_2 파이썬 프로그램에서 카메라 영상 받기
02_3 frame rate 측정하기
02_4 frame rate 올리기
영상 전송 횟수 늘리기
누적 평균 frame rate 계산하기
02_5 video joystick 코딩하기
03_ 모터 제어부와 통신하기
03_1 주행 데이터 주고 받기
주행 데이터 받기
주행 데이터 보내기
04_ 자동차 주행 원격 제어하기
05_ 데이터 수집하기
06_ CNN 인공지능 학습하기
06_1 수집한 데이터 불러오기
06_2 수집한 이미지 출력해 보기
06_3 훈련, 검증, 시험 데이터 분리하기
06_4 인공 신경망 학습시키기
06_5 시험 데이터로 확인해 보기
07_ CNN 인공지능 자율주행하기 1
08_ CNN 인공지능 자율주행하기 2
APPENDIX 00 티처블 머신으로 인공지능 자율주행 체험하기
01_ 티처블 머신으로 이미지 학습시켜보기
02_ 티처블 머신 모델로 예측해 보기
03_ 티처블 머신 모델로 자율주행 해보기
01_ 자율주행 자동차의 이해
01_1 자율주행 자동차 기술
01_2 자율주행 자동차와 모터
01_3 인공지능 자율주행 RC카 살펴보기
DonkeyCar(동키카)
DeepPiCar(딥파이카)
DeepRacer(딥레이서)
02_ 자동차 게임으로 인공지능 체험하기
02_1 Windows에 동키카 설치하기
파이썬 설치하기
파이썬 편집기 설치하기
Git 설치하기
관리자 권한으로 cmd 실행하기
동키카 패키지 설치하기
02_2동키카 시뮬레이터 설치하기
짐 동키카 설치하기
동키카 시뮬레이터 설치하기
02_3 동키카 시뮬레이터 설정하기
02_4 동키카 시뮬레이터 실행하기
02_5 동키카 조종하기
02_6 수집된 데이터 확인하기
02_7 동키카 학습시키기
02_8 동키카 자율주행 시키기
02_9 동키카 CNN 소스 확인하기
02_10 동키카 강화학습 체험하기
03_ 인공지능 자율주행 RC카 조립하기
03_1 부품 살펴보기
전자부품
레고부품, 도로용 테이프
03_2 인공지능 자율주행 RC카 조립하기
RC카 몸체부 조립하기
카메라 부 조립하기
배터리 장착하기
CHAPTER 02 인공지능 자율주행 자동차 체험하기
01_ 인공지능 자율주행 RC카 살펴보기
01_1 ESP32 아두이노 살펴보기
모터 제어 부 아두이노 : ESP32-D1-R32
ESP-WROOM-32 모듈 살펴보기
영상 수집 부 아두이노 : ESP32-CAM
01_2 인공지능 자율주행 RC카 쉴드 핀 살펴보기
02_ 아두이노 개발 환경 구성하기
02_1 아두이노 소프트웨어 설치하기
02_2 ESP32 아두이노 패키기 설치하기
02_3 USB 드라이버 설치하기
02_4 ESP32 보드 컴퓨터에 연결하기
02_5 아두이노 스케치 작성해 보기
스케치 작성하기
스케치 저장하기
스케치 컴파일하기
스케치 업로드하기
시리얼 모니터 확인하기
03_ 인공지능 자율주행 RC카 체험하기
03_1 주행 도로 만들기
03_2 Windows 10 모바일 핫스팟 설정하기
03_3 카메라 모듈 펌웨어 업로드하기
03_4 모터제어 모듈 펌웨어 업로드하기
03_5 RC카 주행 연습하기
03_6 파이썬 프로그램 우선순위 실시간 절정하기
수동 설정하기
자동 설정하기
03_7 데이터 수집하기
03_8 Teachable Machine으로 이미지 학습시켜 보기
03_9 Teachable Machine 모델로 자율주행해 보기
03_10 CNN 인공 신경망 학습하기
03_11 CNN 인공지능 자율주행하기
CHAPTER 03 인공지능 자율주행 자동차 코딩하기
01_ 문자열 내보내기
Serial.begin
Serial.printIn
01_1 여러 형식의 자료 내보내기
01_2 여러 형식의 숫자 내보내기
02_ LED 켜고 끄기
pinMode
digitalWrite
delay
02_1 LED 켜고 끄기 확인하기
02_2 LED 켜고 끄기 간격 줄여보기
02_3 LED 켜고 끄기를 밝기로 느껴보기
02_4 LED 어둡게 하기
02_5 LED 밝게 하기
02_6 LED 밝기 조절해보기
0.01초 간격으로 LED 밝기 11단계 조절해보기
0.1초 간격으로 LED 밝기 11단계 조절해보기
03_ LED 밝기 조절하기
ledcAttachPin
ledcSetup
ledcWrite
03_1 주파수 조절로 LED 켜고 끄기 반복해 보기
LED 켜고 끄기 간격 줄여보기
반복적인 LED 켜기 끄기를 일정한 밝기로 느껴보기
03_2 상하비 조절로 LED 밝기 조절해 보기
04_ DC 모터 제어하기
04_1 오른쪽 앞 바퀴 전진 코딩하기
04_2 오른쪽 앞바퀴 후진 코딩하기
04_3 전진 후진 속도 기준 통일하기
04_4 전진 후진 속도 보정하기
04_5 전체 바퀴 전진 후진 코딩하기
for문 일반화하기
오른쪽 뒤 바퀴 추가하기
왼쪽 뒤 바퀴 추가히기
왼쪽 앞바퀴 추가하기
04_6 모터 드라이버 살펴보기
전진 후진 테스트하기
좌회전 우회전 테스트하기
05_ 파이썬 조이스틱 코딩하기
05_1 조이스틱 모듈 살펴보기
05_2 조이스틱 테스트하기
조이스틱 위치값 얻어오기
RC카 방향값 얻어오기
06_ threading.Thread 클래스
06_1 쓰레드 프로세스 이해하기
06_2 쓰레드 생성하기
07_ 메시지 큐 통신
주 루틴과 쓰레드 간 메시지 큐 통신하기
CHAPTER 04 인공지능 자율주행 자동차 코딩하기
01_ 카메라 모듈과 통신하기
01_1 ESP32-CAM 핫스팟에 접속하기
01_2 WiFi 카메라 서버에 접속해 보기
01_3 WiFi 카메라 서버에 명령 보내기
WiFi 카메라 서버에서 명령 기다리기
WiFi 카메라 서버로 명령 보내기
01_4 WiFi 카메라 서버로부터 데이터 받기
파이썬 프로그램으로 데이터 보내기
파이썬 프로그램에서 데이터 받기
02_ 카메라 영상 주고 받기
02_1 파이썬 프로그램으로 카메라 영상 보내기
02_2 파이썬 프로그램에서 카메라 영상 받기
02_3 frame rate 측정하기
02_4 frame rate 올리기
영상 전송 횟수 늘리기
누적 평균 frame rate 계산하기
02_5 video joystick 코딩하기
03_ 모터 제어부와 통신하기
03_1 주행 데이터 주고 받기
주행 데이터 받기
주행 데이터 보내기
04_ 자동차 주행 원격 제어하기
05_ 데이터 수집하기
06_ CNN 인공지능 학습하기
06_1 수집한 데이터 불러오기
06_2 수집한 이미지 출력해 보기
06_3 훈련, 검증, 시험 데이터 분리하기
06_4 인공 신경망 학습시키기
06_5 시험 데이터로 확인해 보기
07_ CNN 인공지능 자율주행하기 1
08_ CNN 인공지능 자율주행하기 2
APPENDIX 00 티처블 머신으로 인공지능 자율주행 체험하기
01_ 티처블 머신으로 이미지 학습시켜보기
02_ 티처블 머신 모델로 예측해 보기
03_ 티처블 머신 모델로 자율주행 해보기
자동차는 인공지능을 학습하기에 아주 좋은 조건을 제공합니다. 인공지능 학습에 필요한 데이터 수집이 용이하기 때문입니다. 예를 들어, 이 책에서는 ESP32 아두이노 RC카를 5분 정도 주행하여 4,000장 정도의 사진 데이터를 모읍니다. 4,000장의 데이터를 독자 여러분이 직접 모으려면 많은 노력이 필요할 것입니다. 또, ESP32 아두이노 RC카 자제가 학습에 흥미를 더해주는 요소가 되어 인공지능을 공부하는데 재미를 더해줍니다.
〈머신러닝 딥러닝을 이용한 A.I. 자율주행 RC카 프로젝트 with 파이썬 아두이노〉 책은 동키카와 ESP32 아두이노 자율주행 자동차를 통해 재미있게 인공지능을 체험할 수 있고, 조금 더 깊이 있는 인공지능 내용도 배울 수 있는 지침서가 될 것입니다.
〈머신러닝 딥러닝을 이용한 A.I. 자율주행 RC카 프로젝트 with 파이썬 아두이노〉 책은 동키카와 ESP32 아두이노 자율주행 자동차를 통해 재미있게 인공지능을 체험할 수 있고, 조금 더 깊이 있는 인공지능 내용도 배울 수 있는 지침서가 될 것입니다.
