"6조-멈춰조"의 두 판 사이의 차이

2021년 12월 20일 (월) 07:15 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 딥 러닝 기반 객체 인식을 이용한 이륜차의 안전운행 유도장치

영문 : A device for inducing safe driving of two-wheeled vehicles using deep learning-based object detection

과제 팀명

멈춰조

지도교수

이동찬 교수님

개발기간

2021년 9월 ~ 2021년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 2016430042 홍승범(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 2016430034 임석진

서울시립대학교 기계정보공학과 2016430011 박영수

서울시립대학교 기계정보공학과 2016430027 이용하

서울시립대학교 기계정보공학과 2016430009 문규진

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

이륜차 전면의 카메라를 통해 비상 상황 또는 사고 유발 상황 이전에 운전자에게 경고를 주어 안전운행을 유도하는 장치를 개발하고자 한다. 통상적으로 자전거, 오토바이, 전동 킥보드 등의 이륜차는 보행자 및 차량간 사고가 잦고 운전자가 외부에 노출되어 있는 만큼 사고시에 상해가 치명적이므로 이에 대한 예방책을 제시한다. 장치는 이륜차 전면 부의 카메라 모듈과 운전자의 헬멧에 장착하는 신호 출력 모듈, 그리고 모듈을 제어하는 소프트웨어로 구성된다.

장치는 운전자의 안전과 보행자의 안전을 위해 운전자에게 위험 상황을 소리 신호와 진동 신호를 통해 알려준다. 장치의 정확한 상황판단과 작동을 통해 이륜차에 의한 사고 상황을 사전에 예방하고 이륜차에 대한 안전한 도로 문화를 만들고자 한다.

개발 과제의 배경

1) 전동 킥보드 이용량의 증가로 인한 위험성 증가

서울시와 코리아스타트업포럼, 퍼스널모빌리티산업협의회(SPMA)에 따르면 서울 지역 공유 전동킥보드의 2020년 3~8월 누적 이용 건수는 총 1519만 107건으로 지난해 (7~12월) 이용 건수 (350만여 건)와 비교하면 4.3배 이상 늘었다. 이용량이 늘어난 만큼 전동킥보드 사고도 증가 추세이다. 도로교통공단에 따르면 전동 킥보드 등 개인형 이동장치가 가해 운전자(과실 비율이 더 높은 경우)로 분류된 교통사고는 2018년 225건에서 2020년 897건으로 2년 만에 4배로 증가했다. 한국소비자원과 공정거래위원회는 최근 3년여간 소비자위해감시시스템에 접수된 전동킥보드 안전사고는 1252건이며 그 중 804건(64.2%)이 운전미숙과 과속에 의한 것으로 나타났다고 밝혔다. 설문 조사 결과 10명 중 6명은 전동킥보드 안전 문제에 대해 ‘개선책 마련이 필요한 심각한 수준’이라고 답했다. 또 3명은 ‘경각심을 가져야할 정도의 문제’라고 밝혀, 전동킥보드에 대한 대중들의 문제 인식이 큰 것으로 나타났다. 따라서 전동킥보드에 대한 안전 장치가 필요성이 부각되고 있다.

2) 오토바이 사고의 증가

코로나 팬데믹 이후 음식 배달 등의 수요 급증으로 인해 도로 위에 오토바이가 급격하게 증가하고 있다. 코로나19 유행 이후 1년간 늘어난 오토바이 대수는 코로나19 이전에 비해 연간 83% 급증했다. 급격한 오토바이 증가만큼 이로 인한 사고 또한 급격하게 증가하고 있다. 오토바이 법규 위반 사례가 코로나19 이전과 비교해 4배 가까이 늘고, 사고는 20% 넘게 증가했다. 교통안전공단과 경찰청 자료를 보면 오토바이 사고 원인의 50% 이상이 오토바이의 안전운전 의무 불이행으로 나타났다. 따라서 운전자의 안전운행을 유도할 수 있는 방법이 사고 감소에 효과적일 것이다.

개발 과제의 목표 및 내용

◆ 개발목표

1) 제어 시스템 설계

동력장치 전면부에 장착된 카메라를 통해 교통상황을 파악하고, 이미지 인식 딥러닝 모델로부터 운전자의 위법행위 여부를 판단한다. 위법행위는 도로교통법을 위반하는 신호 위반,  차선 이탈, 이륜차의 인도 주행, 횡단보도 가로지르기 등을 포함한다. 운전자가 교통법규를 위반할 것으로 판단되면 운전자에게 음성 신호를 주고 즉시 브레이크장치를 제어할 수 있도록 한다. 교통상황은 시시각각 변하고 언제든 예측할 수 없는 위험이 발생할 수 있기 때문에 때문에 신속하고 정확한 판단이 요구된다.

2) 브레이크 모델 제작

기존의 유압식 디스크 브레이크 모델에 전자제어 브레이크 시스템을 도입하여 T자 브레이크 라인으로 연결한다. 기존 디스크 브레이크의 경우 운전자가 브레이크 레버를 당겨 유압장치를 통해 압력을 전달한다. 전자제어 브레이크 역시 시스템 출력에 따라 피스톤에 힘을 가하여 브레이크 패드에 압력을 전달할 수 있도록 설계한다. 이 때 급정거나 급출발과 같은 위험으로 부터 운전자를 보호하기 위한 설계 또한 요구된다.

◆ 개발내용

1) 제어시스템 설계

1.1) 딥러닝 모델

제어시스템은 라즈베리파이와 카메라, 모터로 구성된다. 라즈베리파이는 카메라 모듈을 통해 데이터를 받는다. 이 데이터로 신호등의 신호, 표지판, 차선이나 차량, 보행자에 대해 딥러닝하여 신호 위반 및 차선 이탈과 같은 위법 행위를 분석 학습하고, 학습한 내용을 바탕으로 상황을 판단하여 전자식 유압기기를 조작한다. 위험 상황이 판단되면 모터를 작동시켜 작은 피스톤에 압력을 가해 브레이크 액을 압축한다. 압축된 브레이크 액은 반대쪽에 있는 캘리퍼 부분의 큰 피스톤에 압력을 가하며 이를 통해 브레이크를 작동시킨다.

2) 브레이크 모델 제작

2.1) T자 브레이크라인

기존 유압 디스크 브레이크 모델과 다르게 압력을 가하는 부분이 브레이크 레버와 전자 제어 부분 두 곳이므로 기존의 일자형 브레이크와 다른 구조가 필요하다.  기존에 구조에 t자 밸브를 연결하여 자동제어를 통한 압력도 전달이 가능하도록 설계한다.

2.2) 캘리퍼

캘리퍼 내부에 피스톤이 몇 개가 있는지에 따라서 브레이크 제동력이 달라진다. 흔히 캘리퍼 안에는 피스톤의 개수가 1개부터 6개까지 다양하게 있으며 피스톤의 개수가 많아질수록 미는 힘이 강해지지만 이륜차에 일반적으로 사용되는 2개를 사용한다.
이륜차는 적은 힘으로도 차를 정지시킬수 있어야 한다. 따라서, 우리는 적은 힘으로도 좀 더 확실하고 강한 힘을 전달할 수 있는 피스톤이 양쪽에 장착되는 방식으로 양쪽에서 둘 다 밀어내며 집게처럼 로터(디스크)를 잡는 방법인 고정 캘리퍼 형식으로 설계한다.

2.3) 디스크

오토바이는 차량에 비해 중량이 크지 않고 외부에 노출되어있기 때문에 발열에 대해 자연 냉각이 가능하다. 따라서, 원판 한 장의 형태로 되어있고 제조원가가 저렴한 솔리드 디스크형식으로 설계한다.

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

@@ 46번째 줄: / 46번째 줄: @@
 ====개발 과제의 목표 및 내용====
-내용
+◆ 개발목표
+) 제어 시스템 설계
+ 동력장치 전면부에 장착된 카메라를 통해 교통상황을 파악하고, 이미지 인식 딥러닝 모델로부터 운전자의 위법행위 여부를 판단한다. 위법행위는 도로교통법을 위반하는 신호 위반,  차선 이탈, 이륜차의 인도 주행, 횡단보도 가로지르기 등을 포함한다. 운전자가 교통법규를 위반할 것으로 판단되면 운전자에게 음성 신호를 주고 즉시 브레이크장치를 제어할 수 있도록 한다. 교통상황은 시시각각 변하고 언제든 예측할 수 없는 위험이 발생할 수 있기 때문에 때문에 신속하고 정확한 판단이 요구된다.
+) 브레이크 모델 제작
+ 기존의 유압식 디스크 브레이크 모델에 전자제어 브레이크 시스템을 도입하여 T자 브레이크 라인으로 연결한다. 기존 디스크 브레이크의 경우 운전자가 브레이크 레버를 당겨 유압장치를 통해 압력을 전달한다. 전자제어 브레이크 역시 시스템 출력에 따라 피스톤에 힘을 가하여 브레이크 패드에 압력을 전달할 수 있도록 설계한다. 이 때 급정거나 급출발과 같은 위험으로 부터 운전자를 보호하기 위한 설계 또한 요구된다.
+◆ 개발내용
+) 제어시스템 설계
+.1)	딥러닝 모델
+ 제어시스템은 라즈베리파이와 카메라, 모터로 구성된다. 라즈베리파이는 카메라 모듈을 통해 데이터를 받는다. 이 데이터로 신호등의 신호, 표지판, 차선이나 차량, 보행자에 대해 딥러닝하여 신호 위반 및 차선 이탈과 같은 위법 행위를 분석 학습하고, 학습한 내용을 바탕으로 상황을 판단하여 전자식 유압기기를 조작한다. 위험 상황이 판단되면 모터를 작동시켜 작은 피스톤에 압력을 가해 브레이크 액을 압축한다. 압축된 브레이크 액은 반대쪽에 있는 캘리퍼 부분의 큰 피스톤에 압력을 가하며 이를 통해 브레이크를 작동시킨다.
+) 브레이크 모델 제작
+.1) T자 브레이크라인
+ 기존 유압 디스크 브레이크 모델과 다르게 압력을 가하는 부분이 브레이크 레버와 전자 제어 부분 두 곳이므로 기존의 일자형 브레이크와 다른 구조가 필요하다.  기존에 구조에 t자 밸브를 연결하여 자동제어를 통한 압력도 전달이 가능하도록 설계한다.
+.2) 캘리퍼
+ 캘리퍼 내부에 피스톤이 몇 개가 있는지에 따라서 브레이크 제동력이 달라진다. 흔히 캘리퍼 안에는 피스톤의 개수가 1개부터 6개까지 다양하게 있으며 피스톤의 개수가 많아질수록 미는 힘이 강해지지만 이륜차에 일반적으로 사용되는 2개를 사용한다.
+ 이륜차는 적은 힘으로도 차를 정지시킬수 있어야 한다. 따라서, 우리는 적은 힘으로도 좀 더 확실하고 강한 힘을 전달할 수 있는 피스톤이 양쪽에 장착되는 방식으로 양쪽에서 둘 다 밀어내며 집게처럼 로터(디스크)를 잡는 방법인 고정 캘리퍼 형식으로 설계한다.
+.3) 디스크
+ 오토바이는 차량에 비해 중량이 크지 않고 외부에 노출되어있기 때문에 발열에 대해 자연 냉각이 가능하다. 따라서, 원판 한 장의 형태로 되어있고 제조원가가 저렴한 솔리드 디스크형식으로 설계한다.
 ===관련 기술의 현황===