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2024년 11월 28일 (목) 01:03 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 자동화 신발 클리너..

영문 : Automated shoe cleaner..

과제 팀명

클린슈만..

지도교수

박찬희 교수님

개발기간

2024년 9월 ~ 2024년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학부·과 2019430024 김태훈(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학부·과 2018430038 전현욱

서울시립대학교 기계정보공학부·과 2019430005 권준형

서울시립대학교 기계정보공학부·과 2019430009 박명규

서울시립대학교 기계정보공학부·과 2019430030 장동휘

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

본 프로젝트는 일상생활에서 신발 세척의 번거로움을 해결하기 위해 자동 신발 세척기를 개발하는 것을 목표로 한다. 이 기기는 다양한 신발 종류와 재질에 따라 최적화된 세척 과정을 자동으로 수행하여 사용자에게 편의성과 효율성을 제공한다. 이를 위해 신발 사이즈에 따라 자동 조절되는 유동형 고정장치를 개발하고, 적절한 세척 방법을 적용하는 시스템을 구축할 예정이다. 본 과제를 통해 사용자들의 신발 세척 비용을 줄이고, 세척에 소요되는 시간을 절약함으로써 사용자에게 편안한 신발 세척 솔루션을 제공한다.

개발 과제의 배경

1)개발 배경

최근 들어 여름철 국지성 호우가 예보 없이 발생하는 경우가 많아 신발 오염에 대해 즉각적인 세척의 필요성이 증가하고 있다. 신발을 세척하는 기존 제품의 경우 전체적인 신발이 젖게 되고, 이를 말리는 과정까지 다량의 시간이 소요된다. 추가적으로, 기본적인 먼지 제거와 생활 오염 등을 가볍게 세척하여 보관하여 현관을 청결하게 유지하는데 기여하고자 한다.

또한, 고가의 신발을 구매하고 전시하는 매니아 층이 생겨남에 따라 가볍게 신발을 세척 후 보관함에 넣고자 하는 소비 욕구가 나타나고 있다. 이러한 소비자층을 위해 가벼운 세척이 가능한 세척 제품을 개발하려고 한다.

기존 제품들의 경우 사용자가 신발을 신고 제품위에 올라가서 세척을 하는 방식으로 구성되어 있다. 또한, 신발의 밑면과 옆면을 동시에 세척해주는 제품이 없다. 따라서 사용자가 신발을 제품에 넣으면 자동으로 신발의 밑면과 옆면을 동시에 세척하는 제품을 개발하고자 한다. 기존 제품들의 특징은 다음과 같다.

1. 공장용 신발 세척기

-사용자가 직접 신발을 신고 제품위로 올라가야함.

-사용자가 직접 발을 움직이며 세척을 진행

-소독제 및 세제로 밑면 세척

-버튼식으로 구성

-양 발 동시에 세척 가능

2. 가정용 신발 밑창 세척기

- 한발만 세척 가능

- 소독제와 밑면 세척

- 사용자가 직접 제품에 올라가서 사용해야함.

3. 골프화 먼지 털이기

- 먼지만 털어 줌.

- 양측 솔과 앞에 솔, 밑면의 솔 총 4개의 솔로 구성되어 동시에 먼지 털이 진행

- 양 발 동시에 세척 불가능.

- 소독제 및 세제로 세척하지 않음.

- 사용자가 직접 제품에 발을 넣어야 진행됨.

기대 효과

기존 제품들과 달리 신발을 벗어 제품 속에 넣고 이를 세척하는 방식으로, 가정용 구비 가능성과 편리성을 확보할 수 있다. 구두와 같은 가죽 신발과 운동화 등 다양한 신발에 대해 세척이 가능하다. 신발을 벗고 제품 속에 넣어서 세척되는 것을 기다릴 수 있어 시간 절약 효과를 얻을 수 있다. 기본적인 먼지 제거와 생활 오염 등을 가볍게 세척하여 보관하여 현관을 청결하게 유지하는데 기여하고자 한다. 밑면을 소독제 및 세제로 닦아 세척력을 높일 수 있다. 또한, 세척 솔의 탈착이 가능하게 하여 제품의 내구성을 높일 수 있다. 스윙 암 형식으로 신발 고정부를 개발하여 신발 장착하여 넣고 뺄 때 편리성을 확보할 수 있다. 기존 제품과 유사하게 매트를 장착하여 간단히 밑면 물기를 제거할 수 있다.

개발 과제의 목표 및 내용

1) 개발 목표

본 과제의 목표는 일상생활에서 신발 세척의 번거로움을 해소하고 사용자 편의성을 극대화하는 자동 신발 세척기를 개발하는 것이다. 이를 위해 세 가지 핵심 목표를 설정하였다.

첫째, 신발 사이즈에 따라 자동 조절되는 유동형 고정장치를 개발한다. 이 장치는 사용자가 별도의 조작 없이도 다양한 크기와 형태의 신발을 기기에 쉽게 고정할 수 있게 한다. 적절한 기구학적 설계를 적용하여 이 기능을 구현할 예정이다.

둘째, 신발의 종류와 재질에 따라 최적화된 세척 과정을 자동으로 수행하는 시스템을 구축한다. 이를 위해 신발의 종류에 따른 적절한 세척 방법, 세척 시간 등을 설정할 수 있는 기능을 탑재한다. 예를 들어, 가죽 신발과 운동화는 세척 방법이 다르므로 이에 맞는 프로세스를 자동으로 적용하여 신발 손상을 최소화하고 세척 효율을 높인다.

셋째, 솔과 세척액을 이용한 세척 메커니즘을 구현한다. 이 메커니즘은 신발의 종류와 오염 정도에 따라 적절한 솔의 압력과 움직임을 조절하여 최상의 세척 효과를 달성한다. 모터와 제어 시스템을 통해 솔의 회전 속도와 방향을 제어한다. 이를 통해 다양한 종류의 오염물질을 효과적으로 제거하고 신발의 손상을 최소화할 수 있다.

이러한 목표를 달성함으로써 사용자는 복잡한 설정이나 조작 없이도 다양한 신발을 손쉽게 세척할 수 있으며, 이는 시간 절약과 생활의 질 향상에 기여할 것으로 기대된다.

2) 개발 내용

1. 하드웨어

제품의 개략적인 형태는 위의 그림4와 같다. 신발은 구동부 스윙암의 형태로 제작한 링크에 부착되어 앞뒤로 움직이며 세척되게 된다. 밑면부와 옆면부에 다양한 세척 솔을 장착하고, 모터를 이용하여 축을 회전시켜 세척을 진행한다. 신발을 고정하는 집게의 경우 기성품을 사용한다. 밑면의 서랍 형식의 물통을 제작하여 소독제 밑 세제를 물에 섞어 넣게 되고, 솔이 회전하며 신발의 밑면을 세척한다. SMPS와 모터의 경우 물이 튀지 않게 제품 외부에 설치하거나 아크릴판으로 막아 방수처리를 할 예정이다.

모터의 경우 신발을 움직일 정도의 힘을 낼 수 있는 제품을 사용할 것이다.

2. 모터 및 센서 제어

밑면의 솔의 회전 움직임을 부여하기 위해 소형 유성 모터를 사용할 예정이다. 신발이 달려있는 링크를 움직이기 위해서는 큰 토크가 필요하고, 따라서 기어가 장착된 모터를 사용하여 움직임을 구현할 예정이다. 옆면의 경우 신발 폭에 따라 솔에 위치를 다르게 지정해야 함으로 리니어 모터를 장착하여 솔의 위치를 조정할 수 있도록 설계할 것이다. 해당 솔에는 앞서 장착된 모터보다는 작은 힘을 필요로 하므로 적당한 힘을 낼 수 있는 모터를 장착할 예정이다.

신발의 사이즈와 상관없이 솔이 신발과 적절한 거리만큼 떨어져 세척하기 위해서, 초음파 센서를 활용할 예정이다. 초음파 센서는 신발의 옆면과 떨어진 거리를 계산하여 솔이 적절한 위치에서 신발을 세척하도록 한다.

모터와 센서의 제어는 Arduino Uno가 담당한다. Arduino Uno는 모터, 센서 외에도 사용자 인터페이스인 버튼, 제품의 상태를 알려주는 LED도 제어할 예정이다.

3. 사용자 인터페이스(UI)

제품은 2가지 모드로 사용할 수 있다. 첫번째는 쾌속모드로, 신발이 가볍게 더러워졌을 때 빠르게 세척할 수 있는 모드이다. 두번째는 일반모드로, 신발이 평상시처럼 더러워졌을 때 일반적으로 세척할 수 있는 모드이다. 사용자가 이 두가지 모드를 선택할 수 있기 위하여, 제품에 버튼 2개를 장착할 예정이다.

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ==서론==
 ===개발 과제의 개요===
 ====개발 과제 요약====
-내용
+:본 프로젝트는 일상생활에서 신발 세척의 번거로움을 해결하기 위해 자동 신발 세척기를 개발하는 것을 목표로 한다. 이 기기는 다양한 신발 종류와 재질에 따라 최적화된 세척 과정을 자동으로 수행하여 사용자에게 편의성과 효율성을 제공한다. 이를 위해 신발 사이즈에 따라 자동 조절되는 유동형 고정장치를 개발하고, 적절한 세척 방법을 적용하는 시스템을 구축할 예정이다. 본 과제를 통해 사용자들의 신발 세척 비용을 줄이고, 세척에 소요되는 시간을 절약함으로써 사용자에게 편안한 신발 세척 솔루션을 제공한다.
 ====개발 과제의 배경====
-내용
+:'''1)개발 배경'''
+:최근 들어 여름철 국지성 호우가 예보 없이 발생하는 경우가 많아 신발 오염에 대해 즉각적인 세척의 필요성이 증가하고 있다. 신발을 세척하는 기존 제품의 경우 전체적인 신발이 젖게 되고, 이를 말리는 과정까지 다량의 시간이 소요된다. 추가적으로, 기본적인 먼지 제거와 생활 오염 등을 가볍게 세척하여 보관하여 현관을 청결하게 유지하는데 기여하고자 한다.
+:또한, 고가의 신발을 구매하고 전시하는 매니아 층이 생겨남에 따라 가볍게 신발을 세척 후 보관함에 넣고자 하는 소비 욕구가 나타나고 있다. 이러한 소비자층을 위해 가벼운 세척이 가능한 세척 제품을 개발하려고 한다.
+기존 제품들의 경우 사용자가 신발을 신고 제품위에 올라가서 세척을 하는 방식으로 구성되어 있다. 또한, 신발의 밑면과 옆면을 동시에 세척해주는 제품이 없다. 따라서 사용자가 신발을 제품에 넣으면 자동으로 신발의 밑면과 옆면을 동시에 세척하는 제품을 개발하고자 한다. 기존 제품들의 특징은 다음과 같다.
+:'''1. 공장용 신발 세척기'''
+::-사용자가 직접 신발을 신고 제품위로 올라가야함.
+::-사용자가 직접 발을 움직이며 세척을 진행
+::-소독제 및 세제로 밑면 세척
+::-버튼식으로 구성
+::-양 발 동시에 세척 가능
+:'''2. 가정용 신발 밑창 세척기'''
+::- 한발만 세척 가능
+::- 소독제와 밑면 세척
+::- 사용자가 직접 제품에 올라가서 사용해야함.
+:'''3. 골프화 먼지 털이기'''
+::- 먼지만 털어 줌.
+::- 양측 솔과 앞에 솔, 밑면의 솔 총 4개의 솔로 구성되어 동시에 먼지 털이 진행
+::- 양 발 동시에 세척 불가능.
+::- 소독제 및 세제로 세척하지 않음.
+::- 사용자가 직접 제품에 발을 넣어야 진행됨.
+:'''기대 효과'''
+:기존 제품들과 달리 신발을 벗어 제품 속에 넣고 이를 세척하는 방식으로, 가정용 구비 가능성과 편리성을 확보할 수 있다. 구두와 같은 가죽 신발과 운동화 등 다양한 신발에 대해 세척이 가능하다. 신발을 벗고 제품 속에 넣어서 세척되는 것을 기다릴 수 있어 시간 절약 효과를 얻을 수 있다. 기본적인 먼지 제거와 생활 오염 등을 가볍게 세척하여 보관하여 현관을 청결하게 유지하는데 기여하고자 한다. 밑면을 소독제 및 세제로 닦아 세척력을 높일 수 있다. 또한, 세척 솔의 탈착이 가능하게 하여 제품의 내구성을 높일 수 있다. 스윙 암 형식으로 신발 고정부를 개발하여 신발 장착하여 넣고 뺄 때 편리성을 확보할 수 있다. 기존 제품과 유사하게 매트를 장착하여 간단히 밑면 물기를 제거할 수 있다.
 ====개발 과제의 목표 및 내용====
-내용
+:'''1) 개발 목표'''
+:본 과제의 목표는 일상생활에서 신발 세척의 번거로움을 해소하고 사용자 편의성을 극대화하는 자동 신발 세척기를 개발하는 것이다. 이를 위해 세 가지 핵심 목표를 설정하였다.
+:첫째, 신발 사이즈에 따라 자동 조절되는 유동형 고정장치를 개발한다. 이 장치는 사용자가 별도의 조작 없이도 다양한 크기와 형태의 신발을 기기에 쉽게 고정할 수 있게 한다. 적절한 기구학적 설계를 적용하여 이 기능을 구현할 예정이다.
+:둘째, 신발의 종류와 재질에 따라 최적화된 세척 과정을 자동으로 수행하는 시스템을 구축한다. 이를 위해 신발의 종류에 따른 적절한 세척 방법, 세척 시간 등을 설정할 수 있는 기능을 탑재한다. 예를 들어, 가죽 신발과 운동화는 세척 방법이 다르므로 이에 맞는 프로세스를 자동으로 적용하여 신발 손상을 최소화하고 세척 효율을 높인다.
+:셋째, 솔과 세척액을 이용한 세척 메커니즘을 구현한다. 이 메커니즘은 신발의 종류와 오염 정도에 따라 적절한 솔의 압력과 움직임을 조절하여 최상의 세척 효과를 달성한다. 모터와 제어 시스템을 통해 솔의 회전 속도와 방향을 제어한다. 이를 통해 다양한 종류의 오염물질을 효과적으로 제거하고 신발의 손상을 최소화할 수 있다.
+:이러한 목표를 달성함으로써 사용자는 복잡한 설정이나 조작 없이도 다양한 신발을 손쉽게 세척할 수 있으며, 이는 시간 절약과 생활의 질 향상에 기여할 것으로 기대된다.
+:'''2) 개발 내용'''
+::1. 하드웨어
+::제품의 개략적인 형태는 위의 그림4와 같다. 신발은 구동부 스윙암의 형태로 제작한 링크에 부착되어 앞뒤로 움직이며 세척되게 된다. 밑면부와 옆면부에 다양한 세척 솔을 장착하고, 모터를 이용하여 축을 회전시켜 세척을 진행한다. 신발을 고정하는 집게의 경우 기성품을 사용한다. 밑면의 서랍 형식의 물통을 제작하여 소독제 밑 세제를 물에 섞어 넣게 되고, 솔이 회전하며 신발의 밑면을 세척한다. SMPS와 모터의 경우 물이 튀지 않게 제품 외부에 설치하거나 아크릴판으로 막아 방수처리를 할 예정이다.
+::모터의 경우 신발을 움직일 정도의 힘을 낼 수 있는 제품을 사용할 것이다.
+::2. 모터 및 센서 제어
+::밑면의 솔의 회전 움직임을 부여하기 위해 소형 유성 모터를 사용할 예정이다. 신발이 달려있는 링크를 움직이기 위해서는 큰 토크가 필요하고, 따라서 기어가 장착된 모터를 사용하여 움직임을 구현할 예정이다. 옆면의 경우 신발 폭에 따라 솔에 위치를 다르게 지정해야 함으로 리니어 모터를 장착하여 솔의 위치를 조정할 수 있도록 설계할 것이다. 해당 솔에는 앞서 장착된 모터보다는 작은 힘을 필요로 하므로 적당한 힘을 낼 수 있는 모터를 장착할 예정이다.
+신발의 사이즈와 상관없이 솔이 신발과 적절한 거리만큼 떨어져 세척하기 위해서, 초음파 센서를 활용할 예정이다. 초음파 센서는 신발의 옆면과 떨어진 거리를 계산하여 솔이 적절한 위치에서 신발을 세척하도록 한다.
+::모터와 센서의 제어는 Arduino Uno가 담당한다. Arduino Uno는 모터, 센서 외에도 사용자 인터페이스인 버튼, 제품의 상태를 알려주는 LED도 제어할 예정이다.
+::3. 사용자 인터페이스(UI)
+::제품은 2가지 모드로 사용할 수 있다. 첫번째는 쾌속모드로, 신발이 가볍게 더러워졌을 때 빠르게 세척할 수 있는 모드이다. 두번째는 일반모드로, 신발이 평상시처럼 더러워졌을 때 일반적으로 세척할 수 있는 모드이다. 사용자가 이 두가지 모드를 선택할 수 있기 위하여, 제품에 버튼 2개를 장착할 예정이다.
 ===관련 기술의 현황===