"E1I4"의 두 판 사이의 차이

2024년 12월 19일 (목) 05:15 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 충돌 예방 쇼핑카트

영문 : A shopping cart for preventing collisions

과제 팀명

E1I4

지도교수

홍완식 교수님

개발기간

2024년 9월 ~ 2024년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20194500** 전*현(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20184500** 김*성

서울시립대학교 신소재공학과 20194500** 강*우

서울시립대학교 신소재공학과 20194500** 김*찬

서울시립대학교 신소재공학과 20204500** 류*용

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

현대 대형마트와 쇼핑몰 환경에서는 쇼핑카트로 인한 충돌 사고가 빈번하게 발생하며, 이는 고객의 안전과 매장 운영에 심각한 문제를 야기한다. 특히 고객의 발 부상을 비롯해 주차된 차량, 진열된 상품과의 충돌로 인해 경제적 손실과 고객 불만이 증가하고 있다. 따라서 본 과제에서는 충돌을 감지하고 충돌 발생 시 브레이크를 작동하여 카트의 속도를 줄여 사용자와 진열 상품의 피해를 줄일 수 있는 충돌 방지 쇼핑카트를 개발하고자 한다.

개발 과제의 배경

쇼핑카트와 관련된 충돌 사고는 대형마트와 쇼핑몰에서 가장 빈번히 발생하는 안전 문제 중 하나로, 고객의 안전과 매장의 이미지를 크게 저하시키는 요인으로 작용한다. 이러한 사고는 고객의 부주의, 카트 디자인의 한계, 매장의 혼잡한 환경 등 다양한 이유로 발생하며, 그로 인해 고객의 발을 치거나 진열된 상품과 주차된 차량에 충돌하는 사례가 자주 발생한다. 이는 고객에게 신체적 부상과 물질적 손상을 초래하고, 쇼핑몰 전반에 부정적인 영향을 준다.

개발 과제의 목표 및 내용

본 과제의 목표는 충돌 발생 시 브레이크를 작동하여 카트의 속도를 줄여 사용자와 진열 상품의 피해를 줄이는 것이다. 이를 통해 고객의 안전과 매장의 경제적 효율성, 고객 만족도를 동시에 향상시킬 수 있을 것이다. 또한 매장은 고객들에게 보다 안전하고 신뢰할 수 있는 쇼핑 환경을 제공하며, 사고로 인한 경제적 손실을 줄이고 운영 효율성을 높이게 될 것이다..

구성원 및 추진체계

팀장 : 전재현 / 팀원 : 강설우, 김민성, 김원찬, 류성용

전재현 : 예산 관련 회계 서류 작업 및 종합적인 설계 지휘, 충돌방치 및 브레이크 관련 물품 구매 등등

강설우 : 진행 상황에 대한 회의록 기재 및 상세 설계안 점검

김민성 : 상세 설계안 제시 및 작업 수행, 브레이크 관련 자문

김원찬 : 상세 설계안 제시 및 작업 수행, 충돌방지 관련 자문

류성용 : 기본적인 설계방향에 대한 전체적인 틀을 제시, 및 부피가 큰 물품 구매

공통사항 : 아이디어 구체화 및 재료 선정, 제작 시연 및 평가, 프로젝트 관련 서류 작성

설계

설계사양

제품의 요구사항

설계 사양

충격 완화 성능

1. 충돌 시 카트가 충격을 얼마나 효과적으로 흡수하고 완화하는지 측정.

2. 다양한 충돌 시나리오에서 충돌 방지 기능의 작동 여부를 실험.

브레이크 작동 성능

1. 브레이크 작동 시간과 정지 거리를 측정하여 충돌 상황에서의 반응 속도를 평가.

쇼핑카트 크기

1. 추가 장치로 인해 쇼핑카트의 무게와 크기가 기존 제품 대비 얼마나 증가했는지 측정.

2. 이동성과 수납 편리성에 미치는 영향 분석.

개념설계안

쇼핑카트의 경우 물건을 많이 담아 무거워지면 제동이 힘들고 충돌 시 강한 충격을 가하게 된다. 전기회로 등의 사용이 불가능한 상황에 따라 기계적으로 위 두 가지를 해결하고자 한다. 우선 철보다 가벼운 재질의 범퍼 및 스프링을 통해 충돌 시 가하는 충격을 감소시킨다. 이와 동시에 충돌 시 범퍼가 압축되는 힘을 이용하여 브레이크를 작동시켜 쇼핑카트의 제동을 진행한다.

주요 부품에 대한 설계안은 다음과 같다.

◇ 범퍼:

충격 완화의 역할을 해줄 범퍼는 그 재질이 단단한 속성을 가져야 하면서도 쇼핑카트의 이동성에 영향을 주지 않도록 가벼운 소재가 선택되어야 한다. 위의 기준에 따라 범퍼기판으로 쓰일 소재는 아크릴 판이 적합할 것이며 본 설계에서 사용할 모형 쇼핑카트의 앞쪽 차체 너비 및 높이를 고려하는 것은 물론이고 쇼핑 카트끼리 결합하여 이동을 하게 되는 경우를 고려하였을 때 해당 기판이 뒤쪽 차체의 여유 공간을 얼마나 소비하는지도 중요한 고려사항이다. 위의 요소들을 종합하여 30*30 cm이라는 크기에 맞추도록 하였으며 여러 연결고리들을 이용해 쇼핑카트에 부착 및 연결을 시킨다.

◇ 브레이크 부품 :

브레이크는 자전거 핸들 브레이크방식을 차용할 생각이다. 자전거 핸들 브레이크 1.브레이크 레버 2.브레이크 케이블 3.브레이크 패드 4. 2번,3번을 이어주는 결합부품(받침대) 5.스프링으로 이루어져 있다. 본 과제에서 쇼핑카트 앞바퀴는 외부충격에 의해서 눌리는 것을 이용한다. 즉, 레버를 눌러주는 힘을 외력으로 대체한다.

◇ 용수철:

쇼핑카트 차체에 충격이 가해졌을 때 그 충격을 완화하도록 흡수를 시켜주고 이후 다시 원형의 상태로 되돌려놓을 수 있도록 탄성력을 가진 제품이 범퍼와 쇼핑카트를 이어주는 연결고리 역할을 해야 한다. 이러한 조건에 맞는 대표적인 재료의 예시로 용수철이 있으며 이들로 인해 얻을 수 있는 탄성력은 브레이크의 선을 밀고 당길 수 있을 만한 크기의 힘을 가진 제품이어야 한다. 또한 차체가 받을 수 있는 충격의 크기를 부드럽게 완화시켜야 하기에 그 신축성 및 인장성 역시 뛰어나야 하며 범퍼로써 사용될 아크릴 기판의 무게를 버틸 수 있을 정도의 힘을 가지고 있어야 한다.

이론적 계산 및 시뮬레이션

용수철 기판 무게 계산, 강도, 브레이크 줄 당기는 힘

카트가 충돌했을 때의 충격량, 그때의 용수철의 신축력 및 탄성력, 브레이크 줄이 얼마나 당겨지며 그때 필요한 힘, 용수철이 아크릴 판의 무게를 견딜 정도의 힘 등의 여러 요소를 고려하여 필요한 제품을 준비해야 하고 상황에 맞게끔 줄의 위치나 판 부착 위치 등을 조정해야 할 필요가 있다.

먼저, 용수철이 아크릴 판을 견디는 힘에 대한 계산이다. 시중에 나오는 아크릴 판의 경우 밀도가 약 1.19 g/cm³ (또는 1190 kg/m³)인데 본 설계에서 용수철이 견뎌야할 아크릴 판의 크기는 가로*세로*두께가 35*25*0.5 cm 이다. 이를 이용해 아크릴 판의 무게를 계산하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다. m(아크릴 판의 무게)=ρ⋅(가로⋅세로⋅두께), m=1.19g/cm^3 ⋅(35cm⋅25cm⋅0.5cm)=521.9g=0.522kg 중력을 고려하면 F weight =m⋅g=0.522kg⋅9.81m/s^2 =5.12N 즉, 5.12 N 이상의 힘을 제공할 수 있는 용수철을 선택해야 한다. 용수철의 복원력은 F=k⋅x(용수철의 변형길이)이며 브레이크 선의 당기는 정도를 고려하면 x=2cm정도의 값이 필요하다. 따라서 5.12/0.02=256N/m의 힘이 필요해지는데 현재 시중에 있는 용수철의 상수는 보통 40~50N/m이므로 이를 사용한다 가정하면 N=256/40~50 = 약 5개에서 6개의 용수철을 병렬로 연결해주어야 할 것이다. 만약 용수철을 붙일 여분의 공간이 부족하다면 제품에 명시된 용수철 상수 등의 사양을 고려하여 다른 제품을 준비해 주어야할 것이다.

다음으로는 브레이크 선을 잡아당길 수 있는 힘에 대한 계산이 필요하다. 해당 과제에서 사용하는 용수철의 상수는 위에서 임의로 설정한대로 50N/m이라 했을 때 브레이크 선의 장력은 T=F=k⋅Δx (당김 거리)로 계산이 가능해진다. 이때의 당김거리는 앞바퀴의 너비를 고려하여 브레이크 패드가 걸리게끔만 설정해주면 되기에 당김거리는 2cm로 설정한다면 브레이크 선을 2cm 움직이는 데 필요한 힘은 약 10N이 될 것이다. 물론 여기에는 선이 어떠한 방향으로 이어져 있는지 연결되어 있는 부분의 위치는 어디이며 무게는 얼마인지 등의 변수도 고려해야 하기에 이론적인 값만을 계산해놓고 실제로는 위치를 이리저리 조정해보며 2cm라는 당김거리를 충족하는 지점을 찾는 과정이 수반되어야 한다.

범퍼 무게로 인한 용수철의 처짐 현상을 방지하기 위한 이론적 계산 역시 필요하다. 본 과제에서는 처지는 구조를 지지하는 역할로써 고무줄을 이용해주었는데 이때 필요한 줄의 길이, 인장력 등에 대한 충분한 계산이 선행된 후 적합한 고무줄 제품을 고르고 적절한 부착 위치를 찾은 후에 실제 제작 과정에 도입되어야할 것이다.

먼저, 필요한 줄의 장력에 대한 계산 과정을 우선순위로 잡을 필요가 있다.

먼저 ,카트와 범퍼를 합한 총질량이 15kg, 충돌 속도를 2m/s, 충격 시간을 대략 1s로 설정하였을 때 쇼핑카트 내에서 발생되는 최대 충격력은𝐹=120N으로 계산된다. 이때 본 과제에서 범퍼를 지탱하는 줄은 가운데 기준 좌, 우 측면에 각각 한 개씩 설치하여 총 2개를 사용해줄 계획이므로, 각 줄이 지탱해야 할 힘은 60N이며, 줄의 각도는 각각 90도로 가정하면 이때의 장력(T)는 60/sin(90)으로 약 60N으로 나타나는 것을 알 수 있다.

본 과제에서 사용되는 줄의 허용 인장 강도는 제품 사양 상으로 100MPa라 명시되어 있으며 그 단면적이 1 mm^2 허용 인장력은 100N으로 계산이 된다. 이는 위에서 기존에 계산한 장력 60N보다 큰 값이기에 이론적 기준치에서 충분히 안전한 사양의 제품이라 말할 수 있으며 실제 제작에서의 여러 변수를 고려하였을 때도 하중을 지지하는 데에는 충분한 사양이라 판단된다. 그외에도 용수철 상수를 500 N/m이고 줄의 변형 길이를 0.02m(브레이크 선이 패드를 맞닿게 하는데 필요한 당김거리)로 가정하면 용수철이 흡수하는 에너지는 0.1J로 계산되어 충격 완화 성능도 만족할 수 있는 것으로 파악한다.

이처럼 위와 같은 이론적 계산 과정을 거치면서 줄과 용수철이 충격 에너지를 안정적으로 분산하며, 용수철의 복원력과 줄의 지지력이 충격을 효과적으로 처리할 수 있는, 최소한의 조건을 만족하는 사양의 제품들을 찾을 수 있으며 이를 통해 시스템의 안정성과 내구성을 보장하며, 충격 상황에서 카트의 안전성과 성능을 높이는 데 기여할 수 있다.

시뮬레이션

카트 주행 중 범퍼가 눌렸을 때, 차체가 충격을 받았을 때의 브레이크의 작동여부를 확인하는 과정 및 전체적 시스템의 작동효율, 내구성을 시험하고 파악하는 과정이 필요하다. 우선 정속으로 카트를 주행하고 있다고 가정했을 때 범퍼에 충격이 가해져 범퍼가 용수철 끝까지 압축이 되어버린 상황에서 브레이크 패드가 어느 정도의 거리까지 당겨질 수 있는지를 확인함으로써 제동 여부 가능성을 점쳐야 하며 어느 정도의 충격하중을 견딜 수 있는지 등에 대한 시뮬레이션이 필수이다.

따라서 아래와 같은 여러 차례의 시뮬레이션을 행하는 것이 본 설계에 있어서의 기본적인 사항이라 판단하였다.

첫 번째로 충격 흡수 시뮬레이션에서는 다양한 충격 속도와 무게 조건에서 범퍼와 용수철의 성능을 평가하는 과정이 주로 이루어져야 한다. 본 과제에서 사용된 쇼핑카트와 똑같은 무게의 물체를 같은 속도로 충돌시켰을 때의 결과, 연결고리로 자리하는 용수철이 범퍼 사이 거리 및 처짐 정도에서 원형과 거의 유사하게 유지하는 모습을 모였으며. 또한, 충격 후 용수철이 1초 이내로 빠르게 복원되어 시스템의 내구성과 반복 사용 가능성을 확인할 수 있었다.

브레이크 작동 시뮬레이션에서는 범퍼가 카트 안쪽 방향으로 밀릴 때 브레이크 선의 움직임이 정확하게 제동 장치로 전달되는지를 확인했으며, 충돌 후 제동 거리는 평균 0.8m 정도로 측정이 되었다. 이는 기존 설계 목표인 1m 이하를 충분히 충족하며, 브레이크 시스템의 안정성과 반응 속도가 우수하다는 점을 보여주는 지표가 된다.

다음으로 구조적 강도 분석을 위해 쇼핑카트 각 부품에 다각도 방향에서 팬치 등의 도구로 충격을 가해주는 실험을 행했다. 그 결과, 범퍼와 용수철, 프레임 등 모든 구성 요소가 반복적인 충격과 하중에도 구조적 손상 없이 안정적으로 제 기능을 수행하는 것으로 나타났다. 주요 부품의 수명이 설계 기준을 초과하는 모습을 보여, 장기적인 내구성과 신뢰성을 확보할 수 있었다. 다만, 앞바퀴 하단 돌출부(지지대)의 경우엔 다른 부품과는 달리 내구성 측면에서 굉장히 취약한 모습을 보였다. 따라서 해당 결과를 토대로 돌출부 지지구조에 관해선 더 견고한 소재의 재료를 사용하거나 구조적인 개선이 필요할 것으로 판단되었다. 이의 해결책 관련으로 우선 기존의 돌출부 소재에서 기계적 강도가 크게 향상되는 금속 재질을 사용하여 지지대를 형성하는 것이 더 적합하고 중요할 것이라 판단된다.

마지막으로, 전체 시스템 동작 시뮬레이션에서는 모든 구성 요소가 매끄럽게 연동이 되어 기존의 목표였던 완충 작용과 충돌 시의 브레이크 작동 과정을 원활히 이루어 내는 모습을 보였다. 본 설계에서 사용된 쇼핑카트의 최소 1.5배 정도 되는 무게의 물체와 부딪혔을 때도 원형의 상태를 유지하였으며 그때의 범퍼 움직임은 브레이크 선을 당겨 제동을 걸기에 충분한 거리와 힘을 제공해주는 것으로 파악되었다. 그 외 시스템의 동작 효율 측면에서 특별한 설계 간섭이나 비효율적인 동작은 발견되지 않았다.

이와 같은 시뮬레이션 결과는 설계가 충돌 완화 및 제동 기능을 안정적이고 효율적으로 수행할 수 있음을 입증하며, 실제 제작 및 시험에서도 기대 성능을 충분히 달성할 가능성을 높여주기에 충분하다. 이렇듯 본 과제물의 안전성과 실용성을 확인하는 과정을 거쳐 최종 설계의 완성도를 높이는 데 기여할 수 있다.

상세설계 내용

◇ 범퍼:

충격 완화의 역할을 해줄 범퍼는 그 재질이 단단한 속성을 가져야하면서도 쇼핑카트의 이동성에 영향을 주지 않도록 가벼운 소재가 선택되어야 한다. 위의 기준에 따라 범퍼기판으로 쓰일 소재는 아크릴 판이 적합할 것이며 본 설계에서 사용할 모형 쇼핑카트의 앞쪽 차체 너비 및 높이를 고려하는 것은 물론이고 쇼핑 카트끼리 결합하여 이동을 하게 되는 경우를 고려하였을 때 해당 기판이 뒤쪽 차체의 여유 공간을 얼마나 소비하는지도 중요한 고려사항이다. 위의 요소들을 종합하여 30*25 cm이라는 크기에 맞추도록 하였으며 여러 연결고리들을 이용해 쇼핑카트에 부착 및 연결을 지어야 하므로 그 표면이 고르고 매끈한 제품으로 준비를 한다. 측면 범퍼의 경우 카트 간의 결합 문제를 생각했을 때 다소 한정된 공간을 사용하여 설치가 되어야 한다. 이를 위해 슬라이드 방식의 범퍼를 설계한다.

이러한 슬라이드 구조의 측면 벽 쪽에 범퍼를 부착하여 이용하게 될 경우 운행 시에는 범퍼를 옆으로 빼서 범퍼의 역할을 수행하도록 만들 수 있으며 카트 사용 종료 시 슬라이드를 안쪽으로 밀어 넣음으로써 범퍼를 안쪽 카트에 밀착시킬 수 있는 구조이다. 이렇게 함으로써 필요시에만 카트의 측면구조를 사용할 수 있게끔 만들 수 있으며 측면 공간에 제약이 걸리게 되는 경우엔 슬라이드를 안쪽으로 밀어 넣어 측면 공간을 확보해줄 수 있다.

또한 여기서는 가운데 범퍼와 카트의 연결고리 역할을 해줄 용수철의 존재를 생각해야하므로 안쪽 슬라이드의 벽에는 공간을 내주어 움직임에 방해가 되지 않도록 해야 하는 것이 중요하다.

◇ 브레이크 부품 :

브레이크는 자전거 바퀴의 브레이크방식을 차용하였다. 자전거 핸들 브레이크는 1.브레이크 레버 2.브레이크 케이블 3.브레이크 패드 4. 2번,3번을 이어주는 결합부품(받침대) 5.스프링 등으로 이루어져 있다. 본 과제에서 앞바퀴는 외부충격에 의해서 범퍼가 눌리는 걸 이용해 브레이크 선을 같이 움직이도록 만들음으로써 제동을 걸어주는 구조를 고안한다. 보통 자전거 운행 시 브레이크 레버를 눌러주는 힘인 아귀 힘을 본 설계에서는 외력으로 대체할 생각이다. 뒷바퀴 같은 경우는 필요시에, 예를 들어 앞바퀴의 브레이크만으로는 충분한 제동이 걸리지 않을 경우, 실제 자전거 핸들 브레이크와 유사하게 바퀴 및 브레이크와 선을 연결하여 손잡이로 잡는 방식으로 구현해준다.

브레이크 패드를 가지고 있는 각각의 결합 부분은 하나의 브레이크 선으로 연결되어 있기에 브레이크 선이 브레이크로부터 멀어지면 둘 사이의 간격이 좁혀져 패드끼리 맞닿게 되고 이로 인해 그 사이의 바퀴는 제동이 걸린다는 원리이다. 이를 구현하기 위해 바퀴의 너비를 측정하고 (2.2cm) 좌우 측면 1cm 정도의 오차를 두어 브레이크 패드 간격을 설정한다. 또한 브레이크 선 역시 두 패드 사이의 간격보다 크게 두어 줄이 원활하게 움직이도록 한다.

◇ 용수철:

쇼핑카트 차체에 충격이 가해졌을 때 그 충격을 완화하도록 흡수를 시켜주고 이후 다시 원형의 상태로 되돌려놓을 수 있도록 탄성력을 가진 제품이 범퍼와 쇼핑카트를 이어주는 연결고리 역할을 해야 한다. 이러한 조건에 맞는 대표적인 재료의 예시로 용수철이 있으며 이들로 인해 얻을 수 있는 탄성력은 브레이크의 선을 밀고 당길 수 있는 크기의 힘을 가진 제품을 사용한다. 또한 차체가 받을 수 있는 충격의 크기를 부드럽게 완화시켜야 하기에 그 신축성 및 인장성 역시 뛰어나야 하며 범퍼로써 사용될 아크릴 기판의 무게를 버틸 수 있을 정도의 힘을 가지고 있어야 한다.

◇ 브레이크 돌출부 (지지대)조립 :

자전거 브레이크는 레버-케이블-받침대-자전거 프레임으로 연결된 구조이다. 본 과제에서는 쇼핑카트에 이를 구현해야하기에 받침대와 자전거 프레임 부분을 연결하여야 하기에 3d프린팅 혹은 폼보드와 같이 조작이 쉬운 재료들을 통해 돌출부를 설계, 구현하였다.

◇ 범퍼 부착:

준비된 아크릴 판과 용수철을 이용해 쇼핑카트 차체와 범퍼를 이어주는 과정을 수행해야 한다. 먼저, 쇼핑카트 차체 앞쪽의 내부에 30*25 cm 크기의 아크릴 판 하나를 고정시켜줌으로써 용수철 지지대를 만들어준다. 아크릴 판을 쇼핑카트 차체 내부에 고정을 시켜줄 때에는 케이블 타이 또는 글루건, 접착제 등이 사용될 수 있으나 내부 공간 사용에 방해가 되는 일이 없도록 차체 철창 구조에 접착제를 도포해줌으로써 내부에 아크릴 판을 고정시켜준다. 이러한 내부의 아크릴 판은 용수철이 차체에 부착되어 있도록 하는 초기의 발판 역할을 해주기도 하지만 범퍼가 충격을 받았을 때 용수철이 받는 힘을 버티고 주변으로 분산 시키도록 도와주는 완충제로서의 역할도 담당하게 된다. 이때 내부 아크릴 판 고정 이후 판을 기반으로 쇼핑카트 철창 사이사이에 용수철을 고정시켜주어야 한다. 설계 과정에서 힘의 분산 및 아크릴 판의 무게 등등을 고려하였을 때 용수철 사이의 간격은 7cm 정도로 맞춰주었으며 용수철의 개수는 4개로 설정해주었다.

용수철의 간격이 좁다면 효율적으로 힘이 분산되기에 쉽지 않아 범퍼가 견딜 수 있는 충격량이 감소하 게 되고 반대로 너무 넓은 간격을 유지한 채 고정된다면 면적이 작은 물체와의 충돌 상황에서 범퍼가 뚫려버리는 문제를 겪게 된다. 용수철의 개수는 너무 많을수록 충격으로부터 버티는 힘이 증가하게 되고 이로 인해 신축되는 정도가 감소하여 브레이크 작동이 잘 되지 않는 다는 문제를 야기할 수 있기에 적당량 이하의 용수철을 고정해두는 것이 중요하다.

◇ 브레이크 바퀴 부착 및 범퍼 연결:

브레이크를 바퀴에 부착하기 위해선 바퀴의 양쪽에서 브레이크의 위치를 고정시켜줄 수 있는 하나의 돌출부가 필요하다. 위의 과정으로 만들어진 돌출부의 지지대를 브레이크 패드의 구멍에 넣어 고정위치를 잡아준 후 바퀴의 양쪽에 부착함으로써 브레이크 패드 고정 작업을 완료할 수 있다. 이러한 브레이크 패드는 쇼핑카트의 앞바퀴에 부착하여 앞쪽의 범퍼와 연결되도록 해야 한다. 따라서 앞바퀴 및 돌출부의 너비를 모두 포함한 앞쪽의 가로 너비는 뒤쪽 및 카트 중간부의 여유 너비를 넘지 않도록 해야만 쇼핑 카트끼리의 결합과정 및 이동성을 확보할 수 있을 것이다. 이후 쇼핑카트 앞바퀴 기준 브레이크 선이 위로 오도록 브레이크가 부착이 되어야 하며 이 선은 외부 아크릴 판의 내부 측면에 고정시킨다. 아크릴 판에 선을 고정시켜줌으로써 브레이크 패드가 범퍼의 운동에 따라 작동을 하게 된다. 일정량 이상의 충격을 받았을 때 범퍼는 스프링에 의해 안쪽으로 수축했다가 다시 원래의 위치로 돌아가게 된다. 해당 과정에서 범퍼에 연결되어 있는 브레이크 선 역시 안쪽(쇼핑카트 차체 기준 뒤쪽 방향으로) 밀리게 되고 이와 연결된 브레이크 패드 역시 같이 움직이게 되면서 패드끼리의 간격이 좁아지고 그 사이에서 자연스럽게 바퀴가 패드에 걸림으로써 제동을 하게 된다. 이후 용수철의 탄력에 의해 범퍼가 다시 제자리로 돌아오면서 브레이크 선 역시 원래의 위치에 맞게 브레이크 패드 쪽으로 돌아가게 되고 이로 인해 좁혀졌던 패드 간의 간격이 다시 벌어지며 바퀴가 처음처럼 돌아가며 이동할 수 있는 상태가 되는 원리이다. 이를 위해 브레이크 패드에 연결되지 않은 쪽의 브레이크 선 끝부분은 쇼핑카트의 뒤쪽에 자리를 잡고 있어야 하며 카트 내부 공간 침범을 막기 위해 차체의 옆쪽 및 밑쪽을 지나갈 수 있도록 선의 공간을 확보해주어야 한다.

◇ 쇼핑카트 구조에 따른 조정

브레이크 선은 앞바퀴의 브레이크 패드 움직임을 조정하는 중추 역할을 하고 있으며 브레이크 선의 밀고 당김 정도에 따라 쇼핑카트의 이동이 좌우된다. 이때 이러한 브레이크 선은 결국 차체 전면부에 위치하는 범퍼에 연결되어 있기에 결국 범퍼의 위치 및 차체 전체의 크기를 고려하여 브레이크 선의 위치를 관리해주어야 할 것이다. 또한 앞바퀴에 있는 브레이크 패드를 당기기 위해선 뒤쪽으로 힘을 보낼 수 있는 구조가 되어야 하기에 결국 브레이크 선은 앞바퀴, 범퍼, 쇼핑카트 뒤쪽 모두를 거쳐 그 위치가 고정되어야 한다. 이럴 경우 어쩔 수 없이 쇼핑 카트 공간을 침범할 수밖에 없는데 이는 소비자 입장에서 카트 사용의 장애물로 작용할 수 있으며 운행 시의 불편함을 유발하는 문제 외에도 내부 공간에 제약이 될 수 있다는 문제를 야기하게 되는 것이다. 결국 이 문제를 해결하기 위해선 측면부의 공간 또는 카트 하단 쪽의 빈 공간을 이용하는 방법이 최선이다. 본 과제에서 사용하는 모형 카트 및 다른 대부분의 카트의 경우 하단 바퀴 쪽은 카트 간의 결합을 생각해 카트 상단의 측면 공간보다 작은 너비의 최소한의 너비와 여유 공간을 확보해야 하는 반면 바퀴위의 공간은 결합 간의 제약을 고려할 필요 없이 뻥 뚫린 구조이기에 상대적으로 활용 가능한 여유 공간이 많다 따라서 이 공간을 활용해 선을 고정시켜주는 장치를 설치하는 것이 가장 효율적인 방법이 된다는 결론에 도달하게 된다.

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+◇ 쇼핑카트 구조에 따른 조정
+브레이크 선은 앞바퀴의 브레이크 패드 움직임을 조정하는 중추 역할을 하고 있으며 브레이크 선의 밀고 당김 정도에 따라 쇼핑카트의 이동이 좌우된다. 이때 이러한 브레이크 선은 결국 차체 전면부에 위치하는 범퍼에 연결되어 있기에 결국 범퍼의 위치 및 차체 전체의 크기를 고려하여 브레이크 선의 위치를 관리해주어야 할 것이다. 또한 앞바퀴에 있는 브레이크 패드를 당기기 위해선 뒤쪽으로 힘을 보낼 수 있는 구조가 되어야 하기에 결국 브레이크 선은 앞바퀴, 범퍼, 쇼핑카트 뒤쪽 모두를 거쳐 그 위치가 고정되어야 한다. 이럴 경우 어쩔 수 없이 쇼핑 카트 공간을 침범할 수밖에 없는데 이는 소비자 입장에서 카트 사용의 장애물로 작용할 수 있으며 운행 시의 불편함을 유발하는 문제 외에도 내부 공간에 제약이 될 수 있다는 문제를 야기하게 되는 것이다. 결국 이 문제를 해결하기 위해선 측면부의 공간 또는 카트 하단 쪽의 빈 공간을 이용하는 방법이 최선이다. 본 과제에서 사용하는 모형 카트 및 다른 대부분의 카트의 경우 하단 바퀴 쪽은 카트 간의 결합을 생각해 카트 상단의 측면 공간보다 작은 너비의 최소한의 너비와 여유 공간을 확보해야 하는 반면 바퀴위의 공간은 결합 간의 제약을 고려할 필요 없이 뻥 뚫린 구조이기에 상대적으로 활용 가능한 여유 공간이 많다 따라서 이 공간을 활용해 선을 고정시켜주는 장치를 설치하는 것이 가장 효율적인 방법이 된다는 결론에 도달하게 된다.

"E1I4"의 두 판 사이의 차이

2024년 12월 19일 (목) 05:15 판

목차

프로젝트 개요

기술개발 과제

과제 팀명

지도교수

개발기간

구성원 소개

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

개발 과제의 배경

개발 과제의 목표 및 내용

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

시장상황에 대한 분석

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

구성원 및 추진체계

설계

설계사양

제품의 요구사항

설계 사양

개념설계안

이론적 계산 및 시뮬레이션

상세설계 내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

포스터

관련사업비 내역서

완료작품의 평가

향후계획

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