나 좀 쉬차

MIE capstone
Mie201908 (토론 | 기여)님의 2019년 12월 19일 (목) 08:30 판 (완료 작품의 평가)
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프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : '맞춤형 바운서'

영문 : 'Customized Bouncer'

과제 팀명

나 좀 쉬차

지도교수

이0일 교수님

개발기간

2019년 9월 ~ 2019년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 20144300** 안*성(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 20144300** 정*용

서울시립대학교 기계정보공학과 20144300** 임*빈

서울시립대학교 기계정보공학과 20144300** 김*범


서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

바운서의 속도와 움직임을 단순히 한 가지만 실행시키는 것이 아니라 사용자가 입력한 대로 여러 움직임을 구현할 수 있도록 설계한다. 맞춤형 바운서 제작을 위해 구동부의 기어 설계, 아두이노 센서를 이용한 제어프로그램 설정, 프레임 제작 등을 직접 본 개발에서 실시할 것이다. 사용자가 원하는 속도로 바뀌는 자동형 바운서가 기존에 없으므로 이를 본 프로젝트의 주된 차별화된 점으로 선정해 하나의 청구항으로 특허를 신청할 계획이다. 또한 이렇게 제작된 바운서가 시중에 판매될 정도로 기술의 완성도를 높여볼 생각이다.

개발 과제의 배경 및 효과

- 개발과제의 배경
출산율이 지속적으로 감소하는 가운데 국내 육아용품 시장규모는 해를 거듭할수록 꾸준히 증가세를 보이고 있다. 관련 업계 등에 따르면 2009년 1조2000억원이던 관련 시장규모는 2017년 2조4000억원으로 7년 새 두 배 가량 성장했다. 이유를 조사해본 결과, 자녀 한 명을 갖는 가정이 증가하고 있으며 자녀를 위해 아기 전용 놀이용품에 아낌없이 투자하는 일명 ‘VIB(Very Important Baby)’족들이 늘어남에 따라 관련 시장이 커지는 것으로 나타났다. 이를 통해 바운서 산업의 전망도 밝을 것이라 여겨지며, 기술적으로도 더 발전할 여지가 많은 제품이다.
기존의 바운서 사용 시 구매자들에게 생기는 불편한 점을 조사해본 결과, 자동형 바운서가 제공하는 움직임이 아이와 맞지 않다는 사례를 찾을 수 있었다. 이러한 점에서 착안하여 본 개발은 사용자가 원하는 속도와 움직임을 바운서가 제공하도록 구현하려 해본다. 또한 시중에 출시된 바운서들은 야외에서 사용하는 것에 어려움이 있다. 이것을 해결하기 위해 바운서를 유모차와 탈·부착 가능하게 설계하여 어느 장소에서나 사용할 수 있도록 만들 것이다.
- 개발과제의 효과
우선 바운서의 가장 큰 효과는 아기에게 편안함을 제공하는 것이다. 주로 아기를 재울 때 또는 육아담당자가 볼 일이 있을 때, 아기를 돌보는 용도로 쓰인다. 아기가 편안함을 느끼는 바운서의 진동속도는 아기마다 제각각 다른데, 맞춤형으로 속도를 제공함으로써 아기는 더 큰 편안함을 느낄 수 있다. 특히 아기는 부모의 심장박동과 유사한 운동으로 뇌 발달이 촉진된다. 요약해보면 맞춤형 바운서의 주된 장점은 타 바운서와 비교했을 때 더 큰 안정감을 주어 수면에 도움을 준다.
보호자의 스트레스에 대한 연구 결과, 유모차를 동반한 외출에서 보호자의 스트레스 호소가 증가한다는 논문이 있다. 본 개발에서는 유모차와 탈·부착이 가능하도록 바운서를 설계할 예정이며 이를 통해 야외에서도 바운서를 이용해 아기를 더 효과적으로 진정시켜 보호자의 스트레스 호소를 감소시킬 것이라 기대된다.

개발 과제의 목표와 내용

- 개발과제 목표
본 개발 과제의 기능적인 부분의 목표는 맞춤형 바운서의 장점을 최대한 살리기 위해 사용자가 입력한 속도와 움직임을 최소한의 오차로 바운서가 운동하도록 설계하는 것이다. 바운서는 아기를 대상으로 하는 제품으로 안전에 관한 부분 역시 중점을 둬야 한다. 따라서 바운서 설계 시 구조적으로 문제가 없는지 확인하며 외부의 충격과 아기의 하중으로부터 안전하도록 최적 설계 및 내구성이 강한 프레임을 활용할 예정이다. 추가적으로 바운서 사용의 편의성을 위해 유모차와 탈·부착이 가능하도록 하고, 내장형 스피커를 장착해 아기와 보호자가 더 편리함을 얻도록 설계하는 것을 목표로 한다.
- 개발과제 내용
바운서구동과정.jpg
위 그림은 맞춤형 바운서가 작동하는 과정을 간략히 나타낸 것이다. 첫 번째 과정은 사용자가 스마트폰을 통해 속도와 움직임을 조절하는 과정으로 이는 스마트폰에 내재된 자이로 센서를 통해 측정한다. 그 다음, 측정된 데이터를 바운서에 전송하는데 이 때 데이터를 기반으로 바운서의 움직임을 구현해주는 아두이노가 해당 데이터를 받는다. 전송 방법은 블루투스를 선택할 예정이다. 아두이노를 통해 스마트폰으로 측정된 움직임을 바운서가 최대한 유사하게 구현할 수 있도록 알맞은 변환방법을 설정한다.
2가지기능이추가된바운서.jpg
위 그림은 유모차와 탈·부착 가능하고, 내장스피커가 포함된 바운서를 나타낸 것이다. 앞서 언급한 바와 같이 바운서를 실외에서도 사용할 수 있도록 설계하며 내장스피커를 통해 엄마의 심장박동 소리를 들을 수 있게 기능을 추가할 예정이다.

관련 기술의 현황

State of art

1. 자이로 센서
자이로(gyro)는 라틴어로 ‘회전하는 것’이라는 뜻으로, 회전하는 물체의 회전각을 센서를 통해 감지한다는 의미에서 자이로 센서라고 불리게 되었다.
원리
자이로 센서의 원리는 회전하는 팽이와 유사하다. 팽이가 회전할 때 회전축은 항상 지면과 수직방향이다. 자이로 센서 또한 회전 시 일정하게 유지되는 축이 존재하여, 물체의 기울기를 측정할 수 있다.
자이로 센서는 물체의 각속도의 값을 이용하는 센서다. 각속도는 물체가 회전 운동할 때 생기는 코리올리 힘(Coriolis Force)을 전기적 신호로 변환하여 계산할 수 있다. 여기서 코리올리 힘이란 운동하는 물체의 속도에 비례하며 운동방향에 수직인 힘을 의미한다.
자이로센서.jpg
※ 자이로 센서는 회전하는 물체의 회전각과 기울기 등을 알 수 있기 때문에 가속도나 충격의 세기를 측정하는 ‘가속도 센서’와 함께 사용되어 동작 인식을 효과적으로 할 수 있다.
자이로센서를 활용한 제품들
자이로센서를 활용한 제품들.jpg
전망
자이로 센서는 다양한 분야에 도움을 주고 있지만, 특정 주파수 소음에 영향을 받는다는 취약점도 존재한다. 이를 이용하여 국내 연구진이 자이로 센서를 사용하는 드론을 무력화시키는 기술을 2015년에 개발했다. 물론 외부로부터의 드론 공격을 방어할 수 있다는 긍정적인 요소도 존재하지만, 이 부분에 대해서 확실한 논의가 이뤄져야 한다.
산업통상자원부 전망에 따르면 세계 센서 시장은 2012년 796억 달러 규모에서부터 2020년 1,417억 달러까지 성장할 것이라고 한다. 자이로 센서 또한 최신 IT 기기에 광범위하게 사용되는 경우 기술이기 때문에 지속적인 관심을 받을 것으로 예상된다. (출처: LG CNS 블로그)
2. IOT
사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술이다. 즉, 무선 통신을 통해 각종 사물을 연결하는 기술을 의미한다. 사물인터넷(Internet of Things)은 단어의 뜻 그대로 ‘사물 들(Things)’이 ‘서로 연결된(Internet) 것‘ 혹은 사물들로 구성된 인터넷이다.
GSM 협회는 IoT와 5G, 인공지능(AI)을 미래를 주도할 3대 기술로 제시했다. IoT는 5G, AI와 결합할 때 지능형 인프라로서 가치가 극대화된다.

기술 로드맵

기술 로드맵.jpg

특허조사

특허조사.jpg

특허전략

1. 맞춤형 속도
아두이노를 이용하여 사용자가 원하는 속도로 설정 가능하게 하는 것이 3가지의 특허전략 중 가장 차별화된 특허전략이다. 기존 특허들을 확인한 결과, 인공지능을 이용한 바운서가 아기의 울음소리에 따라 속도가 달리진다는 점에서 유사하다. 하지만 이는 사용자가 직접 속도를 설정할 수 없으며, 바운서에 내장된 시스템에 의해서만 속도가 변동된다는 점이 다르다. 따라서 사용자가 직접 원하는 속도를 맞출 수 있도록 아두이노를 정밀하게 제어하는 것을 목표로 한다.
2. 고효율 최적설계
바운서가 아기의 하중을 잘 버틸 수 있도록 설계하는 것은 매우 중요하다. 하지만 바운서의 이용대상을 고려하면 경량화 하는 것 또한 중요한 부분이다. 따라서 같은 하중을 버티더라도 바운서의 총 무게를 줄일 수 있도록 설계하는 것이 고효율 최적설계 전략의 목표이다. 오랜 기간 수많은 운동에 의한 피로하중은 ANSYS를 이용해 분석하여 최소 5년간 이상이 없도록 한다.
3. 유모차와 탈·부착
시중에 나와 있는 바운서들은 야외에서 사용하는데 다소 제약이 있다. 바운서를 경량화시켜 유모차와 탈·부착이 가능하면 실외에서도 이용할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 유모차와 탈·부착 가능하도록 바운서를 만드는 것을 하나의 청구항으로 작성할 예정이다.

관련 시장에 대한 분석

경쟁제품 조사 비교

경쟁제품 조사.jpg

마케팅 전략

1. 단순히 한정된 움직임을 정해진 속도로 움직이는 것과 달리 사용자가 직접 속도를 제어 할 수 있다는 점을 홍보한다.
2. 바운서의 내구성이 강하면서 무게도 가볍다는 점을 홍보한다.
3. 시중에 출시된 바운서와 비교하여 가격이 비교적 저렴하다는 점을 홍보한다.
4. 유모차와 탈·부착이 가능해 야외에서도 사용 가능하다는 점을 홍보한다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

1. 맞춤형: 바운서의 속도, 높이를 육아 담당자의 데이터를 기반으로 구현하여 맞춤형으로 바운서를 이용할 수 있다.
2. 경량화: 바운서를 경량화하여 이동에 불편함이 없다.
3. 편리성: 유모차와 탈·부착이 가능하여 사용자에게 편리함을 제공한다.

경제적 및 사회적 파급효과

1. 경제적 파급효과
- 바운서와 유모차를 결합함으로써 따로 구매할 필요가 없으므로 소비자의 금전적 부담을 줄일 수 있다.
- 맞춤형 바운서를 제공함으로써 바운서의 움직임이 아기에게 적합한지 고민할 필요가 없다. (구매 후 바운서의 움직임이 아이에게 맞지 않아 재구매하는 경우가 줄어듦)
2. 사회적 파급효과
- 대부분의 바운서가 수입제품인 기존 시장에서 국산 제품을 제공하여 바운서의 내수시장을 활성화 할 수 있을 것이라 기대된다.
- 기존 바운서가 주로 실내에서 사용되는 것과 달리 외출 시에도 사용할 수 있도록 구현하여 아기를 실외에서도 쉽게 안정시킬 수 있을 것이라 기대된다. (외출 시 육아 담당자의 스트레스 감소)

구성원 및 추진체계

구성원 및 추진체게1.jpg

설계

설계사양

1. 제품 필요사항
(1) 구동부가 무게(40kg, 안전계수 : 2.5)를 견뎌야 함 (D)
- 바운서의 구조상 구동부는 아랫부분에 위치해 있고, 아기는 위에서 하중을 가하기 때문에 구동부는 이를 잘 버텨야한다. 즉, 아기와 프레임의 무게를 더한 후 안전계수를 곱한 값만큼 구동부가 버틸 수 있도록 설계해야 한다. 이에 적합한 안전계수를 5라 가정하면 약 (10kg + 15kg)*5 = 125kg을 견딜 수 있어야 한다.
(2) 스마트폰의 정보가 정확히 바운서로 전달되어야 함 (D)
- 사용자가 스마트폰의 모션을 통해 속도를 조절하게 되는데 자이로센서가 이를 측정하여 블루투스 방식으로 바운서에 전달한다.
(3) 움직임을 정확하게 구현(위치오차 ≤ 5cm) (D)
- 맞춤형 바운서의 장점을 살리기 위해서는 사용자가 원하는 움직임과 실제 바운서의 움직임에 차이가 거의 없어야 한다. 하지만 바운서의 운동은 2축만을 이용해서 구현할 계획이기 때문에 사용자의 모션을 오차 없이 옮기는 것은 불가능하다. 따라서 오차를 최대한 줄이기 위해 기어 계산 및 설계를 정밀하게 하여 위치 오차가 5cm가 넘지 않도록 구현한다.
(4) 피로 수명이 이상이어야 함(단위 : 번) (D)
- 바운서는 약 2초당 1번 왕복운동을 하고, 최소 1~2년을 사용한다고 가정하면 반복되는 움직임으로 인해 비교적 큰 피로하중이 가해진다. 설계할 때 피로하중을 여유 있게 버틸 수 있도록 바운서의 왕복운동 횟수를 넉넉하게 측정하였다. 즉, 하루에 5시간씩 5년을 사용한다고 가정하면 약 번의 왕복운동을 하게 되는데 이를 버틸 수 있도록 설계한 후 ANSYS 프로그램으로 분석해 본다.
(5) 날카로운 부분이 없어야 함(어린이제품 공통 안전기준) (D)
- 바운서는 영유아부터 약 3세까지의 아기들을 대상으로 제작하므로 어린이제품 안전기준에 부합해야 한다. 이를 확인한 결과 바운서에 특별히 해당되는 안전기준은 없었으며 공통 안전기준은 준수하여 설계한다. (날카로운 부분이 없어야 함)
2. 제품 희망사항
(1) 소음이 크지 않아야 함(60dB 이하) (W-상)
- 바운서의 용도는 아기를 달래주는 것이기 때문에 소음이 크게 발생하면 오히려 방해가 된다. 따라서 최대 허용기준을 60dB로 선정하였고 이보다 큰 소음이 발생하지 않도록 설계한다.
(2) 가격이 저렴해야 함 (W-상)
- 현재 시중에 출시된 자동형 바운서의 경우 약 50 ~ 70만원 선에서 판매되고 있다. 따라서 본 개발에서는 이보다 비교적 저렴한 약 30만원에 판매될 수 있도록 비용절감을 목표로 한다.
(3) 유지 보수가 용이해야 함 (W-중)
- 기존의 바운서가 고장났을 때 사용자들이 어떻게 수리하는지 조사해본 결과, 대부분의 사용자들이 회사에 A/S를 맡기고, 소수의 사용자만이 직접 수리하는 것으로 나타났다. 무상 A/S인 경우도 있지만, 회사에 A/S를 맡기면 그 기간 동안 바운서를 이용하지 못하는 불편함이 발생한다. 따라서 본 개발은 사용자가 직접 수리할 수 있도록 간단하게 설계하는 것을 목표로 한다.
(4) 바운서 각도가 27˚이어야 함 (W-중)
- 아기가 태어나기 전 엄마의 뱃속에 있을 때 약 27˚의 기울기로 누워있으며, 이 때 가장 편안함을 느낀다고 한다. 따라서 바운서의 눕는 부분을 27˚로 설계하여 아이가 편안함을 느낄 수 있도록 설계한다.
(5) 시트의 섬유 부분이 탈·부착 가능해야함 (W-하)


개념설계안

개념 설계안.jpg
- 구동부의 제작은 여러 회사들의 모델들을 참고하여 설계하였으며, 철 프레임 상·하단에 있는 바퀴는 마찰을 줄여주고, 소음을 감소시키는 역할을 한다. 웜휠 측면에는 Cam이 붙어있는 것을 확인할 수 있는데 왕복운동의 속도를 정확하게 하기 위해서 알맞은 크기로 제작하였다. 또한 웜휠과 Cam사이에 베어링을 장착하였는데 이는 회전운동 시 마찰을 줄이기 위해 포함시켰다.
개념 설계안2.jpg
- 평기어&Bar를 이용한 바운서 측면에 Steel재질의 Bar 2세트와 용수철을 추가하는 방안을 최종설계안으로 선정하였다. 이 설계안은 다른 방안들에 비해 경제성, 동력 대비 효율성, 움직임 구현의 정확성 등에서 우수한 성능을 가졌다. 소음에 대해서는 2안과 비교시 덜 발생하고, 1안과 비교시 더 발생하지만 이는 기어박스 주변을 방음에 우수한 재질로 감싸는 방법으로 해결한다. 위의 CAD사진은 최종설계안의 모식도와 CAD모델링 형상이다.

이론적 계산 및 시뮬레이션

1. 이론적 계산
- 우선 구동부의 기어들을 돌리기 위한 모터의 동력을 계산해야한다. 계산방법은 구동부의 기어, 캠, bar 그리고 위에 설치된 판자의 직선운동에너지 및 회전운동에너지를 더한 후 이 값을 왕복운동을 1번하는 시간으로 나눌 것이다. 단위를 분석해보면 E(joule)/T(sec)는 P(watt)임을 알 수 있다.
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- 다음은 구동부의 운동에너지와 회전운동에너지를 구하기 위한 계산 과정이며 총 6개의 파트가 있고, 각 파트에 대한 질량, 관성모멘트, 속도, 각속도 등을 변수로 설정하였다.
이론적 계산2.jpg
(1) 동력 계산
- 다음은 각 파트에 대한 속도, 가속도를 구하는 과정이며 이를 통해 W(total)와 모터 동력을 구할 수 있다.
이론적 계산3.jpg
이론적 계산4.jpg
이론적 계산5.jpg
(2) 토크 및 힘 계산
- 왕복피스톤 기관에서의 회전력과 회전토크를 구하는 공식으로 구동부에 가해지는 토크와 힘을 계산할 수 있다. 아래 그림과 공식은 토크와 힘을 구하는 방법을 나타낸다.
이론적 계산6.jpg
2. 시뮬레이션
(1) Bar의 재질에 따른 안전계수
다음은 구동부 측면에 있는 x자 모양의 bar를 각각 플라스틱과 Steel로 제작한 경우, 안전계수의 값을 시뮬레이션한 결과이다.
시뮬레이션.jpg
좌측 시뮬레이션 결과를 보면 플라스틱 재질의 bar를 사용할 때, 안전계수가 가장 작은 부분은 0까지 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 이는 하중을 절대 버티지 못하는 것을 의미하므로 bar 재질을 Steel로 변경해보았다. 재질을 변경해서 시뮬레이션한 결과 bar부분의 안전계수는 15로 측정되어 bar의 안전계수 문제는 해결되었다. 하지만 기어축과 베어링이 주변에 안전계수가 약 3인 부분이 보인다. 동안전계수를 고려하여 최소안전계수가 6이 되도록 목표를 설정하였다. 다음 과정을 통해 이를 해결하고자 한다.
(2) 기어박스와 기어축 재질에 따른 안전계수
앞서 언급한 바와 같이 최소 안전계수가 6이 되도록 하기 위해 기어박스와 기어축의 재질을 변경하여 시뮬레이션 하였다. 기어박스와 기어축의 재질을 처음에는 Abs로 선정하였고, 외력에 더 잘 견디도록 하기 위해 멀티젯 프린팅 재질로 바꾸어 시뮬레이션 하였다.
시뮬레이션1.jpg
기어축과 베어링 주변의 안전계수가 낮은 것을 파악하여 기어박스와 기어축의 재질을 멀티젯 프린팅으로 변경하여 시뮬레이션 했다. 그 결과, 최소 안전계수가 목표인 6과 근접한 5.9가 측정되었다. 따라서 구동부의 모든 부품의 재질은 위와 동일하게 하도록 결정하였다.
(3) Deformation(변형) 시뮬레이션
위에서 안전계수 시뮬레이션을 통해 목표치 설정 및 재질 선정을 하였다면 이번에는 Deformation(변형)에 대해 시뮬레이션을 하여 바운서에 변형이 일어나는지 확인해본다.
시뮬레이션2.jpg
Deformation에 대해 시뮬레이션한 결과, 물질이 최대로 변형하는 위치는 기어 끝부분임을 알 수 있다. 또한 최대 변형 수치는 약 0.02mm이고, 나머지 부분은 0에 가까운 것을 확인할 수 있다. 이는 매우 작은 수치이므로 Deformation의 영향은 사실상 무시할 수 있다. 따라서 구동부의 설계와 재질은 위와 동일하게 하여 개발을 진행한다.

부품도

1. 상·하 움직임을 구현
부품도.png
- 다음은 바운서의 상·하 움직임을 구현하는데 필요한 부품들이다.
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- 기어박스 틀에 웜(2번)과 웜기어(1번)를 조립한 후 모터를 설치한다. 웜기어를 사용할 때 주된 장점은 큰 기어 비율을 얻을 수 있다는 점이다. 따라서 같은 동력을 전달하고자 할 때 베벨 기어나 헬러컬 기어를 사용하는 기계 장치에 비해 그 크기를 약 1/2로 줄일 수 있다. 또한 웜기어는 접촉에 의해 동력을 전달하기 때문에 다른 기어에 비해 소음이나 진동이 매우 적어 바운서에 사용되는데 적합하다.
- 웜기어의 단점으로는 접촉에 의해 동력을 전달하기 때문에 치면의 마찰손실 동력이 커서 동력 전달효율이 낮다. 이를 해결하기 위해 마찰을 최대한 줄일 수 있도록 기어의 잇 수, 모듈, 피치 값을 설정했다.
2. 전·후 움직임을 구현
부품도2345.jpg
- 다음은 바운서의 전·후 움직임을 구현하는데 필요한 부품들이다.
부품도3 1.jpg
부품도4 1.jpg
부품도5 1.jpg
- 1번 웜기어와 2번 웜의 재질은 Steel로 선정하였고, 2번 풀리와 3번 기어의 재질은 PVC 재질을 선정하였다. 조립순서는 3번 기어를 베어링 고정을 통해 전·후 기어박스에 고정시킨 후 순차적으로 1번 웜기어와 2번 웜과 풀리를 고정시키는 순이다.
- 3번 전·후 헬리컬기어와 연결된 베어링을 기어박스에 고정 시킨 형상은 다음과 같다.
부품도6 1.jpg

조립도

조립도

1. 조립도1
바운서의 상,하 움직임을 작동시키는 구동부의 조립도이다.
조립도 나좀쉬차 1.jpg
2. 조립도2
바운서의 전,후 움직임을 작동시키는 구동부의 조립도이다.
조립도 나좀쉬차 2.jpg

조립순서

1. 조립도1
1. 축이 포함된 웜휠에 베어링을 낀 후, 기어박스와 결합한다.
2. 웜기어를 장착하는 부분에 베어링을 먼저 낀 후, 웜기어와 풀리를 결합한다.
3. 모터를 설치한 후, 고무줄을 이용해 풀리와 결합한다.
4. Bar를 전·후 기어 연결부분에 설치해 조립도2와 연결한다.
2. 조립도2
1. 베어링을 웜기어·풀리에 낀 후, 기어박스 틀에 넣는다.
2. 웜휠을 기어박스 틀에 낀다.
3. 전·후 헬리컬기어를 웜휠과 맞닿도록 설치한다.
4. 모터를 설치한 후, 고무줄을 이용해 풀리와 결합한다.

제어부,회로 및 소프트 웨어 설계

- 사용자가 스마트폰을 통해 바운서의 움직임에 대한 정보를 설정하면 스마트폰 가속도 센서가 가속도 값을 측정한다. 바운서가 움직임을 최대한 유사하게 실행하려면 이 가속도 값을 오차를 최소화한 과정으로 위치 데이터로 변환해야한다. 이를 위해 구현하기 위한 방안으로 수치해석 기법중 하나인 3차 보간법을 선정했다. 3차 보간법은 다소 과정이 복잡할 수 있지만 오차를 최소화할 수 있는 방법이다. 따라서 본 조는 모터의 제어보드에 3차 보간 과정을 코딩하여 가속도 값을 위치 데이터로 변환한다. 과정을 요약해보면 다음과 같다.
제어부,회로 및 소프트 웨어 설계1.jpg
- 다음은 측정된 가속도를 바탕으로 최종 위치를 추정해가는 과정의 예시이다.
제어부,회로 및 소프트 웨어 설계2.jpg

자재소요서

자재소요서
자재소요서 나좀쉬차.jpg

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

프로토타입 나좀쉬차 1.jpg
◇ 전,후 좌,우 테스트 중
프로토타입 나좀쉬차 2.jpg
◇ 최종 프로토타입 1
프로토타입 나좀쉬차 3.jpg
◇ 최종 프로토타입 2

포스터

포스터 나좀쉬차 1.png

특허출원번호 통지서

특허 나좀쉬차 1.jpg

개발사업비 내역서

개발사업비 나좀쉬차 1.jpg

완료 작품의 평가

작품의평가 나좀쉬차 2.jpg
- 위의 평가표에 따라 100점 만점 중 70점을 달성하였다.

향후평가

- 바운서 제품이 영국 소비자들이 뽑은 유아용품 TOP 10에 선정되는 등 바운서의 시장 규모가 증가하고 있다. 또한 육아용품 시장에서 고객의 안전과 편의성을 고려한 고가 제품 선호도가 상승하고 있다. 이러한 경향을 봤을 때 이미 정해져 있는 모션을 취하는 타 제품들과 달리 맞춤형 모션과 속도를 제공하는 맞춤형 바운서는 시장 규모가 증가하고 있는 바운서 시장에서 좋은 위치를 선점할 수 있을 것으로 전망된다.
- 프로토 타입 제작에 있어서 예산 그리고 시간의 제약으로 인해 많은 주요 부품들을 3D 프린터를 이용하여 제작하였다. 그렇기 때문에 3D 프린터가 사용하는 ABS물질 자체적인 강성 등과 같은 특성이 바운서가 필요로 하는 부품의 특성보다 현저히 떨어진다는 문제점이 있었다. 그리고 3D 프린터가 층을 겹쳐서 프린팅하는 방식에 의해 특정 방향의 힘에 약하다 보니 만들어진 프로토 타입의 내구성이 우리가 상정했던 기존의 내구성보다 약하다는 문제점이 있었고, 부품이 스프링의 힘을 버티지 못할 우려가 있어 기존의 계획과 달리 스프링을 장착하지 못하였다. 하지만 본 제품을 만들 때는 시간적, 금전적 여유가 있다는 가정 하에 가격이 싸고 내구성이 강한 제품을 만들 수 있을 것이고 스프링 또한 장착하여 바운서의 효율을 높일 수 있을 것이다.

부록

참고문헌 및 참고사이트

◇ 관련 기술 참고자료
(IoT)
(IoT)
(자이로스코프)
◇ 경쟁제품 관련 참고자료
(네무리라 오토 스윙)
(4moms – 스마트 바운서)
(뉴나 리프 바운서)


관련특허

◇ 관련특허
(인공지능 및 미세 진동을 통한 영유아 컴포트 시스템 및 그 제어방법)
(바운서용 진동 장치)