4조-동글안경해적단

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 신소재종합설계

영문 :

과제 팀명

동글안경해적단

지도교수

정재필 교수님

개발기간

2020년 3월 ~ 2020년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 201545000** 이*태 (팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 201545000** 변*환

서울시립대학교 신소재공학과 201545000** 신*철

서울시립대학교 신소재공학과 201545000** 안*원

서울시립대학교 신소재공학과 201545000** 유*우

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

• 제품 소개
  • 얼굴 추적을 이용하여 손을 쓰지 않아도 거치대의 위치를 조정할 수 있는 거치대.
  • 제품의 디자인은 기존 제품을 이용하고, 이에 추가적으로 캠 및 모터, 전원 공급 장치를 단다.

• 제품의 차별성
  • 기존의 스마트폰 거치대와는 달리 손을 쓰지 않아도 각도를 조정할 수 있어서 장애인들이 이용하기에 편리하다.
  • 일반인들도 손이 필요하지 않아 편리하게 스마트폰으로 영상을 시청할 수 있다.
• 이미지

[기존 거치대] [얼굴 추적 거치대]

개발 과제의 배경

• 장애인 보조기구 산업의 개발 의미 및 필요성

1. 최근 장애인 정책이나 서비스의 핵심적인 신념으로 자리잡아가고 있는 자립생활과의 부합성이다. 자립생활의 이념은 장애에도 불구하고 사회적으로 적절한 지원을 받아서 일상적인 삶에서 자기 결정을 실현하는 것을 목표로 한다. 이런 점에서 보조기구라는 필요한 사회적 지원을 통해서 장애인이 자립적인 생활을 할 수 있게 한다는 측면에서 중요한 의미를 가진다.
2. 과학기술의 발달과 함께 보조기구의 적용 범위가 크게 확대되고있어, 장애인의 광범위한 생활 영역에 적용가능성이 높아지고 있다. 초기의 보조기구는 전통적인 휠체어, 지팡이 등에 제한되었으나 최근에는 주거생활, 여가생활, 교육훈련 등의 일상의 전체 영역으로 그 적용범위가 확장되고 있어 보조기구의 사용을 통한 효용성은 계속 증가하고 있다.
3. 보조기구는 장애인에게 제공되는 서비스라는 측면에서 뿐만 아니라 한 국가의 새로운 산업분야로 주목받고 있다. 보조기구는 인구 고령화 등으로 해마다 그 수요가 증가하고 있으며, 수요의 증가는 정부가 지원하는 사회보장 차원에서 뿐만 아니라 일반 구매력의 측면에서도 나타나고 있다. 이런 점에서 보면 보조기구 산업은 한편에서는 장애인 사회보장정책의 핵심적인 축으로 설정될 것이며, 다른 한편으로는 저성장과 만성실업 상황에 있는 국가들의 전략 산업으로 자리잡게 될 것이다.

• 라즈베리파이를 이용한 코딩 설계
  • 라즈베리파이는 프로그래머에게 나만의 컴퓨터를 만들 수 있는 좋은 재료가 된다. 사용자가 원하는 대로 기능을 확장하거나 용도를 변경할 수 있기 때문이다. 모니터와 마우스를 연결하고 그 안에 운영체제를 설치하면 라즈베리파이는 일반 PC가 되고, 그 안에서 문서를 작성하거나 웹브라우저를 실행할 수 있다. 카메라 모듈을 연결하면 디지털 카메라가 된다. 각종 센서 모듈을 연결하면 사물인터넷 제품을 만들 수 있고, 게임기 버튼과 디스플레이를 결합하면 휴대용 게임기도 만들 수 있다. 우리가 만들 거치대의 카메라 모듈의 부착 용이성과 파이썬을 이용한 설계를 위해 라즈베리파이를 활용한다.

개발 과제의 목표 및 내용

• 거치기능
  • 기존 거치대와 비교하였을 때 같은 정도의 무게를 견딜 수 있도록 설계한다.
  • 거치대를 작동시켰을 때 변위와 속도에 따른 추가적인 힘을 견딜 수 있도록 한다.
• 인식기능
  • 지정한 사람의 얼굴을 인식하여 거치대가 정확한 각도로 조정되도록 한다.
• 범용성
  • 모든 사람(일반인, 장애인)이 쉽게 이용할 수 있도록 시스템의 작동이 편리하게 한다.
• 디자인
  • 기존 거치대와 비교하여 공간을 차지하는 정도가 비슷하도록 한다.
  • 대부분의 상황에 적용될 수 있도록 범용적 디자인을 설계한다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

• 전 세계적인 기술현황
  • 얼굴인식 기술

1. 사용자 안면인식 잠금 해제

얼굴 인식 기술 
(등록특허 10-1393717 / 등록일자 2012년 06월 26일)

2. 모션과 이미지를 분석하는 동작 실행 프로그램

추가 구성 요소를 이용한 얼굴 인식 기능을 가지는 모바일 장치 및 그 제어 방법 
(등록특허 10-2041984 / 등록일자 2012년 12월 18일)

3. 자동 얼굴 위치 추적 및 얼굴 인식 방법 및 시스템

자동 얼굴 위치 추적 및 얼굴 인식 방법 및 시스템
(등록특허 PCT/KR2014/003930 / 등록일자 2014년 05월 02일)

• 라즈베리파이와 카메라 모듈의 연동

1. 카메라 모듈과 라즈베리파이를 활용한 CCTV

Face identification system based on raspberry pie 
(등록특허 CN 109948403A / 등록일자 2017년 12월 21일)

2. 라즈베리파이에 기초한 얼굴인식 시스템

특이사항 발생 시 따로 녹화하고 알려주는 감시카메라 
(등록특허 10-2020732 / 등록일자 2018년 08월 08일)

• 거치대 디자인

집게타입 모바일기기용 마운트
(등록특허 20-0473759 / 등록일자 2014년 07월 21일)

• 특허 조사

입술 인식 모바일 컨트롤 단말기
(등록번호 10-1894422 / 등록일자 2018년 08월 28일)
누운 자세용 휴대 단말기 거치대
(등록번호 10-1670993 / 등록일자 2016년 11월 01일)

• 특허 전략

1. 캠과 제어 장치 결합
2. 기존 스마트폰 거치대 디자인 변경
3. 스마트폰 홀더 부분과 거치대 프레임을 각각 다른 소재 사용
4. 전원 공급 장치와 거치대의 연결
5. 기존 얼굴 추적 기술을 이용 새로운 거치대 제작

• 기술 로드맵

이미지

시장상황에 대한 분석

• 경쟁제품 조사 비교

제품	침대용 스마트폰 거치대	얼굴인식 스마트폰 거치대
내용	침대에 누워있는 사용자를 위한 스마트폰 거치대이다. 관절 조절을 통해 스마트폰의 위치를 임의적으로 설정 가능하다. 관절 대신 케이블을 사용하는 거치대도 존재한다. 클립을 이용하여 거치대를 고정한다. 전력이 필요 없다.	스마트폰을 이용하여 동영상을 제작하는 사람들을 위한 제품이다. 내장된 카메라가 사용자의 얼굴위치를 추적하여 자동으로 회전한다. 회전 반경은 360°이다. 충전방식으로 사용한다.
경쟁력	스마트폰의 발전에 따라 자연스럽게 나온 제품으로, 시중에 많은 형태의 모델이 존재한다. 별다른 상위기술이 필요 없는 단순한 도구이기 때문에 가격이 만 원대로 저렴하다. 어느 정도의 수준에서 자유로운 거치대의 변형이 가능하다.	유튜브(Youtube)를 통한 개인 컨텐츠가 확산되는 시류속에서 많은 개인 영상제작자들이 사용한다. 자체 내장된 카메라와 스마트폰의 카메라를 동시에 이용하여 정확한 얼굴 추적이 가능하다. 충전식이기 때문에 야외에서도 사용 가능하다.

• 마케팅 전략 제시

Strength	Weakness
사용자가 누운 상태에서 별 다른 힘을 가하지 않고 스마트폰의 위치를 조절할 수 있다. 스마트폰 영상시청의 시간이 증가하고 있기 때문에 스마트폰을 자주 사용하는 사람들에게 유익한 제품이다. 일반인뿐만이 아닌 거동이 불편한 노약자, 장애인들이 힘을 가하지 않고도 거치대를 조절할 수 있다.	전기장치의 도입으로 가격이 증가한다. 전력을 필요로 하여 부가적인 지출을 필요로 한다. 전자제품이기 때문에 오작동의 가능성이 존재한다.
Opportunities	Threats
스마트폰의 보급화로 인해 대부분의 사람들이 스마트폰을 사용하고 있다. 이 스마트폰 이용자층은 특정 계층에 대한 차별이 없다. 즉 노약자와 장애인들도 사용하고 있다. 장애인 처우 및 인식개선의 과정에서 본 스마트폰 거치대는 장애인의 처우를 개선하는 제품이 될 수 있다.	이미 침대용 스마트폰 거치대를 많이 사용하고 있다. 부가적인 제품이기 때문에 사용자들의 선호도는 미지수이다. 최근 코로나19 사태로 평균소득이 감소한 상황에서 고가의 거치대를 살지 의문이다.
SO 전략	ST 전략
모든 사람이 같은 제품을 차별없이 누릴 수 있는 것을 강조한다. 본 제품을 이용한다고 하더라도 몸이 불편해서 사용한다던지 혹은 몸이 건강하기 때문에 사용한다던지에 대한 차별을 없애는 측면을 강조한다. 대부분의 사람들이 스마트폰과 스마트폰 거치대를 사용하고 있기 때문에 새로운 형태의 스마트폰 거치대가 등장하는 것에 대해 강조한다.	기존의 스마트폰 거치대와 다른 점을 강조한다. 가격이 증가한 만큼 이상의 성능을 가지고 있는 것을 강조한다. 대부분의 사람들이 같은 형태의 스마트폰 거치대를 사용하지만, 본 제품을 이용하는 데에 차별성과 희귀성을 강조한다.
WO 전략	WT 전략
몸이 불편한 사람들도 스마트폰 거치대를 쉽게 이용할 수 있도록 하는 측면을 강조한다.	새로운 제품인 것을 강조한다. 코로나19 사태로 사회적 거리두기 상황속에서, 사람들이 집에 있는 시간이 증가했는데, 집에서 쉽게 사용할 수 있는 거치대의 장점을 부각한다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

• 사전 설문조사를 통해 알아본 스마트폰 거치대 사용자들의 가장 큰 불편이었던 번거로운 조작 문제를 해결하여 사용자들의 편의를 극대화 시킬 수 있음.
• 일반 스마트폰 거치대의 경우 몸체의 잦은 구부림으로 몸체의 내구성이 손상되어 스마트폰 거치능력을 잃을 수 있지만, 얼굴추적 거치대의 경우 구부릴 필요가 없기에 오래 사용가능함.
• 절단 장애인들과 같이 전자기기의 사용이 어려운 사람들의 전자기기 사용을 도울 수 있음.
• 제품에 얼굴추적을 결합하는 방식을 다른 일상생활에서 사용하는 제품들에도 응용시킬 수 있음.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

• 몸이 불편한 장애인들의 경우에도 손으로 조작할 필요가 없기에 스마트폰의 사용에 있어서 편의를 제공할 수 있음. 얼굴 표정인식을 통한 기기 조작 기술과 더불어 사용할 경우 몸이 불편한 사람들도 일반사람들처럼 스마트폰을 이용하는데 무리가 없을 것임.
• 현재는 IOT의 활성화 초입단계임. 개발 작품에서 더 나아가 라즈베리파이 캠 대신 스마트폰 내장된 카메라를 이용하여 인식할 수 있는 어플을 제작한다면 실생활에서 간단하면서도 편의를 제공하는 IOT의 한 종류라 할 수 있음. 이러한 방식이 적용된다면 제작비도 상당히 줄어들 것이며, 일반 거치대의 경우처럼 내구성이 손상되어 새 제품을 구입할 염려가 적은 것을 감안하고 얼굴추적을 통해 스마트폰을 통한 영상시청시의 편의가 극대화 될 수 있다는 점을 고려하면 경제적이라 할 수 있음.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

내용

구성원 및 추진체계

이*태 : 조장 및 코딩 담당

유*우 : 재료선정 및 물품구매

안*원 : 코딩 담당

변*환 : 학과 서류 담당 및 외관 도면 제작

신*철 : 캡스톤 서류 담당 및 외관 디자인 설계

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

관련사업비 내역서

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용