이것좀사조
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 00000000..
영문 : 00000000..
과제 팀명
이것좀사조
지도교수
신동헌 교수님
개발기간
2019년 9월 ~ 2019년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 기계정보공학과 2013430018 박**(팀장)
서울시립대학교 기계정보공학과 2012430019 유**
서울시립대학교 기계정보공학과 2015430004 김**
서울시립대학교 기계정보공학과 2015430010 김**
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
기존에 청소노동자가 직접 끌고 다녀야 했던 청소카트에 자율 주행 기능, 자율 이동 기능, 무게 알림 기능, 그리고 청소카트를 스마트폰 어플리케이션으로 연결하는 기능을 융합해 적용하여 사용자에게 편리함을 제공하고자 한다. 이런 기능들을 통하여 기본 청소카트의 무게에 추가되는 부수적인 물품의 무게와 쓰레기들의 무게를 힘을 들이지 않고 이동시켜 청소 노동자들의 근로 여건을 개선하고자 한다. 이는 보통 고령의 여성이 많은 청소 노동자의 노동 환경을 개선시킬 수 있을 것이다. 또한 3개월의 개발 기간동안 청소카트의 기구적인 부분까지 설계를 하는 것은 어렵다고 판단하여, Yujin Robot 사의 kobuki 로봇 플랫폼을 사용할 것이다.
개발 과제의 배경 및 효과
'"(1) 배경"'
수원시 청소노동자 근무환경실태 및 개선방안 연구 결과에 따르면, 현재 사회에서 청소 노동자들의 평균 연령은 58.6세이고, 전체 청소 노동자의 약 70% 정도가 여성이다. 또한, 근무강도는 기본 근로 시간을 초과하는 주 44.3시간으로 조사되었다. 시중에서 판매중인 청소용 카트의 평균 무게는 15kg이고, 이에 청소용품들과 청소 중간에 쓰레기들을 더 수거하게 되면 그 무게가 상당하다. 이런 노동환경에서 청소 카트가 사용자가 원하는 방향으로 자율 주행하게 되면 상당한 노동 환경 개선 효과가 있을 것이다. 추가적으로 어플리케이션을 고령의 사용자가 쉽고 간편하게 이용하도록 만들고자 하였다.
"'(2) 기대 효과"'
본 개발을 통해 완성될 스마트 청소 카트 시스템은 사용자의 휴대전화를 통해서 원격으로 주행 기능 명령이 가능하여 청소 카트와 떨어져 있어도 원하는 위치로 이동시킬 수 있는 장점을 갖고 있다. 따라서 청소카트를 계속해서 이동시켜야 하는 넓은 건물을 청소하는 청소 노동자들에게 유용한 보조 장비로 사용될 것이다. 그리고 이동 시에 사람이나 새로운 물체등 장애물을 만났을 때에 그 물체를 카트가 스스로 피하여 원하는 위치로 이동할 수 있을 것이다. 또한, 쓰레기통의 무게가 일정 수치 이상이 되었을 때에 알려주는 시스템을 통해, 쓰레기를 비워야 할 타이밍에 대해 신경 쓰고 있지 않아도 즉시 처리가 가능하다.
개발 과제의 목표와 내용
(1) 개발 목표
본 개발의 목표는 스마트 청소 카트가 스스로 현재 위치를 파악하여 사용자가 원하는 위치로 이동하고, 스스로 자율주행하며 쓰레기통의 무게를 감지하여 쓰레기의 무게를 초과하였을 때 사용자에게 알려주는 시스템을 만드는 것이다. 사용자 친화적 인터페이스를 갖춘 스마트폰 어플리케이션과 연동하여 고령의 사용자가 위 시스템을 편리하게 이용할 수 있도록 한다. 실제 사양의 스마트 청소 카트를 만드는 것에는 한계가 있다고 판단하여, 본 개발 과제는 ‘스마트 청소 카트 시스템’을 설계하는 것으로 한다.
(2) 세부 개발 내용
(가) 시스템 개략도
(나) 필요한 기술 및 장치
- SLAM (Simultaneous Localization And Mapping)
이동로봇이 현재시간 동안 자신의 위치를 계측하면서 동시에 주변 환경의 지도를 작성하는 기술이다. 이 기술을 이용하여 청소 카트가 특정 지역(지정 공간)을 Mapping 할 수 있게 하고, 지도에서 자신의 위치를 파악할 수 있으며, 지도에서 지정한 특정 위치로 이동할 수 있게 하고자 한다.
-Machine to Machine (M2M) / Internet of Thing (IoT)
기계와 기계 사이의 통신. 사물 통신(M2M)은 기계, 센서, 컴퓨터 등 다양한 장치들이 유무선 통신 기술을 이용해 서로 정보를 교환하게 함으로써 개별 장치들의 기능이나 성능을 개선시켜 주고 개별 장치들이 제공하지 못했던 새로운 지능형 서비스를 제공한다. 사물 통신의 개념을 일반 사물이나 사람은 물론 공간, 프로세스 등 세상에 존재하는 유무형의 객체로 확장한 것이 사물 인터넷이다. 이번 프로젝트에서는 센서와 라즈베리파이 간에 서로 정보를 교환하게 하고 어플리케이션을 통해 사용자가 스마트 청소 카트를 제어함으로써 구현하고자 한다. 어플리케이션을 통해 기본적인 위치 지정부터, 쓰레기 무게 초과 시에 알림을 받을 수 있다.
-라이다(Lidar) 센서
라이다는 레이저 펄스를 발사하고, 그 빛이 주위의 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 것을 받아 물체까지의 거리 등을 측정함으로써 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치이다. SLAM을 활용할 때 센싱해주는 역할로 사용하고자 한다.
-로드셀 센서
로드셀 센서를 이용하여 쓰레기의 무게가 일정 수준을 초과하면 사용자에게 알려주어 쓰레기통을 비울 수 있도록 하여 사용자에게 편의성을 제공하고자 한다.
-3D 프린팅
3D 프린팅은 3차원 공간 안에 실제 사물을 인쇄하는 기술이다. 실제 크기의 청소 카트를 만드는 것은 아니지만 실제 모델이 제작되었을 때 대략적 모습을 보여주기 위해 3D 프린팅을 이용하여 청소 카트를 설계하고자 한다.
관련 기술의 현황
State of art
(1)Exyn Technologies의 드론
소형 기체에 3차원 라이다를 탑재해 실시간 SLAM을 하여 지하 동굴 등에서 자율 비행하며 데이터를 획득하는 드론이다.
(2) M1
네이버 랩스에서 개발한 M1에는 크게 real-time 2D SLAM (simultaneous localization and mapping) 기술, 실내 자율 주행 기술, photo-realistic indoor 3D map generation 기술이 적용되어 있다. 코엑스나 IFC 몰과 같은 초대형 건축물 내부의 목적지로 안내하는 길 찾기 서비스가 가능하다. 실제로 많은 방문객들이 원하는 서비스이다.
(3) 샤오미 로봇청소기
샤오미 로봇 청소기 LSD 센서를 통해 측정된 데이터를 기반으로 로봇청소기가 어떤 곳을 청소했고 앞으로 남아있는 구간이 어디인지 실시간으로 위치를 확인하는 슬램 기술을 통해 자율주행을 매핑한다.
LSD는 레이저 거리 센서를 의미한다.
기술 로드맵
내용
특허조사
내용
특허전략
차별화 전략 : 기존의 특허 기술 1과 2의 장점 살리고 유저 어플리케이션을 제작하여 능동적으로 카트를 제어하는 새로운 시스템을 개발한다.
(1) 자율 주행 및 위치 저장 기능 라이더 센서를 활용하여 SLAM 알고리즘을 적용 하고, 360 방향의 위험요소를 감지할 것이다.
(2) RFID 방식으로 사용자 위치 추적 스마트폰이 RFID 송신의 역할을 할 것이다.
(3) 로드셀 센서를 사용해 편의 기능 제공 라즈베리파이에 로드셀 센서를 추가하여 적재용량 측정 하는 편의 기능을 제공할 것이다.
(4) 스마트폰을 통한 원격 제어 어플리케이션을 제작하여 능동적인 카트 제어를 하는 컨트롤 타워가 될 것이다.
관련 시장에 대한 분석
경쟁제품 조사 비교
내용
마케팅 전략
내용
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
내용
경제적 및 사회적 파급효과
내용
구성원 및 추진체계
내용
설계
설계사양
내용
개념설계안
내용
이론적 계산 및 시뮬레이션
내용
조립도
조립도
내용
조립순서
내용
부품도
내용
제어부 및 회로설계
내용
소프트웨어 설계
내용
자재소요서
내용
결과 및 평가
완료작품 소개
프로토타입 사진
내용
포스터
내용
특허출원번호 통지서
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개발사업비 내역서
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완료 작품의 평가
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향후평가
내용
부록
참고문헌 및 참고사이트
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관련특허
내용
소프트웨어 프로그램 소스
내용
