베리 해적단 - 자유분발(FootReeDom)

프로젝트 개요

프로젝트 요약

자유분발(FootReeDom)은 사용자가 발로 직접 높이와 각도를 조절하거나 앱에서 높이와 각도를 조절할 수 있어 의자에 앉은 상태에서 조작이 가능하다. 사용자가 원하는 자세는 저장하고 불러올 수 있어 간편한 조작 기능을 제공한다. 더하여, 프로필 기능을 통해 여러 사용자가 함께 사용할 수 있으며 개인의 취향에 맞는 자세를 저장할 수 있다.

프로젝트 배경 및 기대효과

• 배경

현대 사회는 컴퓨터 작업이나 공부, 업무 등을 위해 많은 시간을 의자에서 보낸다. 이에 따라 의자에 앉는 자세는 일상에서 중요한 요소가 되었으며 고정된 자세나 불편한 자세로 의자에 앉는 것이 건강에 미치는 영향을 확인하는 연구가 진행되었다. 대표적으로 의자에 앉는 높이와 발의 각도가 다리 부종에 미치는 영향을 확인한 연구[1], 고정된 자세를 오랜 시간 유지하면 심부 정맥 혈전증을 야기하며 높은 의자에 앉는 경우 다리를 꼬고 앉을 가능성이 높아지는 사실을 확인한 연구[2], 다리를 꼬고 앉는 시간이 길어질수록 어깨경사, 골반 외측 경사와 같은 문제를 유발할 수 있음을 확인한 연구[3]가 있다. 따라서 주기적으로 자세를 바꿀 수 있으며 개개인에 적합한 자세를 유도할 수 있는 발 받침대를 제안한다.

• 기대 효과

자유도가 높은 발 받침대를 활용하면 고정된 자세와 불편한 자세로 인해 발생하는 심부 정맥 혈전증과 다리 부종을 예방할 수 있다. 또한 발 받침대를 사용했을 때 의자의 등받이 사용과 바른 자세를 유도한다는 연구 결과[4]를 참고하면 다리를 꼬고 앉아 생기는 어깨 경사나 골반의 외측 경사 문제를 예방하는 효과를 기대할 수 있다. 시제품과의 차이점으로 발 받침대의 유연한 높이 조절이 가능하다는 점과 앱을 통해 높이 및 각도를 조절할 수 있다는 점, 사용자가 앱을 통해 원하는 자세를 간단하게 사용할 수 있다는 점이 있다. 이를 통해 신체의 건강뿐만 아니라 사용자의 편의성까지 개선할 수 있을 것으로 기대한다.

프로젝트 목표

목적 계통도

• 편의성

(1) 직관성

자세 조절이 불가능하거나, 자세 조절이 가능하더라도 이를 위해 사용자가 불편한 자세를 취해야 하는 기존의 발 받침대와 달리 어플리케이션과 발을 통한 조작으로 손쉽게 발 받침대의 자세를 조절할 수 있다. 어플리케이션을 통한 조작으로 사용자는 수치를 입력하여 발 받침대의 높이와 각도를 조절할 수 있으며, 발을 통한 조작으로 사용자는 발 받침대에 약간의 힘을 가해 발 받침대의 높이와 각도를 조절할 수 있다. 이를 통해 사용자는 자신에게 가장 편안하고, 건강에 좋은 자세를 손쉽게 찾고 설정할 수 있다.

(2) 조작성

사용자가 마음에 들어하는 자세를 저장하는 기능을 제공하여 사용자가 이전에 만족했던 자세를 찾기 위해 쏟는 노력을 줄일 수 있으며, 저장한 자세를 발 받침대에 바로 적용할 수 있어 사용자에게 최적화된 조작이 가능하다.

• 기능성

(1) 정확성

본 프로젝트에서 제작하는 발 받침대는 한 쪽마다 두 개의 리니어 액추에이터가 사용되며 각각의 리니어 액추에이터는 발 받침대의 높이, 각도를 제어한다. 안드로이드 앱으로 발 받침대의 높이와 각도를 조절하는 경우 발 받침대의 높이 제어를 보조하기 위해 초음파센서, 각도 제어를 보조하기 위해 로터리 가변저항이 사용된다. 각각의 센서에서 얻는 값을 피드백으로 하여 제어가 이루어지며 이를 통해 사용자가 설정한 높이, 각도와 실제 발 받침대의 높이, 각도 사이의 오차를 최소화한다.

(2) 반응성

발로 직접 발 받침대의 높이와 각도를 조절하는 경우 사용자의 의도를 파악하기 위해 발판에 위치한 압력센서가 사용된다. 전방 압력센서와 후방 압력센서 측정값의 절대적인 크기와 차이값을 통해 사용자의 의도를 도출한다. 이에 따라 발 받침대의 높이와 각도가 조절되며 적절한 임계값을 통해 사용자의 의도에 맞게 높이 또는 각도를 조절한다.

• 안정성

(1) 구조안정성

모든 하드웨어 모듈이 쉽게 분리될 수 있도록 설계되어 있어, 부품 고장 발생 시 신속한 대처가 가능하게 해야 한다. 또한 디스펜서를 간단히 분리할 수 있어 정기적인 세척과 칵테일 재료 보충이 용이해야 한다.

(2) 유지보수성

사용자는 제조 가능한 칵테일 목록을 확인하고, 원할 경우 해당 칵테일의 상세 정보와 이미지를 볼 수 있다. 칵테일 추천은 대부분의 사용자에게 익숙한 채팅 시스템을 활용한다. 또한, 커스텀 시에는 +, - 버튼으로 재료를 간단하고 직관적으로 조절할 수 있어 스마트 바텐더의 각 기능을 쉽게 제어할 수 있다.

• 경제성

(1) 재료비

모든 하드웨어 모듈이 쉽게 분리될 수 있도록 설계되어 있어, 부품 고장 발생 시 신속한 대처가 가능하게 해야 한다. 또한 디스펜서를 간단히 분리할 수 있어 정기적인 세척과 칵테일 재료 보충이 용이해야 한다.

동작 시나리오

동작 시나리오

시스템 개략도

• 시스템 개요도

시스템 개요도

팀원 역할 분담

팀원	역할
고강민	하드웨어 제작, 하드웨어 분석
이태겸	센서 모듈 구현, 구동 모듈 구현, 센서-구동 모듈 통합
이태훈	앱-라즈베리파이 통신 구현, 앱 UI 구현
최강현	배선 구축, 하드웨어 분석, 일정 관리
최규환	앱-라즈베리파이 통신 구현, 배선 구축
전 원	시스템 통합

평가 항목

평가항목 및 결과

평가 항목	평가 방법	개발 목표치	중요도	실험 횟수	실재 개발치	목표 달성률(%)
높이 제어 정확성	임의의 높이로 제어 후 높이 오차 측정	<1.1cm	30%	18회	평균 0.65cm	100%
각도 제어 정확성	임의의 각도로 제어 후 각도 오차 측정	<2°	30%	18회	평균 0.87°	100%
응답시간	발로 조절 시 조작에 따른 응답 시간 측정	<400ms	30%	10회	평균 100ms	100%
무게	전체 무게 측정	<8kg	5%	-	7.6kg	100%
소음	액추에이터와 1m 거리에서 dB 측정	<50dB	5%	5회	평균 59dB	82%

만족도 조사 결과

만족도 조사 결과

결과

발표 포스터

발표 포스터