[논문]기울기 센서 기반 세발자전거 브레이크 시스템 구현

이상현; 이영규; 윤주연; 박유진; 이형봉

문제 정의

이 작품에서는 어린아이의 세발자전거에 부착하여 보호자의 동행 없이 어린아이 혼자서도 안전하게 사용할 수 있는 브레이크 장치를 개발하였다. 이 장치는 아두이노의 기울기 센서(RPI1031)와 스테핑 모터(SST43D3000)를 이용하여 브레이크를 작동시켜 속도를 감속할 수 있도록 하며, 세발자전거 사용 중 브레이크가 작동하거나 보호자와의 거리가 일정 범위를 초과하면 스마트 폰 어플리케이션을 이용하여 보호자에게 알림 메시지를 전송 할 수 있도록 구성하였다.

제안 방법

본 프로젝트는 세발자전거의 기울기와 블루투스 연결 여부를 판단해 사용자의 스마트 폰 어플리케이션에 푸쉬알림을 띄우고, 더 나아가 어플리케이션에서 세발자전거의
브레이크를 제어하는 기능을 수행한다. 의도했던 대로 세발자전거가 내리막길에 진입했을 때 사용자의 스마트 폰에 알림 팝업을 띄우고 브레이크를 작동하는 것을 확인하였다.
스마트 폰(그림 5)은 휴대전화에 인터넷 통신과 정보검색 등 컴퓨터 지원 기능을 추가한 지능형 단말기로서 사용자가 원하는 애플리케이션을 설치할 수 있는 것이 특징이다[4]. 본 프로젝트는 안드로이드 기반의 모든 스마트폰을 사용하여 수행이 가능하도록 구현하였다.
본 프로젝트에서 사용한 기울기 센서는 내장된 쇠구슬의 움직임을 통해 경사를 측정한다. 아두이노는 이 기울기센서의 쇠구슬 움직임 값을 0.
아두이노(Ardoino)란 물리적인 세계를 감지하고 제어할 수 있는 인터랙티브 객체들과 디지털 장치를 만들기 위한 도구로, 간단한 마이크로컨트롤러 보드를 기반으로 한 오픈 소스 컴퓨팅 플랫폼과 소프트웨어 개발 환경을 말한다[1]. 본 프로젝트에서는 그림 2의 아두이노 UNO를 이용하여 센서와 블루투스 모듈, 모터 제어를 위한 IC칩의 작동이 가능하도록 구현하였다.
안드로이드(그림 3)는 잘 알려진 대로 휴대폰용 운영체제·미들웨어·응용프로그램을 한데 묶은 소프트웨어 플랫폼이다[2]. 본 프로젝트에서는 안드로이드 4.4.2 버전 이상에서 실행이 가능하도록 구현하였다. 안드로이드 4.
아두이노와 스마트 폰의 블루투스 연결은 반경 10m 정도에서 활성화되고 그 이상을 벗어나면 연결이 끊어진다. 본 프로젝트에서는 이 성질을 이용하여 연결되었던 아두이노와 스마트 폰의 블루투스 연결이 끊어지면 사용자의 스마트 폰에 알림 팝업을 나타내준다.
또한 프로젝트 진행 과정에서 사용한 디바이스는 갤럭시 s5, Arduino UNO이다. 안드로이드는 [5]를 참조하여 4.4.2킷캣] 이상에서 구현 가능하도록 설계하였다.
이 작품에서는 어린아이의 세발자전거에 부착하여 보호자의 동행 없이 어린아이 혼자서도 안전하게 사용할 수 있는 브레이크 장치를 개발하였다. 이 장치는 아두이노의 기울기 센서(RPI1031)와 스테핑 모터(SST43D3000)를 이용하여 브레이크를 작동시켜 속도를 감속할 수 있도록 하며, 세발자전거 사용 중 브레이크가 작동하거나 보호자와의 거리가 일정 범위를 초과하면 스마트 폰 어플리케이션을 이용하여 보호자에게 알림 메시지를 전송 할 수 있도록 구성하였다.

대상 데이터

1이다. 또한 프로젝트 진행 과정에서 사용한 디바이스는 갤럭시 s5, Arduino UNO이다. 안드로이드는 [5]를 참조하여 4.
본 논문에서 사용하는 기기는 유아용 세발자전거와 스마트 폰, 아두이노 UNO 보드, 아두이노에 사용 가능한 기울기 센서, 블루투스 모듈, 모터 등이다.
블루투스는 반지름 10m 이내에 있는 휴대 기기들의 정보를 무선으로 교환하고, 데이터 및 음성 전송, 다양한 호환 가능성, 저비용 솔루션 등에 주안을 두고 개발되었다[3]. 본 프로젝트에서는 아두이노 UNO 보드 부착 용 블루투스 모듈(HC-06)과 스마트 폰의 통신에 사용된다.

성능/효과

의도했던 대로 세발자전거가 내리막길에 진입했을 때 사용자의 스마트 폰에 알림 팝업을 띄우고 브레이크를 작동하는 것을 확인하였다. 또한 아두이노와 사용자의 스마트 폰의 블루투스 연결이 끊어지면 알림 팝업을 띄우는 것도 확인할 수 있었다. 본 시스템을 이용하면 보호자가 세발자전거를 타는 어린이에게서 잠시 눈을 떼더라도 어린이가 내리막길로 진입해 사고가 나거나 보호자로부터 멀리 가는 상황을 방지할 수 있다.
또한 아두이노와 사용자의 스마트 폰의 블루투스 연결이 끊어지면 알림 팝업을 띄우는 것도 확인할 수 있었다. 본 시스템을 이용하면 보호자가 세발자전거를 타는 어린이에게서 잠시 눈을 떼더라도 어린이가 내리막길로 진입해 사고가 나거나 보호자로부터 멀리 가는 상황을 방지할 수 있다. 더 나아가 추후에 브레이크 방식을 조금 더 개선한다면 좀 더 안전하게 세발자전거를 이용할 수 있을 것이며, 휠체어에도 적용이 가능하리라 기대한다.
브레이크를 제어하는 기능을 수행한다. 의도했던 대로 세발자전거가 내리막길에 진입했을 때 사용자의 스마트 폰에 알림 팝업을 띄우고 브레이크를 작동하는 것을 확인하였다. 또한 아두이노와 사용자의 스마트 폰의 블루투스 연결이 끊어지면 알림 팝업을 띄우는 것도 확인할 수 있었다.

후속연구

본 시스템을 이용하면 보호자가 세발자전거를 타는 어린이에게서 잠시 눈을 떼더라도 어린이가 내리막길로 진입해 사고가 나거나 보호자로부터 멀리 가는 상황을 방지할 수 있다. 더 나아가 추후에 브레이크 방식을 조금 더 개선한다면 좀 더 안전하게 세발자전거를 이용할 수 있을 것이며, 휠체어에도 적용이 가능하리라 기대한다.

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