최근 현대사회는 고도의 발전과 더불어 화석연료 사용으로 인한 환경문제가 대두되고 있다. 그래서 저공해 에너지 및 기술개발 등 지속적인 노력을 기울이고 있지만 기존의 화석연료와 자동차를 대체 할 수 있을 만한 수준의 성과를 거두지는 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 21세기 전기 오토모바일 분야에서 세그웨이(Segway) 기술을 토대로 단점을 보안하고 새로운 인터페이스의 방향을 제시하는데 그 목적을 두고 있다. 세그웨이는 자체의 기울어짐을 이용해서 제어를 하기 때문에 어느정도 경사가 있는 곳에서 기울기를 잘못 조절하면 그대로 넘어지는 문제가 있다. 본 연구는 이러한 단점을 해결해 보고자 2개의 압력센서(Load cell)를 사용하여 체중비율에 따른 제어방법을 도입해 보았다. 또, 경사로에서의 수월한 운행을 위해서 자이로센서와 가속도 센서를 사용해서 값을 보정해 경사에서도 자유로운 제어방법을 연구해 보았다. 탑승자의 체중과 경사각에 따른 압력센서의 압력 감지값을 실험으로 측정하여 산출해 본 결과 경사각에 비해서 체중에 대한 제어변수 변화량이 크다는 점을 알 수 있다. 결과적으로 압력센서를 사용해서 만든 세그웨이또한 제어가 간편하며 경사로 등에서의 안정성도 높은 것을 알 수 있다.
최근 현대사회는 고도의 발전과 더불어 화석연료 사용으로 인한 환경문제가 대두되고 있다. 그래서 저공해 에너지 및 기술개발 등 지속적인 노력을 기울이고 있지만 기존의 화석연료와 자동차를 대체 할 수 있을 만한 수준의 성과를 거두지는 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 21세기 전기 오토모바일 분야에서 세그웨이(Segway) 기술을 토대로 단점을 보안하고 새로운 인터페이스의 방향을 제시하는데 그 목적을 두고 있다. 세그웨이는 자체의 기울어짐을 이용해서 제어를 하기 때문에 어느정도 경사가 있는 곳에서 기울기를 잘못 조절하면 그대로 넘어지는 문제가 있다. 본 연구는 이러한 단점을 해결해 보고자 2개의 압력센서(Load cell)를 사용하여 체중비율에 따른 제어방법을 도입해 보았다. 또, 경사로에서의 수월한 운행을 위해서 자이로센서와 가속도 센서를 사용해서 값을 보정해 경사에서도 자유로운 제어방법을 연구해 보았다. 탑승자의 체중과 경사각에 따른 압력센서의 압력 감지값을 실험으로 측정하여 산출해 본 결과 경사각에 비해서 체중에 대한 제어변수 변화량이 크다는 점을 알 수 있다. 결과적으로 압력센서를 사용해서 만든 세그웨이또한 제어가 간편하며 경사로 등에서의 안정성도 높은 것을 알 수 있다.
As well as the advanced development of modern society, and the environmental problems caused by the use of fossil fuels is emerging. So do not reap the performance level of the car to be able to replace existing fossil fuel and low-emission energy and technology development are continually strives. ...
As well as the advanced development of modern society, and the environmental problems caused by the use of fossil fuels is emerging. So do not reap the performance level of the car to be able to replace existing fossil fuel and low-emission energy and technology development are continually strives. Therefore, this study aims to present the direction of the new interface 21st century Mobile Auto Electric Segway technology in the field of security and disadvantages based. The Segway is a problem because the control itself skewed by certain slope where the slope in the wrong adjustment tipping. In this study, the year saw the introduction of two pressure sensors(Load cell) used to solve these drawbacks, according to the ratio of the weight control methods. In addition, the ramps operate in a straightforward, using an acceleration sensor and a gyro sensor in order to compensate for the slope value in free control method to study looked. Measured by calculating the value of the occupant's weight and according to the inclination of the pressure sensor pressure sensing experiment results this year, we can see that the control variable for the change in body weight is greater than the inclination. Segway is also easy to control, and the stability of the ramps, etc. As a result, created using a pressure sensor.
As well as the advanced development of modern society, and the environmental problems caused by the use of fossil fuels is emerging. So do not reap the performance level of the car to be able to replace existing fossil fuel and low-emission energy and technology development are continually strives. Therefore, this study aims to present the direction of the new interface 21st century Mobile Auto Electric Segway technology in the field of security and disadvantages based. The Segway is a problem because the control itself skewed by certain slope where the slope in the wrong adjustment tipping. In this study, the year saw the introduction of two pressure sensors(Load cell) used to solve these drawbacks, according to the ratio of the weight control methods. In addition, the ramps operate in a straightforward, using an acceleration sensor and a gyro sensor in order to compensate for the slope value in free control method to study looked. Measured by calculating the value of the occupant's weight and according to the inclination of the pressure sensor pressure sensing experiment results this year, we can see that the control variable for the change in body weight is greater than the inclination. Segway is also easy to control, and the stability of the ramps, etc. As a result, created using a pressure sensor.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
우리는 이러한 세그웨이의 단점을 보안하고 보다 실용적이고 현실성 있는 오토모바일 개발과 새로운 인터페이스의 방향을 제공하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 우선 기울기를 통해서 제어하는 것이 아닌 압력센서를 사용해서 무게의 변화만을 감지함으로써 본체를 기울이지 않고 체중의 변화를 통해 제어를 하는 것을 기작으로 본 연구를 진행 하였다.
제안 방법
MCU블록은 필터나 다중 연산으로 인해 걸리는 부하를 줄이고 유동성있는 연산체계를 구축하기 위해 SPI 통신을 이용하여, Master와 Slave로 MCU를 구성, 보다 빠르고 신뢰성있는 시스템을 구축하였고, Filter블록은 가속도값과 각도값을 칼만필터와 3 포인트 평균필터를 사용하여 노이즈 제거에 초점을 맞추어 안정감 있는 시스템을 구축하였다.
본 논문에서의 모터 구동부는 모터부, 모터회로 및 메인 회로부, 압력센서부 등 크게 3부분으로 구성되도록 설계하였다. 그림 5에서는 모터 부로써 두 개의 모터와 모터드라이브를 이용하여 부하를 최대한 줄여 역전류나 과부하 등의 위험을 줄이도록 설계하였다.
세그웨이는 두 개의 로드셀과 자이로센서 가속도센서를 각각 한 개씩 이용하여 구현하였다. 필터는 칼만 필터와 3 포인트 평균필터를 이용하여 가속도센서와 자이로센서의 각도값을, OP_AMP는 AD620을 이용하여 두 개의 로드셀에 부하되는 전압값을 안정화된 출력값으로 제공하도록 그림 4와 같이 설계하였다.
우리는 이러한 세그웨이의 단점을 보안하고 보다 실용적이고 현실성 있는 오토모바일 개발과 새로운 인터페이스의 방향을 제공하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 우선 기울기를 통해서 제어하는 것이 아닌 압력센서를 사용해서 무게의 변화만을 감지함으로써 본체를 기울이지 않고 체중의 변화를 통해 제어를 하는 것을 기작으로 본 연구를 진행 하였다.
데이터처리
구동을 위한 기준 값을 설정하기 위하여 우선적으로 체중별 무게 중심 값, 평면(θ = 0)에서의 양 발 무게 비율, 경사면에서 각 각도 값에서의 양 발 무게 비율을 측정하였다. 그 결과 아래 표(1～2)와 그림 10과 같은 결과 값을 얻을 수 있었다.
성능/효과
이 같은 점으로 볼 때 압력센서를 이용하여 이동하였을 때 자이로 센서만을 이용했을 때만큼이나 제어가 간편했고, 속도가 올라감에도 무게중심의 변화가 없기 때문에 매우 안전했다. 또한 오르막이나 내리막을 이동하는데 있어 자이로 센서가 미리 각도값을 읽기 때문에 큰 힘의 소모 없이 오르막이나 내리막을 안전하게 이동할 수 있었다. 이 결과를 기초자료로 하여 향후 에너지를 절약하고 출력을 높일 수 있는 볼(ball)을 접목시킬 수 있을 것으로 기대한다.
평지에서도 몸의 무게중심을 앞으로 숙여 움직이기 때문에 속도가 가중될수록 매우 위험한 상황이 연출된다. 이 같은 점으로 볼 때 압력센서를 이용하여 이동하였을 때 자이로 센서만을 이용했을 때만큼이나 제어가 간편했고, 속도가 올라감에도 무게중심의 변화가 없기 때문에 매우 안전했다. 또한 오르막이나 내리막을 이동하는데 있어 자이로 센서가 미리 각도값을 읽기 때문에 큰 힘의 소모 없이 오르막이나 내리막을 안전하게 이동할 수 있었다.
후속연구
또한 오르막이나 내리막을 이동하는데 있어 자이로 센서가 미리 각도값을 읽기 때문에 큰 힘의 소모 없이 오르막이나 내리막을 안전하게 이동할 수 있었다. 이 결과를 기초자료로 하여 향후 에너지를 절약하고 출력을 높일 수 있는 볼(ball)을 접목시킬 수 있을 것으로 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
압력센서를 이용한 세그웨이의 이점은?
평지에서도 몸의 무게중심을 앞으로 숙여 움직이기 때문에 속도가 가중될수록 매우 위험한 상황이 연출된다. 이 같은 점으로 볼 때 압력센서를 이용하여 이동하였을 때 자이로 센서만을 이용했을 때만큼이나 제어가 간편했고, 속도가 올라감에도 무게중심의 변화가 없기 때문에 매우 안전했다. 또한 오르막이나 내리막을 이동하는데 있어 자이로 센서가 미리 각도값을 읽기 때문에 큰 힘의 소모 없이 오르막이나 내리막을 안전하게 이동할 수 있었다. 이 결과를 기초자료로 하여 향후 에너지를 절약하고 출력을 높일 수 있는 볼(ball)을 접목시킬 수 있을 것으로 기대한다.
세그웨이의 단점은?
따라서 본 연구에서는 21세기 전기 오토모바일 분야에서 세그웨이(Segway) 기술을 토대로 단점을 보안하고 새로운 인터페이스의 방향을 제시하는데 그 목적을 두고 있다. 세그웨이는 자체의 기울어짐을 이용해서 제어를 하기 때문에 어느정도 경사가 있는 곳에서 기울기를 잘못 조절하면 그대로 넘어지는 문제가 있다. 본 연구는 이러한 단점을 해결해 보고자 2개의 압력센서(Load cell)를 사용하여 체중비율에 따른 제어방법을 도입해 보았다.
본 연구에서 제안하는 압력센서를 이용한 세그웨이의 구동 원리는?
구동원리는 간단하다. 양방향중 한쪽 방향으로 무게중심을 이동하게 되면 이동된 값이 압력센서부에서 압력에 따라 일정범위(0~1V)의 전압값으로 들어오게 되는데 이 전압값을 이용하여 ADC부분에서 실수치로 만들어주게 된다. 이 값을 이용하여 간단한 모터제어가 가능하게 된다.
참고문헌 (8)
김성필, "칼만필터의 이해", 도서출판 아진, p. 3-74, 2012.
Richard Neapolitan, Kumarss Naimipour, "Foundations of Algorithms Usiing C++ Pseudocode", 사이텍 미디어, p. 113-54, 2004.
서동진, 김채승, "임베디드 로봇제어(상)", 수송 미디어, p. 25-7, 2011.
서동진, 김채승, "임베디드 로봇제어(상)", 수송 미디어, p. 152-99, 2011.
Steven S. Skiena, Miguel A. Revilla, "Programming Challenges", 한빛 미디어, p. 241-10, 2004.
최영재, 이종두, 홍남표, "실무자를 위한 인벤터 2009", 북 미디어, p. 90-97, 2009.
김하룡, "기계도면의 그리는법, 읽는법", 성안당, p. 42-23, 2012.
김상헌, 정재영, 이동명, "Embedded Linux 기반의 로봇 설계&제작", 영진닷컴, p. 1067-197, 2004.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.