1조-123
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 공원 보행자를 위한 모바일 자판기
영문 : Mobile Vending Machine for Pedestrian
과제 팀명
123팀
지도교수
성민영 교수님
개발기간
2026년 3월 ~ 2026년 6월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 기계정보공학과 2022430033 이유민(팀장)
서울시립대학교 기계정보공학과 2021430005 권택민
서울시립대학교 기계정보공학과 2021430027 이준하
서울시립대학교 기계정보공학과 2022430004 김민영
서울시립대학교 기계정보공학과 2022430011 김연재
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
본 과제는 이동 기능과 냉장 자판기 기능을 결합한 야외용 모바일 자판기 로봇을 개발하는 것을 목표로 한다. 자율 이동이 가능한 모바일 기능을 통해 자판기의 이동 범위를 확장하여 편의 서비스를 확장한다. 또한 야외 환경에 적합하도록 냉장 자판기의 단열 기능을 강화하여 보행자에게 저온의 음료를 제공한다. 이를 통해 기존 고정형 자판기의 접근성 한계를 보완하고, 공원 이용객의 편의성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
개발 과제의 배경
한강공원과 같은 대규모 공원의 경우, 매점이나 자판기와 같은 편의시설이 입구나 특정 고정 구역에만 집중 배치되어 있는 '서비스 편중 현상'이 나타난다.[3] 이용객이 산책로 중심부나 광장에서 갈증을 느낄 경우, 수백 미터 이상의 거리를 이동해야 하는 '물리적 접근성 저하' 문제가 발생하며 이는 휴식의 흐름을 단절시키는 요인이 된다. 고정식 자판기를 추가 설치하는 방안은 부지 확보, 전기 배선 공사, 경관 훼손 및 유지 관리 비용 등의 현실적인 제약으로 인해 설치 대수를 무한정 늘리기 어렵다.
이러한 접근성 문제를 보완하기 위한 대안으로 배달 로봇이 도입되고 있다. 그러나 현재의 배달 로봇 시스템은 사용자가 미리 목적지를 지정하고 주문을 요청하면 해당 위치까지 물품을 전달하는 방식으로 운영된다.[4] 이러한 운영 방식은 공원과 같이 이용객의 이동이 지속적으로 발생하고 수요가 특정 위치에 고정되지 않는 환경에서는 효율적으로 작동하기 어렵다. 특히 산책이나 휴식을 위해 이동 중인 이용자의 수요를 포착하거나 대응하기에는 인터페이스와 운영 방식 측면에서 한계가 존재한다. 또한 주문 기반 운행은 로봇이 호출 지점과 목적지 사이를 반복적으로 이동해야 하므로 넓은 공원 환경에서는 서비스 대기 시간 증가와 운영 효율 저하로 이어질 가능성이 있다.
이러한 이유로 공원 보행자를 목적으로 하는 경우, 기존의 배달 로봇과 다른 메커니즘이 필요하다. 또한 야외에서도 저온의 음료를 제공할 수 있도록 냉장 자판기를 도입한다. 이를 통해 공원 이용자에 대한 서비스 편중 현상을 완화하여 공원 이용객의 편의를 제공하고자 한다.
개발 과제의 목표 및 내용
- 주행 경로 맵 생성
가장 처음 Simultaneous Localization and Mapping(SLAM)을 이용하여 LiDAR로부터 공원 내부에서 특징이 되는 정적 물체(특징점)를 기준으로 공원 내 주행 경로 맵을 제작한다. 그 후 주행 경로 맵에 대해서 현재 위치에서 존재하는 특징점을 활용하여 자판기의 현위치를 파악한다.
- 기본 장애물 감지 및 회피
LiDAR를 장착하여 장애물 유무를 실시간으로 확인하고, 장애물을 감지했을 경우 장애물을 회피할 수 있는 새로운 경로를 만든다. 특히 보행자가 많은 공원 환경을 고려하여 장애물과 안전 거리를 유지하면서 서행할 수 있도록 설계한다.
- 그늘 감지 및 활용
사용 기기의 과열을 방지하고자 그늘을 활용한다. 그늘을 발견하면 그늘에서 잠깐 정차하여 기기를 식히고 보행자로부터 구매를 유도한다.
- 냉장 자판기의 단열 기능 강화
냉장 자판기 외부에는 단열재를 부착하여 야외에서도 냉장 자판기가 과열되거나 냉장 자판기의 틈새로 냉기가 빠져나가는 것을 막는다. 냉장 자판기 내부에는 아이스팩을 두어 냉장 자판기 내부의 냉기를 오랫동안 유지시킨다. 따라서 효율적으로 음료를 저온 상태로 유지하는 것을 목표로 한다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
모바일 로봇 관련
1. 배달 로봇
- 개념: 배달 로봇은 실외 환경에서의 자율주행을 기반으로, GPS, LiDAR, 카메라, IMU 등의 다중 센서 융합을 통해 위치를 추정하고 경로를 생성하는 시스템이다. 동적 장애물이 많은 환경에서 안정적인 주행을 위해 딥러닝 기반 객체 인식과 실시간 경로 재계획 기술이 적용된다.
- 장점: GPS와 SLAM 기반의 global 및 local 위치 추정이 가능하다. 동적 장애물 환경에서 실시간 장애물 회피 및 경로 재계획이 가능하다. 다수 로봇 운영 시, 효율적인 업무 분패를 통한 시스템 확장성 확보하며 비정형 환경에서도 robust perception을 기반으로 주행 안정성을 유지한다.
- 단점: 보행자 밀집 환경, 복잡한 도로 구조에서 인지 및 주행 안정성이 저하된다. 날씨가 좋지 않을 경우 센서 성능 저하로 인한 오작동 발생률이 올라간다. 법이나 제도 및 보안 관련한 한계점이 존재한다.
- 특허조사 및 특허 전략 분석
내용
- 기술 로드맵
내용
시장상황에 대한 분석
- 경쟁제품 조사 비교
내용
- 마케팅 전략 제시
내용
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
내용
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
내용
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
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
관련사업비 내역서
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완료작품의 평가
내용
향후계획
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특허 출원 내용
내용
