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2020년 6월 27일 (토) 09:00 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 신소재종합설계 영문 :

과제 팀명

1조 NASA

지도교수

정재필 교수님

개발기간

2020년 3월 ~ 2020년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20154500** 최*길(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20154500** 김*훈

서울시립대학교 신소재공학과 20154500** 이*용

서울시립대학교 신소재공학과 20164500** 오*선

서울시립대학교 신소재공학과 20174500** 임*현

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ 본 과제를 통하여 개발하려는 장치는 보행기의 전복방지와 및 장애물과의 충돌 방지에 관한 것으로, 실내에서 보호자의 관찰이 없을 때 발생하는 사고 가능성을 미리 인식하고 브레이크를 가동시켜 충돌 및 전복을 사전에 차단한다.

◇ 초음파 센서와 적외선 센서가 기준이 되는 장애물과의 일정 속도와 일정 거리를 초과함을 인식하면, 아두이노 프로그램을 가동시켜 브레이크를 작동하게 한다.

◇ 해당 개발 과제의 장치는 보행기의 하부에 부착된 적외선 센서와 초음파 센서, 기준 속도와 거리를 감지하는 아두이노 장치, 아두이노 키트의 명령을 받아 제어를 시행하는 브레이크 장치, 브레이크 작동 후 보호자에게 위험을 알리는 알림 장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

◇ 아두이노 센서를 이용하여 보호자가 보행기 전복, 충돌 가능성을 인식하지 못하여도 본 제품이 작동되게 하여 사고를 미연에 방지하며, 영ㆍ유아에게 영향이 가장 적게 미치는 속도와 거리를 실험적으로 계산해 급제동의 영향을 최소화할 수 있다.

◇ 장애물 인식 및 충돌 가능성 인지가 어려운 영ㆍ유아가 보행기를 탑승한 상황에서, 보호자의 주의가 없을 경우 발생하는 사고 가능성을 차단함으로써, 외부 충격에 취약한 영ㆍ유아를 보호하는 효과를 기대할 수 있다.

개발 과제의 배경

◇ 학술지 소아과학(Pediatrics)에 실린 연구에 따르면 1990년부터 2014년 사이 23만 명에 달하는 15개월 미만 유아가 보행기와 관련한 골절, 뇌진탕 등으로 응급실 신세를 졌다는 자료가 존재한다. 보행기는 아직 걷지 못하는 아기들을 위해 고안됐으나, 바퀴가 달린 보행기를 제대로 조정할 능력이 없는 아기들은 뜻하지 않게 차도로 뛰어들거나 계단에서 구르는 사고를 당하기 쉽다.

◇ 클리블랜드의 웨스턴 리저브 대학교 소아 응급학 제리 로즈 교수는 “보행기에 탄 아기들은 평소에 혼자 힘으로는 접근하기 힘든 곳까지 이동하기 쉽다”며 “수영장, 부엌에 갔다가 물에 빠지거나 화상을 입는 경우도 적지 않다”고 말했다.

◇ 강병철(소아청소년과 전문의, 꿈꿀자유 서울의학서적 대표)는 “모든보행기를 이용한 아이의 약 절반 정도가 턱진 곳에서 넘어지거나 보행기에서 떨어지는 사고를 당한다. 보행기 때문에 다치는 아이들 10명 중 1명에서 두개골 골절이 발생한다.”라고 밝혔다.

◇ 기존에는 보행기의 전복사고를 막기위하여 “스토퍼”를 구비하여 사고가 발생했을 때 마찰력을 이용해 제동하고자 했다. 그러나 스토퍼의 경우, 빠른 속도로 보행기가 움직이는 상황에는 스토퍼로 위험 상황을 극복하는 것에 문제가 발생한다. 또한, 바닥 방향의 장애물만을 대비해 벽, 책장 등에 부딪혀 물체가 추락하는 위험이 발생할 때를 극복할 수 없다. 전방 장애물의 인지를 하지 못하는 유아는 벽, TV 등에 충돌할 가능성이 존재한다. 높은 천장에 위치한 물건들이 낙하할 가능성이 존재한다. 낙하사고가 유아에게 발생했을 경우 2차 충돌을 유발해 추가적인 안전 문제가 발생할 수 있다.

◇ 본 과제를 통해 보행기의 전복과 충돌 사전 예방을 목적으로 하는 센서형 자동 제어식 보행기를 제작함으로써 얻는 효과는 다음과 같다. 첫 번째로, 보호자가 주의를 줄 수 없는 상황에서도 보행기 사용이 가능하다. 두 번째로는, 보행기가 제동하는 과정에서 발생하는 흔들림을 최소화해, 유아에게 주는 영향을 최소화할 수 있다. 세 번째로는, 보행기 전복뿐 아니라, 벽과의 충돌과정에서 발생하는 2차 사고를 방지할 수 있다. 네 번째로, 보행기를 사용하는 유아에게 필수적으로 주의를 가지지 않아도 되므로, 보호자의 여유시간을 가질 수 있도록 하여 삶의 질을 향상시킬 수 있다. 다섯 번째로, 자동제어를 통한 안전한 보행기를 이용한 육아로 유아의 주변에 대한 호기심과 스트레스를 해소할 수 있다.

개발 과제의 목표 및 내용

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

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 ====개발 과제의 배경====
-내용
+◇ 학술지 소아과학(Pediatrics)에 실린 연구에 따르면 1990년부터 2014년 사이 23만 명에 달하는 15개월 미만 유아가 보행기와 관련한 골절, 뇌진탕 등으로 응급실 신세를 졌다는 자료가 존재한다. 보행기는 아직 걷지 못하는 아기들을 위해 고안됐으나, 바퀴가 달린 보행기를 제대로 조정할 능력이 없는 아기들은 뜻하지 않게 차도로 뛰어들거나 계단에서 구르는 사고를 당하기 쉽다.
+◇ 클리블랜드의 웨스턴 리저브 대학교 소아 응급학 제리 로즈 교수는 “보행기에 탄 아기들은 평소에 혼자 힘으로는 접근하기 힘든 곳까지 이동하기 쉽다”며 “수영장, 부엌에 갔다가 물에 빠지거나 화상을 입는 경우도 적지 않다”고 말했다.
+◇ 강병철(소아청소년과 전문의, 꿈꿀자유 서울의학서적 대표)는 “모든보행기를 이용한 아이의 약 절반 정도가 턱진 곳에서 넘어지거나 보행기에서 떨어지는 사고를 당한다. 보행기 때문에 다치는 아이들 10명 중 1명에서 두개골 골절이 발생한다.”라고 밝혔다.
+◇ 기존에는 보행기의 전복사고를 막기위하여 “스토퍼”를 구비하여 사고가 발생했을 때 마찰력을 이용해 제동하고자 했다. 그러나 스토퍼의 경우, 빠른 속도로 보행기가 움직이는 상황에는 스토퍼로 위험 상황을 극복하는 것에 문제가 발생한다. 또한, 바닥 방향의 장애물만을 대비해 벽, 책장 등에 부딪혀 물체가 추락하는 위험이 발생할 때를 극복할 수 없다. 전방 장애물의 인지를 하지 못하는 유아는 벽, TV 등에 충돌할 가능성이 존재한다. 높은 천장에 위치한 물건들이 낙하할 가능성이 존재한다. 낙하사고가 유아에게 발생했을 경우 2차 충돌을 유발해 추가적인 안전 문제가 발생할 수 있다.
+◇ 본 과제를 통해 보행기의 전복과 충돌 사전 예방을 목적으로 하는 센서형 자동 제어식 보행기를 제작함으로써 얻는 효과는 다음과 같다. 첫 번째로, 보호자가 주의를 줄 수 없는 상황에서도 보행기 사용이 가능하다. 두 번째로는, 보행기가 제동하는 과정에서 발생하는 흔들림을 최소화해, 유아에게 주는 영향을 최소화할 수 있다. 세 번째로는, 보행기 전복뿐 아니라, 벽과의 충돌과정에서 발생하는 2차 사고를 방지할 수 있다. 네 번째로, 보행기를 사용하는 유아에게 필수적으로 주의를 가지지 않아도 되므로, 보호자의 여유시간을 가질 수 있도록 하여 삶의 질을 향상시킬 수 있다. 다섯 번째로, 자동제어를 통한 안전한 보행기를 이용한 육아로 유아의 주변에 대한 호기심과 스트레스를 해소할 수 있다.
 ====개발 과제의 목표 및 내용====
 내용