1. Introduction

요즘 현대인들은 자리에앉아서 작업이나 공부를 장시간 하는 경우가 많다.뿐만 아니라오래 지속되는 전세계적인 전염병의 유행으로 인하여 그 빈도와 강제성은 높아지고 있다.장시간 자리에 앉아있으면 자세가 망가지기 마련이며 이 과정에서 허리디스크나 목디스크에 걸릴 가능성이 높아진다.운동도 마스크를 쓴 상태에서 해야 하기 때문에 오래하지 못하고 효율적이지 못하다.따라서 자세교정 뿐만 아니라 편안한 작업또는 공부 상태를 만들 수 있는 설계물을 만들고자 하였다.스마트 거치대의 주요 동작은 사용자의 시선에 따른 책이나 노트북 패드 등을 최적화된 위치를 조정해줌으로서 사용자의 편안한 작업 환경을 제공해줌과 동시에 디스크를 예방할 수 있다는 기대를 할 수 있다.

2. 기술과 아이디어

스마트 거치대의 핵심요소에는 사람의 시선 변화를 감지하는 눈 역할인 Pixy2 CMUcam5 Smart Vision Sensor와 이에 따른 책이나 노트북 패드 등을 최적의 위치로 변환시켜주는 팔 역할로 사용할 6자유도 알루미늄 로봇팔,마지막으로 눈과 팔의 중간에서 통신을 담당하는 아두이노이다.

눈 역할을 맡은 pixy2 카메라는 사용자의 시선의 변화를 감지하게 된다. Pixy2는 탐지하고자 하는 물체를 학습 가능하다.이는 pixy사에서 제공하는 pixymon이라는프로그램을 이용하여 탐지할 물체를 정확하게 탐지할 수 있도록 학습하게 된다.또한 내장 MCU로 UART, SPI, I2C 등의 통신이 가능하며 아두이노와 연결 호환이 가능하다.코딩 과정을 통하여 PIXY2로 탐지한 사용자의 위치 값을 좌표 값으로 산출하여 로봇 팔에게 정보를 보내주게 된다.

팔 역할을 맡은 로봇 팔은 실시간 얼굴 위치 변화에 따른 거치대 위치 변화를 담당한다.코딩 과정에서 실시간으로 좌표 값을 받아 각 서보모터에 적용시켜야 하며 초기에 최적위치의 설정을 해주어야 한다. 각 서보모터는X축, Y축, -Z축, +Z축을 맡아 로봇 팔을 구동한다.로봇 팔을 구동함과 동시에 책,노트북, 패드 등의 무거운 물체를 이동시키기 위해 구동회로를 구성 및 외부 전원을 인가한다.

다음은 제품의 전체적인 개략도이다.

3. 설계 내용

먼저 픽시캠과 아두이노를 연결시키고 올바르게 작동시키기 위해 코딩 작업을 실시한다. 코딩 작업 시 필요한 코드는 픽시캠을 판매하는 사이트의 라이브러리에서 제공하는 코드를 다운받아 그대로 입력하면 올바르게 동작한다.

또한 아두이노와 로봇팔의 각 서보모터를 연결한 후 픽시캠에서 얻어지는 좌표값을 통하여 각 서보모터의 회전각 등을 설정하는 코딩 작업을 실시하여 최종적으로 사람 얼굴의 위치에 따라 움직일 수 있게끔 설계를 할 예정이다.

마지막으로 로봇팔 각각의 서보모터들이 태블릿 PC나 스마트폰의 무게에서도 동작하게 끔 해주기 위해서 추가적인 로봇팔 구동회로를 설치하고 배터리를 이용하여 외부 전력을 인가해줌으로써 올바르게 동작할 수 있게끔 설계를 할 예정이다.

4. 향후 계획

아직 부품의 수령이 이루어지지 않아서 부품이 수령되는 대로 조원들끼리 모여서 부품을 조립해보고 올바르게 동작하는지 확인해볼 예정이다. 이는 최대한 방학 기간을 이용해서 실행할 계획이다.

다음은 방학 기간동안 부품들을 사용하여 조립하고 각 부품들이 올바르게 동작을 하는지 실험을 통해 확인해보는 과정들을 나열하였다.

먼저 픽시캠과 아두이노를 연결하여 라이브러리에서 제공되는 코드를 다운받아 입력을 시킨 뒤 실제로 대상을 학습하고 트래킹을 하는지 확인해볼 계획이고 이는 특정 물체를 학습시켜 한번 실험을 해볼 예정이다.

다음으로 아두이노에 로봇팔을 연결하여 코딩 작업을 실시할 예정이다. 이 부분에 대해서는 제공되는 코드가 따로 없기 때문에 충분한 자료조사를 거친 후에 코딩 작업을 실시할 예정이다.

마지막으로 로봇팔과 아두이노가 올바르게 연결이 되면 구매한 로봇팔 구동회로를 조립하여 설치한 후 태블릿 PC를 거치시킨 후에 올바르게 동작하는지 확인을 해볼 예정이다.

5. BOM List

부품 구매목록 단가 및 수량

6. 조원 역할분담

고현성

‘Pixy’ 센서 동작 및 ‘Pixymon’ 프로그램 조작

센서의 동작 원리를 파악하고 아두이노 프로그램과의 호환성을 조사하고 설계품의 핵심 센서의 사용법과 설계 방향을 결정한다.

김성민

센서와 서보모터의 동작 코딩 설계, 회로 구상

센서로부터 받아온 좌표 값으로 전반적인 설계품의 동작 방향을 결정하고 프로그래밍 코드를 제작하고, 부품들의 회로 연결을 구상한다.

조계선

설계품 부품 조사, 회로 구상, 로봇팔 거치대 설계

설계품에 필요한 부품의 개수와 종류를 파악하여 BOM List 작성 및 거치대로 쓰일 로봇팔을 조립 및 설계, 부품들의 회로 연결을 구상한다.