"4조-GPS"의 두 판 사이의 차이

2024년 12월 16일 (월) 13:49 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 수부 절단 장애인을 위한 컴퓨터 입력장치..

영문 : Computer input device for hand amputated disabled people..

과제 팀명

GPS

지도교수

나영승 교수님

개발기간

2024년 9월 ~ 2024년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 2019430002** 고*민(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 2019430010** 박*진

서울시립대학교 기계정보공학과 2019430014** 신*재

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

손이나 손가락을 자유롭게 사용하지 못하는 사람들, 특히 손이 절단된 장애인이 편리한 컴퓨터 입력을 할 수 있도록 손목 장착형 에어마우스를 제작한다. 먼저 입력장치로 손을 사용하지 않고 탈부착 할 수 있는 손목 착용 형태의 에어마우스와 풋 스위치 두 가지를 제작한다. 에어마우스는 6축 자이로센서를 사용해 커서 이동과 손목 회전을 통한 좌/우 클릭을 구현하고 풋 스위치는 보다 안정적인 클릭과 부가 입력을 지원한다. 에어마우스와 풋 스위치를 통해 입력되는 신호는 블루투스 통신을 통해 컴퓨터로 전송되며 에어마우스와 풋 스위치에서 입력받은 정보를 수신해 컴퓨터로 보내주는 수신부를 제작한다.

개발 과제의 배경

보건복지부에서 조사한 장애인 현황 통계 자료에 의하면 2018년 기준 2,585,876명의 장애 인구 중 지체 장애 인구의 수가 1,238,532명으로 가장 많은 비율을 차지하고 있다. 또한 지체 장애 중 상지 장애 비율이 22.2%이며 그 중 상지 절단 장애 비율만 8.4%였다. 이렇듯 손 사용이 자유롭지 않은 상당 수의 인구가 존재한다. 기존의 마우스와 키보드는 상지 장애인이 사용하기에 어려움이 있다. 최근 다양한 특수 키보드나 마우스 혹은 기술이 있지만 여전히 손이나 손가락이 없으면 사용하기 어려운 형태의 제품들이며 혹은 정확하게 입력하기 어려운 기술이거나 개인이 구매하기는 어려울 정도의 상당한 고가의 제품들만 존재하고 있다. 따라서 이 프로젝트를 통해 손이 없어도 합리적인 가격으로 편리하고 정확하게 컴퓨터 입력을 할 수 있는 장치를 제작하고자 한다.

<Figure 1>기존제품과 기술

- 가상 키보드: 마우스를 사용하여 화면 속의 가상 키보드를 클릭해 입력하는 기술로 입력은 가능하지만 특수한 마우스를 사용해 마우스 입력에도 불편함이 있는데 이를 사용해 키를 일일이 입력하는 것은 문장 단위의 작업을 하기에는 많은 시간과 힘이 들어간다.

- 음성 입력: 음성을 인식해 키보드 입력을 하는 기술로 빠르게 입력이 가능하다는 장점이 있다. 하지만 원하는 대로 입력되지 않을 때가 많으며 입력을 위해 말을 해야 하기 때문에 많은 사람이 있는 곳이나 조용한 공간에서 사용하기 어렵다는 단점이 있다.

개발 과제의 목표 및 내용

본 설계의 개발 목표는 양 손이 없는 사람이 편리하고 정확한 컴퓨터 입력을 할 수 있도록 하는 것이다. 아두이노 모듈과 블루투스 모듈, 자이로스코프 센서를 사용하여 에어마우스로 작동할 수 있는 시스템을 제작하고 에어마우스 센서부분과 풋 스위치 센서부분, 수신부 센서부분을 수용할 수 있는 하드웨어를 3D프린터를 이용해 제작하는 것이다. 에어마우스 부분은 click-lock 매커니즘을 이용하여 간단한 조작으로 탈부착이 가능하게 한다.

3. 사용범위 확장

 에어마우스는 표면에 대고 사용하는 기존 광마우스와 달리, 공간적인 제약이 거의 없어 소파, 침대 등 다양한 장소에서도 손쉽게 사용할 수 있다. 이를 통해 발표를 위한 프레젠터나 스마트 TV 조작 등 다양한 환경에서도 적용시켜 사용 범위를 확장시킬 수 있을 것으로 기대한다.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

<Figure 10>개발 일정

구성원 및 추진체계

<Figure 11>구성원 및 추진체계

설계

설계사양

제품의 요구사항

<Figure 12>제품 요구사항

마우스는 무선 통신 방식을 통해 입력 신호를 전달하며 그 과정에서 사용자의 입력이 정확하게 전달되어야 한다. 또한 무선 통신 방식은 유선 통신 방식에 비해 응답속도가 느리다는 단점이 있어 사용자가 불편함을 느끼지 않을 정도인 400ms의 응답속도를 갖추는 것을 목표로 하였다. 다양한 사용자의 손목 둘레를 고려하여 설계하며, 13~22cm의 손목 둘레의 사용자가 사용할 수 있도록 범위를 설정하였다. 에어마우스의 가동범위를 넓히기 위해 무선 통신 방식으로 구현하고, 장애인의 사용성을 높이기 위해 탈부착 메커니즘이 간편해야 한다.

목적계통도

<Figure 13>목적계통도

1.편의성

직관성: 장애인이 마우스를 사용하면서 메커니즘이 직관적이고 간편해야 한다. 특히 탈부착 하는 부분은 다양한 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 설계한다.

조작성: 손 절단 장애인을 위해서 다른 손의 도움 없이 탈부착이 가능하다. 또한 거동이 불편할 수 있으므로 마우스의 무게는 가벼워야 하며 정확하고 빠른 키보드 입력을 위한 보조기기 사용이 가능하다.

2.기능성

정확성: 마우스 동작이 손목 움직임에 따라 정확해야 한다.

반응성: 마우스 입력을 했을 때 컴퓨터에서 반응하는 속도가 빨라야 한다.

3.안정성

유지보수성: 부품 교체가 원활히 가능해야 한다.

4.경제성

재료비: 저렴한 재료를 사용해 제품의 가격이 기존 보조기기에 비해 경쟁력 있어야 한다.

설계 사양

<Figure 14>설계 사양

개념설계안

1. 전원 공급 방식

<Figure 15>전원 공급 방식

2. 통신 방식

<Figure 16>통신 방식

3.탈부착 매커니즘

<Figure 17>탈부착 매커니즘

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

<Figure 15>에어마우스 본체 및 본체 커버 부품도

<Figure 15>에어마우스 하부 손목 지지부 및 캠 부품도

<Figure 15>에어마우스 센서 보드 및 센서 커버 부품도

<Figure 15>풋 스위치 본체 및 스위치 보드 부품도

<Figure 15>풋 스위치 스위치 커버 및 배터리 커버 부품도

<Figure 15>수신부 본체 및 수신부 커버 부품도

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

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 ===구성원 소개===
-서울시립대학교 기계정보공학과 2019430002** 고강민(팀장)
+서울시립대학교 기계정보공학과 2019430002** 고*민(팀장)
-서울시립대학교 기계정보공학과 2019430010** 박유진
+서울시립대학교 기계정보공학과 2019430010** 박*진
-서울시립대학교 기계정보공학과 2019430014** 신원재
+서울시립대학교 기계정보공학과 2019430014** 신*재
 ==서론==