9조 - 구해조
목차
1. 서론
1.1 과제의 요약
가. 요약
비탈길에 차량을 주차할 때 운전자의 운전미숙 또는 사이드 브레이크의 고장으로 미끄럼 사고가 발생하는데 이러한 사고를 방지하기 위해 경사로에서 운전자 하차 시 차량에 고임목을 자동으로 설치하는 시스템을 개발한다.
나. 개발배경
차량을 주차할 때에는 사이드 브레이크를 채우거나 기어를 P에 두는 등 미끄럼 사고를 방지하는 장치가 있다. 하지만 이러한 미끄럼 방지 장치가 있음에도 비탈길에 주차한 차량이 미끄러져 나는 사고는 한 해에만 약 100건 이상 발생한다. 이러한 사고는 운전자가 사이드 브레이크를 채우지 않은 상태로 차량에서 내리거나 브레이크의 고장 혹은 화물을 무리하게 실은 경우에 발생하게 된다. 따라서 운전자는 이를 방지하기 위해 추가적으로 바퀴가 굴러가지 못하도록 받쳐주는 고임목을 사용한다. 하지만 현재 고임목은 사용자가 직접 차량 바퀴에 받쳐야한다. 따라서 운전자가 고임목을 받치는 일을 잊어버리거나, 사이드 브레이크를 채우지 않은 채로 고임목을 설치하다가는 큰 사고가 날 위험이 있다. 특히 주택가에서 사고가 발생한다면 큰 인명피해로 이어질 수 있다. 따라서 운전자가 직접 고임목을 설치하지 않더라도 차를 주차하면 자동으로 고임목을 받쳐주는 시스템이 필요하다. 실제로 쓰이고 있는 고임목은 휴대용 혹은 사이드 브레이크에 연결되어 있는 형태로 자동으로 설치되는 시스템은 현재 존재하지 않고 있다.
다. 개발 목표 및 내용
▷ 사용자의 조작 없이도 작동할 수 있도록 센서부 설계 ▷ 센서의 오작동을 고려하여 설계 ▷ 고임목이 바퀴와 바닥 동시에 접촉하도록 구동할 수 있게 설계 ▷ 고임목이 접혀있을 때의 공간을 최소화 할 수 있도록 구동부 설계
1) 센서부
센서부는 사용자의 직접적 또는 간접적인 신호를 이용하여 고임목을 설치하거나 거두는 신호를 구동부에 전달하는 역할을 한다. 센서는 총 2개로 스위치와 무게 감지 센서가 있다. 스위치는 On, Off의 총 2가지의 조건이 있다. 스위치를 On으로 두었을 경우 구동부가 작동하여 고임목이 설치되고, Off로 두었을 경우 설치된 고임목을 거두게 된다. 이 조건은 무게 감지 센서 값에 상관없이 구동부를 작동시킨다. 스위치를 On으로 두었을 경우 무게 감지 센서 값에 따라 작동하게 된다. 무게 감지 센서는 자동차 운전자 시트에 내장되어 사용자가 운전석에 앉았는지 유무를 판단한다. 만약 사용자가 운전석에 없다고 판단되면 고임목이 자동으로 설치되고 사용자가 운전석에 앉았다고 판단되는 순간 즉시 고임목을 거둔다.
2) 구동부
구동부는 센서부에서 받은 신호를 가지고 고임목을 설치하거나 거두는 역할을 한다. 고임목을 작동시키기 위해 스텝모터 2개와, 랙과 피니언을 사용한다. 스텝모터를 사용하여 고임목의 설치를 위한 각도를 조정하며, 스텝모터가 각도를 조절한 상태에서 또 다른 스텝모터를 사용하여 타이어와 바닥 사이를 향해 고임목을 설치한다. 스텝모터를 이용하여 고임목을 설치할 때는 랙과 피니언을 사용한 직선운동으로 고임목을 설치 위치까지 이동시킨다. 고임목은 타이어를 타고 타이어가 바닥과 접한 부분에 설치되어 경사로에서 차량의 미끄러짐을 방지하는 기능을 한다.
라. 기대효과
비탈길에서 발생하는 사고를 방지하기 위해 차량의 주차 시 바퀴 앞 쪽에 고임목을 설치하게 된다. 그러나 현재 고임목의 사용은 운전자가 고임목을 항상 휴대하고 다녀야 하는 불편함이 있으며, 운전자의 미숙으로 발생하는 사고에는 대처할 수 없다는 단점이 있다. 따라서 차량을 비탈길에 주차하는 경우 운전자의 하차 시 자동으로 고임목의 설치가 가능하다면 비탈길에서 발생하는 사고율을 줄일 수 있다.
1.2 관련 기술의 현황
가. State of art
현재 자동차를 주차할 때 사용하는 주차방법은 크게 3가지가 있다. 자동차 기어의 P모드, 사이드 브레이크, 고임목 설치가 있다.
1) 자동차 기어의 P모드
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| < 그림 1 > 자동차 기어의 P모드 원리 | < 그림 2 > 파킹 폴 파손 |
자동차의 기어를 P모드로 설정하면 파킹 폴(Parking Pawl)이 엔진기어를 움직이지 않게 물리적으로 고정한다. 하지만 < 그림 1 >에서 보다시피 파킹 폴이 자동차의 모든 무게를 지탱하고 있다. 따라서 경사로에 주차를 할 때 기어를 P모드로만 설정하게 되면 < 그림 2 >처럼 파킹 폴이 부러져 차량이 움직일 수 있다.
2) 사이드 브레이크
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| < 그림 3 > 사이드 브레이크 | < 그림 4 > 사이드 브레이크 원리 |
사이드 브레이크는 자동차 기종마다 구조는 약간씩 다르지만 원리는 같다. 운전석에서 사이드 브레이크를 당기면 < 그림 3 >에 있는 조인트로드를 통해 < 그림 4 >에 있는 브레이크 슈 레버를 당기게 된다. 이때 지렛대의 원리에 의해 슈 스트럿이 양쪽 브레이크 슈를 바깥쪽으로 벌리게 되고 라이닝이 드럼에 밀착되어 제동력을 발생시킨다. 하지만 사이드 브레이크를 오랜 시간 사용하거나 차량에 짐을 많이 싣고 경사로에 주차를 반복할 경우, 케이블이 늘어나게 되어 제동력이 감소하는데 심하면 케이블이 끊어질 수도 있다. 또한 겨울철 습기로 인해 브레이크가 풀리지 않는 경우도 있다.
3) 고임목
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| < 그림 5 > 고임목 |
자동차에는 기어의 ‘P’모드와 사이드 브레이크처럼 차량의 미끄러짐을 방지하는 여러 장치가 있지만 이 것 만 가지고는 비탈길에 주차 되어있는 대형화물차의 미끄러짐을 막는 데는 한계가 있다. 그래서 이를 방지하기 위해 자동차 바퀴에 고임목을 설치하는 방법이 있다. 하지만 이를 실천하기 위해서는 운전자가 고임목을 별도로 구매하여 차량에 비치해두어야 하며 만약 고임목이 없다면 근처에 있는 나무나 돌을 구해야한다는 번거로움이 있다.
나. 기술 로드맵
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| < 그림 6 > 기술 로드맵 |
다. 특허조사
1) 자동차 바퀴의 고임목장치
| 출원번호 : 1019950071838 (1995.12.29)
등록번호 : (취하) 출 원 인 : 기아자동차주식회사 |
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| 본 발명은 자동차 바퀴의 고임목장치에 관한 것으로서, 경사진 곳에 차량을 주차하는 경우 자동차의 바퀴가 미끄러지는 것을 방지하기 위해, 차체 저면 일측에 바퀴와 접촉 가능하도록 한다. |
2) 휴대용 주차 고임목
| 출원번호 : 1019960063017 (1996.12.09)
등록번호 : (취하) 출 원 인 : 기아자동차주식회사 |
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| 본 발명은 비탈길 주차시 타이어 하부에 받쳐 차량의 미끄럼을 방지하는 고임돌로 사용하는 것으로, 차량에 휴대하고 다닐 수 있는 휴대용 주차 고임목이다.
비탈길 주차시에 별도의 고임돌을 찾아야 하는 운전자의 불편함을 해소시킬 수 있다. |
3) 바퀴의 안전 고임목
| 출원번호 : 2020000000642 (2000.01.11)
등록번호 : 2001851800000 (2000.03.29.) (소멸) 출 원 인 : 콘티넨탈 오토모티브 일렉트로닉스 유한회사 |
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| 본 고안은 자동차의 주차브레이크 시스템을 구성하되, 추가로 바퀴에 안전고임목이 설치되도록 함으로서, 차량과 운전자의 안전성을 향상시키도록 한 것이다. |
4) 차량의 바퀴고임목장치
| 출원번호 : 1020060126507 (2006.12.12)
등록번호 : 1008290490000 (2008.05.06) (소멸) 출 원 인 : 윤석일 임수환 |
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| 본 발명은 차량의 바퀴고임목장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 차량의 바퀴고임목장치는 전방차륜의 전방 또는 후방차륜의 후방에 위치되는 바퀴고임목이다.
본 발명은 바퀴고임목장치는 종래에서와 같이 유압실린더를 다수개 구비하지 않아도 되므로 구조가 간단하고, 유압실린더에 공급되는 유압의 손실이 발생되는 경우 유압실린더에 구비된 피스톤이 로킹되도록 하여 바퀴고임목이 바퀴로부터 이탈되지 않게 되므로 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. |
개발 제품과 유사한 특허들은 위와 같다. 위 특허들의 개발배경에는 사이드브레이크의 기능만으로는 비탈길에서 발생하는 사고를 완전히 방지하지 못한다는 문제점이 있다. 이러한 이유로 기존에 사용되던 고임목을 차체에 부착하여 자동차의 주차능력을 향상시키는 특허들이 개발되었다. 그러나 위 특허들의 공통적인 문제점은 운전자의 부주의로 인한 사고에는 대처할 수 없다는 점이다. 이에 반해 본 프로젝트에서 고안한 자동 고임목 설치 시스템은 비탈길에서 발생하는 대부분의 사고에 대처가 가능하며 사고발생률을 비약적으로 낮출 수 있다.
라. 특허전략
현재까지 고임목을 시스템화 시켜 차량에 내장시킨 기술은 없는 상태이나 고임목의 중요성을 경쟁사도 파악하고 있고 안전에 관한 관심과 예방이 늘어나고 있으므로 지속적인 특허조사 및 공격적인 특허출원 전략이 필요하다.
1.3 관련 시장에 대한 분석
가. 경쟁제품 조사 비교
| 장점 | 단점 | |
| 자동차 기어의 P모드 | ▶ 운전자석에서 조작가능
▶ 간단한 물리적 구조로 큰 제동력을 얻음 |
▶ 파킹 폴만으로 주차 시 무리한 힘이 가해져 파손이 될 수 있음 |
| 사이드 브레이크 | ▶ 운전자석에서 조작가능
▶ 케이블의 유지보수 비용이 낮음 |
▶ 차량의 무게가 많이 나가는 경우 라이닝과 드럼에 미끄러짐이 발생할 수 있음
▶ 케이블의 유지보수가 필요 |
| 고임목 | ▶ 가성비가 제일 좋음 |
▶ 운전자가 직접 설치해야 함 |
나. 마케팅 전략
| Strength | Weakness |
| ▶ 안정성
운전자의 부주의로 인해 일어날 수 있는 사고를 예방할 수 있다. ▶ 자동화 설치 운전자가 직접 설치하는 것이 아닌 운전자의 하차를 센서로 인식하여 고임목 설치한다. ▶ 고장에 안정 운행 중 장치에 직접적인 충격이 가해질 경우 고장이 날 수 있으므로 추가 안전장치 (고임목 주차장) 설치 |
▶ 정확성
차체의 높이가 변하지 않는다는 가정하에 진행하기 때문에 실제 차체의 높이가 변할 경우 보다 복잡한 코딩과 장비가 요구된다. |
| Opportunity | Threat |
| ▶ 시장 확보의 용이성
국내에는 아직 자동 고임목 설치 장치가 존재하지 않아 시장에서의 우위를 점할 것으로 기대한다. ▶ 안전에 대한 대중의 관심 최근 대중의 안전에 대한 관심사가 커지고 있어 시장에서 이목을 끌 수 있다. |
▶ 타 안전장치의 개발
기술 발전으로 더 안전한 장치가 개발되면 수요가 적어질 수 있다. ▶ 낮은 비탈길 사고율 교통사고 발생비율 중 비탈길 사고의 비율이 낮은 편이다. |
| Strength | Weakness | |
| Opportunity | SO 전략
안전성에 대한 대중의 관심과 이슈를 이용하여 안전사고를 방지하는 고임목의 역할에 집중하고, 추가 안정장치를 설치한다. |
WO 전략
시장에서 우위를 선점한 후 정확성을 목표로 한다. |
| Threat | ST 전략
자동 설치 장치를 하나의 기술 전략으로 내세워 다른 안전장치의 개발에서 응용될 수 있도록 한다. |
WT 전략
타 안전장치의 개발 현황을 참고하여 좀 더 신속, 정확하게 고임목 자동설치 장치를 보완한다. |
1.4 개발과제의 기대효과
가. 기술적 기대효과
▶ 직접 설치하는 고임목에서 자동 고임목 설치 장치로의 기술적인 발전을 이룰 수 있다. ▶ 차량 고임목 외에도 자동으로 설치되는 장치에 메커니즘을 적용할 수 있다.
나. 경제적 기대효과
▶ 간단한 기술을 중장비 및 화물차량의 안전장치로 값싸게 이용할 수 있다. ▶ 이 제품으로 인해 자동차 안전장치 시장을 확대시킬 수 있다.
다. 사회적 기대효과
▶ 운전자의 부주의로 일어날 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있어 경사로에서의 사고율을 줄일 수 있다. ▶ 적재량이 큰 화물차에 자동 고임목 설치 장치를 의무화하는 등의 규제로 인재를 막을 수 있다. ▶ 단순 승합차 및 화물차 외에도 공사 현장이나 공장의 중장비에 응용되어 안전사고를 예방할 수 있다.
1.5 구성원 및 추진체계
| 팀원명 | 역할 |
| 이 은 수 | 일정관리, 센서부 제작 |
| 황 상 일 | 모터부 제작, 센서부 제작 |
| 김 준 수 | 보고서 검토, 재료구매 |
| 김 민 진 | 재료구매, 구동부 제작 |
2. 설계
2.1 설계사양
| 번호 | 요구사항 | D or W | 비고 |
| 1 | 운전자의 승차 및 하차를 인식하는가? | D | 대 |
| 2 | 고임목이 바퀴와 바닥에 모두 접하는가? | D | 대 |
| 3 | 모터가 고임목을 설치함에 있어 충분한 힘을 내는가? | D | 대 |
| 4 | 고임목이 신속히 설치되는가? | W | 중 |
| 5 | 차체 높이에 따라 고임목의 설치가 유동적인가? | W | 소 |
| 6 | 가격이 합리적인가? | W | 소 |
2.2 개념설계안
가. 조립도
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| < 그림 7 > 조립도 |
나. 센서부
무게감지 센서인 로드셀을 이용하여 운전자의 승하차를 여부에 따라 구동부를 작동시킨다. 하지만 차량을 평행주차하는 경우가 있으므로 스위치를 설치하여 고임목 설치를 수동으로 작동할 수 있게 한다.
다. 구동부
감속 스텝모터는 고임목이 바닥과 바퀴에 모두 접할 수 있게 하우징의 각도를 조절해준다. 그 뒤 가이드박스의 스텝모터를 이용하여 피니언기어를 돌리고 랙을 움직여서 랙에 붙어있는 고임목을 설치한다. 랙과 고임목은 고리로 연결되어 차량이 밀려도 고임목이 제기능을 발휘할 수 있도록 한다.
2.3 이론적 계산 및 시뮬레이션
가. 높이조절 (1/49 감속 스텝모터)
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| < 그림 8 > 모터1 조립도 |
와이어가 달려있는 감속 스텝모터의 지름이 2cm, 고임목 및 전체 기어박스의 무게를 5kg으로 가정하면, 무게는 약 이다. 따라서 필요한 모터의 최대 토크는
T = 50N x 0.01m = 0.5N•m
이 된다. 구매한 감속 스텝모터의 토크는 1N•m 이므로 충분하다.
나. 고임목 설치 (1/49 감속 스텝모터)
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| < 그림 9 > 모터2 조립도 |
M = 질량, R = 반지름, I = 관성모멘트, α = 각가속도, F = 힘
스텝모터가 위와 같이 피니언 기어에 설치되어 있을 때 토크를 계산해보자. 먼저 피니언 기어의 토크를 계산하면
I = 0.5MR2 = 0.5 x 1kg x (0.03m)2 = 4.5 x 10-4kg•m2
T1 = I x α = 4.5 x 10-4kg•m2 x 2πrad/s2 = 0.00283N•m
이다. 다음으로 랙 기어와 고임목이 주는 무게에 의한 토크를 계산하면
T2 = F x r = 40N•3cm = 120N•cm = 1.2N•m
이다. 고임목과 랙피니언을 모형으로 구현하기 때문에 1Nm의 토크를 갖는 모터를 구매하였지만 실제 화물차에 사용할 때는 1.2Nm의 토크를 갖는 모터가 필요하다.
2.4 조립도
가. 구동부 조립도
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| < 그림 10 > 구동부 조립도 |
나. 센서부 조립도 및 알고리즘
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| < 그림 11 > 센서부 조립도 |
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| < 그림 12 > 센서부 알고리즘 |
2.5 자재소요서
| 번호 | 부품명 | 모델 및 규격 | 재질 | 수량 | 조달방식 | 비고 |
| 1 | Arduino | Uno (R3) SMD | - | 1 | 구매 | |
| 2 | Motor Driver Module | L9110s | - | 1 | 구매 | |
| 3 | Stepping Gear Motor | 10kgf-cm (1/49) | - | 2 | 구매 | |
| 4 | Load Cell Amplifier | HX717 | - | 1 | 구매 | |
| 5 | Load Cell | Capacity : 20KG | - | 1 | 구매 | |
| 6 | Housing | 540 × 50 × 100mm | 아크릴 | 1 | 제작 | |
| 7 | Rack | Module 2 | 플라스틱 | 1 | 외주 | |
| 8 | Pinion | Φ60, Module 2 | 플라스틱 | 1 | 외주 | |
| 9 | 고임목 | 170 × 100 × 145mm | 스티로폼 | 1 | 제작 |
3. 결과 및 평가
3.1 완료작품 소개
가. 프로토타입 사진
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| < 그림 13 > 고임목 설치 전 | < 그림 14 > 고임목 설치 중 | < 그림 15 > 고임목 설치 후 |
나. 포스터
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| < 그림 16 > 포스터 |
다. 특허출원번호 통지서
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| < 그림 17 > 특허 출원 번호 통지서 |
3.2 개발사업비 내역서
| 번호 | 부품명 | 모델 및 규격 | 단가 | 수량 | 합계 | 조달방식 | 비고 |
| 1 | Arduino | Uno (R3) SMD | 26,950 | 1 | 26,950 | 구매 | |
| 2 | Motor Driver Module | L9110s | 12,100 | 1 | 12,100 | 구매 | |
| 3 | Stepping Motor | 1.9kg-cm | 26,400 | 1 | 26,400 | 구매 | |
| 4 | Stepping Gear Motor | 4kg-cm (1/4) | 82,500 | 1 | 82,500 | 구매 | |
| 5 | Stepping Gear Motor | 8~10kgf-cm (1/17, 1/49) | 85,800 | 3 | 257,400 | 구매 | |
| 6 | Load Cell Amplifier | HX717 | 11,000 | 1 | 11,000 | 구매 | |
| 7 | Load Cell | Capacity : 20KG | 19,140 | 1 | 19,140 | 구매 | |
| 8 | Housing | 540 x 50 x 100mm | 16,940 | 3 | 50,820 | 구매 | |
| 9 | Rack | Module 2 | 197,000 | 1 | 197,000 | 외주 | |
| 10 | Pinion | Φ60, Module 2 | 100,000 | 1 | 100,000 | 외주 | |
| 11 | 고임목 | 170 x 100 x 145mm | 0 | 1 | 0 | 제작 | |
| 12 | 아크릴 칼 | M-500P | 8,580 | 1 | 8,580 | 구매 | |
| 13 | 와이어세트 | CH120 | 4,840 | 1 | 4,840 | 구매 |
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3.3 완료 작품의 평가
| 평가항목 | 평가방법 | 측정기준 | 목표치 | 비중(%) | 결과 | |
| 센서가 잘 작동하는가 | 손으로 로드셀에 압력을 주어 작동 | 상 | 100회 중 98회이상 성공 | 상 | 40% | 상 |
| 중 | 100회 중 95회이상 성공 | |||||
| 하 | 100회 중 90회이상 성공 | |||||
| 고임목이 바퀴와 바닥에 모두 접하는가 | 구동부를 반복 작동 | 상 | 100회 중 98회이상 성공 | 상 | 30% | 상 |
| 중 | 100회 중 95회이상 성공 | |||||
| 하 | 100회 중 90회이상 성공 | |||||
| 고임목이 신속히 설치되는가 | 고임목이 설치되는 시간 측정 | 상 | 3초 안에 설치 | 중 | 20% | 하 |
| 중 | 5초 안에 설치 | |||||
| 하 | 10초 안에 설치 | |||||
| 가격이 적당한가 | 원가로 평가 | 상 | 10만원 이하 | 하 | 10% | 하 |
| 중 | 15만원 이하 | |||||
| 하 | 20만원 이하 | |||||
3.4 향후평가
고임목 자동 설치 시스템은 운전자의 탑승 여부를 자동으로 감지하여 운전자의 부주의로 인한 사고를 방지 할 수 있다는 점에서 그 의의가 있다. 최근 자동차 산업은 자동화되고 있으며, 무인 자동차의 시대 또한 눈앞에 두고 있다. 이러한 상황에서 고임목 자동 설치 시스템은 미래 자동차의 안전장치로서의 역할을 할 수 있을 것으로 보인다. 그러나 이러한 역할을 제대로 하기 위해서는 약간의 보완점이 필요하다. 먼저, 모터의 힘이 적당하면서도 신속하게 설치되도록 신속성이 보완되어야 한다. 모터는 감속비가 클수록 큰 힘을 내게 되기 때문에 이 경우에는 고임목과 부품들의 경량화가 큰 역할을 하게 될 것이다. 또한 고임목에 들어가는 랙기어에 이물질이 들어가거나 제품의 마모를 일으키지 않도록 하는 방지책을 세우는 것이 유지 보수에 용이할 것이다. 그리고 이 프로젝트에서 고임목은 화물차의 높이가 일정하다고 가정하고 각도를 일정한 값으로 유지하였지만, 실제 화물차는 적재량에 따라 높이가 달라지기 때문에 높이를 측정하고 설치되는 방식이 더 유용할 것으로 보인다. 마지막으로, 본 프로젝트에서의 고임목은 시스템의 구현에 그쳤는데, 실제 자동차 시스템에 포함되거나 옵션으로 따로 구매하여 설치할 수 있도록 모듈화시킨다면 더욱 좋은 아이템이 될 수 있을 것으로 예상된다.
4. 부록
4.1 참고문헌 및 참고사이트
< p모드와 사이드 브레이크 비교 > http://nerd.kr/276
< 사이드 브레이크 중요성 > http://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=7621716&memberNo=33997674
< 전자식 파킹 브레이크 > https://m.blog.naver.com/clauds/220870021231
< 브레이크 종류 > http://jeongmoock.wo.to/study/study_brake2.htm
< 토크 환산 및 모터 토크 계산 > https://starletzzang.blogspot.kr/2016/07/blog-post_29.html
< 모터 토크 계산 > http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=imchaehong&logNo=10034392493
< 브레이크 정의 > https://namu.wiki/w/%EC%A3%BC%EC%B0%A8%20%EB%B8%8C%EB%A0%88%EC%9D%B4%ED%81%AC
4.2 관련특허
발명의 명칭 자동차 바퀴의 고임목장치 출원번호 1019950071838 (1995.12.29)
발명의 명칭 휴대용 주차 고임목 출원번호 1019960063017 (1996.12.09)
발명의 명칭 바퀴의 안전 고임목 등록번호 2001851800000 (2000.03.29.)(소멸)
발명의 명칭 차량의 바퀴고임목장치 등록번호 1008290490000 (2008.05.06)
4.3 설계구성 요소 및 제한요소
| 설계구성요소 | 과제보고서내의 항목 | 내용 요약 |
| 목표설정 | 1.1 개발과제의 개요 | 비탈길에 차량을 주차할 때 운전자의 운전미숙 또는 기어나 사이드 브레이크의 고장으로 미끄럼 사고가 발생하는데 이러한 사고를 방지하기 위해 경사로에서 운전자 하차 시 차량에 고임목을 자동으로 설치하는 시스템을 개발한다. |
| 합성 | 2.1 설계사양 | -센서부
무게감지 센서인 로드셀을 이용하여 운전자의 승하차 여부에 따라 구동부를 작동시킨다. -구동부 감속스텝모터를 이용하여 장치의 각도를 조절해주고 가이드 박스의 감속스텝모터를 이용하여 피니언기어를 통해 랙을 움직여 랙의 끝부분에 부착된 고임목을 바퀴 아래로 설치한다. |
| 2.2 개념설계안 | ||
| 2.4 조립도 | ||
| 2.5 부품도 | ||
| 분석 | 2.1 설계사양 | 감속 스텝모터의 지름과 고임목 및 전체 기어박스의 무게를 고려하여 구한 모터의 최대 토크를 구한다. |
| 2.3 이론적 계산 및 시뮬레이션 | ||
| 제작 | 2.5 자재소요서 | 센서부에 필요한 로드셀과 아두이노는 차량의 운전자석에 설치하고 구동부에 필요한 부품은 제작한 기어박스 내에 배치하여 차량의 하단부에 설치한다. 장치에 필요한 랙과 피니언 기어는 3d프린터를 이용하여 제작하였으며 기어박스 및 고임목 받침대는 아크릴을 이용하여 직접 제작한다. |
| 3.1 완료작품소개 | ||
| 3.2 개발사업비 내역서 | ||
| 시험 및 평가 | 3.3 완료작품의 평가 | 완성된 장치의 센서부와 구동부에서 안정성과 기능성, 경제성을 고려하여 제품의 목적이 적절하게 되었는지 평가한다. |
| 설계제한요소 | 과제보고서내의 항목 | 내용 요약 |
| 원가 | 1.3 관련시장에 대한 분석 | 경쟁상품이 적어 우위를 점할 것으로 예상, 대량 생산 시 개발비의 대부분을 차지하는 가공비가 대폭 감소 될 것으로 예상된다. |
| 3.2 개발사업비 내역서 | ||
| 안정성 및 윤리성 | 1.1 개발과제의 개요 | 사람의 목숨을 최우선으로 하기 때문에 윤리성에 어긋나지 않으며, 감속모터를 사용하여 물체를 고정하기 때문에 안정적이다. |
| 1.4 개발과제의 기대효과 | ||
| 2.1 설계사양 | ||
| 신뢰성 | 2.1 설계사양 | ANSYS를 통해 해석한 결과 제품에 가해지는 힘이 허용 가능하다. |
| 2.3 이론적 계산 및 시뮬레이션 | ||
| 사회에 미치는 영향 | 1.1 개발과제의 개요 | 비탈길에서의 사고발생을 줄이고 이로 인한 인명피해 역시 줄어들 것으로 예상된다. |
| 1.4 개발과제의 기대효과 | ||
| 환경요인 | 2.1 설계사양 | 차량 적재 무게나 지면의 높이에 따라 고임목이 나오는 각도가 달라져야한다. |
| 2.3 이론적 계산 및 시뮬레이션 | ||
| 기타 | 2.1 설계사양 | 사용자의 손이 직접 닿는 부분이 없어 안전하고, 단순한 부품들의 조립이기 때문에 생산성이 높다. |
| 3.3 완료작품의 평가 |
