사회공헌형 교과목 아카이브

사회공헌형 교과목 소개

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스마트 제조 및 응용

안성훈
2022년 2학기
#스마트팩토리 #4차산업혁명 #적정기술 #스마트 제조 #인간중심 #자연친화적인

수업주제	사회 공헌 목적 스마트 제조 및 응용 시스템 개발
수업 목적 및 목표	4차 산업혁명의 도래로 제조업에 IoT, AI, 디지털 트윈과 같은 디지털화된 기술이 적용되고 있다. 그럼에도, 선진국, 대기업만 이를 적용하기 가능한 실태라 수업을 통해 중소기업 혹은 개발도상국에서 적은 비용으로 제조 현장의 스마트화를 제공할 수 있는 요소 기술을 개발 프로젝트로 진행하는 것을 목표로 하고 있다. 제조 뿐만 아닌 스마트 농장, 스마트 그리드 등 적정 스마트 시스템 또한 다루는 것을 목표로 하고 있다.
사회공헌 실천활동 분야	적정기술/제품개발
사회공헌 실천대상	개발도상국

팀별활동내역

[팀 1] Refreshable braille for visually impaired in public transportation

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간	2022.09.01~2022.12.13	활동장소	Building 301, 313
활동목적	1. 지하철 승하차 시각장애인을 위한 이동식 모듈 구축 2. 휴대용을 작고 가벼워 구매하기 쉽게 함 ($100 이하) 3. 텍스트에 따라 점자 변경
활동내용	1. 하드웨어 개발 - 암페어의 법칙에 의해 유도된 자석과 코일의 반발력을 이용하여 점자 크기를 최소화 하였습니다. (진행: 16mm x16mm x30mm -> 최종: Φ7.5mm x 9mm) - 코일별 전압 사용 최소화 (5V  3.8V) - 점자 핀이 위/아래로 움직여 단어를 표현 - 고유한 점자 색인으로 각 점자 핀 활성화 2. 소프트웨어 개발 - 역명 수신을 위한 IoT 시스템 (블루투스 기반 IoT 시스템)

활동자료

첨부문서

[팀 2] Smart Helmet for shared mobility

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간	2022.09.01~2022.12.13	활동장소	Building 301, 313
활동목적	1. 공유 모빌리티 사용자를 위한 스마트 헬멧 제작 2. 차량 접근 감지 시스템 개발 3. 장시간 이동 중에도 작동하도록 만들기
활동내용	1. 3D 프린팅을 이용한 헬멧 외관 제작 2. 카메라와 라이더를 결합하여 실시간으로 자동차를 감지할 수 있습니다. 3. 차량의 접근 범위와 속도를 조절하여 사용자에게 알릴 상황인지 판단합니다.

활동자료

첨부문서

[팀 3] Shake4U(Smart Health Shake Vending Machine)

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간	2022.09.01~2022.12.13	활동장소	Building 301, 313
활동목적	1. 사용자의 건강 데이터를 기반으로 개인 맞춤형 건강 쉐이크를 제공합니다. 2. 사람들이 쉽게 자신의 건강 쉐이크를 사용할 수 있는 자동 판매기를 만드십시오. 3. 데이터베이스에 저장된 사용자 데이터에 액세스하고 사용하는 앱을 빌드합니다.
활동내용	1. 사용자의 BMI 데이터를 기반으로 필요한 성분을 계산하는 알고리즘을 만듭니다. 2. 분말 디스펜서, 분말 혼합기, 물 공급 장치 및 재료 부족을 감지하는 여러 센서와 같은 여러 장치로 구성된 자동 판매기를 만듭니다. 3. 사용자의 편의를 제공하기 위해 사용자의 데이터를 저장하고 불러올 수 있는 데이터베이스 구축
활동소감	1. 현대 제조 공정의 최신 기술 학습(3D 프린팅, 컴퓨터 언어 등) 2. 복합기계제어시스템 개발을 통한 전기회로 구성 및 시스템 설계 능력 배양 3. 팀원 간 협업을 통한 리더십 향상, 글로벌 시장 동향 파악

활동자료

첨부문서

[팀 4] Finger Gesture-based Teleoperation using Soft Smart Glove

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간		활동장소	Building 301, 313
활동목적	1. 손가락 관절에 부드러운 스트레인 센서와 손등에 IMU 센서가 있는 장갑형 컨트롤러 제작 2. 손짓과 동작에 기반한 직관적 명령 매핑 3. 모드 변경을 통한 단일 컨트롤러로 다수의 로봇 제어
활동내용	1. 실리콘에 액체 금속 채널을 인쇄하여 소프트 센서 제작 2. 장갑에 부착된 센서(소프트 센서 및 IMU) 3. 소프트 스마트 장갑의 신호를 기반으로 명령을 보내는 메인 제어 시스템에 로봇을 조립하고 통신 네트워크를 구축했습니다. 4. 손 제스처와 로봇 제어 사이의 직관적인 매핑 고안

활동자료

첨부문서

[팀 5] Unmanned clean algorithm for smart wall-cleaning robot

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간		활동장소	Building 301, 313
활동목적	1. 사람의 개입을 최소화하기 위한 무인 청소 알고리즘 사용 2. 경제적 효과 : 인건비 절감 3. 기술적 이점 : 다른 로봇에 대한 범용 적용
활동내용	1. 문제 정의 및 목표 설정 - 인력으로 벽을 청소하면 좋은 청소 결과를 보일 수 있습니다. 그러나 높은 안전 위험과 고정 인건비가 있습니다. - 안전 위험을 제거하고 인건비를 줄이기 위해서는 자동 청소 로봇이 보급되어야 합니다. 로봇은 인간의 개입을 최소화해야 합니다. 즉, 청소 상태를 스스로 모니터링하고 모니터링 결과에 따라 피드백해야 합니다. 또한 알고리즘은 다른 하드웨어에 보편적으로 적용할 수 있어야 합니다. 2. 필수 모듈 정의 - 이동 : 로봇을 원하는 위치에 위치시키기 위한 벨트의 길이 조절 (요구사항 : 로봇의 무게를 들기에 충분한 토크와 벨트의 강도) - 부착 : 로봇의 브러시와 스퀴지가 벽에 충분한 힘을 가할 수 있도록 벽에 부착 (예상보다 무거웠던 로봇의 무게를 고려하여 추후 삭제) - 청정도 모니터링 : 용액의 전도도를 TDS 미터로 측정(먼지 등 용해된 이온화된 고체는 전도도를 높임) - 청소 : 모터 회전 브러시와 스퀴지로 벽면의 물기를 제거합니다. 수집된 용액이 임계값 ppm보다 크면 이동 모듈이 로봇을 다음 청소 영역으로 이동합니다. 3. 코딩 및 하드웨어 구축 - 알고리즘 코딩 : 이동, 청정도 모니터링, 청소 등의 코드를 통합할 수 있는 코드 - 하드웨어 구성 : 부품을 3D프린팅 후 조립 4. 테스트 및 교정

활동자료

첨부문서

[팀 6] Your Remote Garden

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간		활동장소	Building 301, 313
활동목적	1. 즉석에서 가정 정원의 모니터링 및 유지 관리를 제공합니다. 2. 감지 및 컴퓨터 비전을 통해 모니터링이 수행됩니다. 이 정보는 웹사이트에서 사용자에게 표시됩니다. 정보에는 식물 종, 실시간 식물 사진 및 센서 판독값이 포함됩니다. 3. 대시보드에서 사용자가 생성한 루틴을 통한 자동화된 유지 관리.
활동내용	1. 하드웨어: A. 식물 배열에서 센서와 카메라를 움직이는 2축 모션 시스템을 개발합니다. B. 저비용, 확장 가능, 심미적 구조 및 시스템 통합을 설계하고 제조합니다. C. 원격 정원을 구동하는 전기 회로를 설계하고 구현합니다. D. 전체 시스템을 동작시키기 위한 명령을 MCU에 설계하고 구현한다. 2. 소프트웨어: A. 사용자에게 정보를 표시하고 식물 측정 시기를 제어할 수 있는 대시보드. 대시보드는 React와 Typescript로 만들었습니다. B. 센서 판독값 및 사진에 대한 지속성을 유지하기 위한 데이터베이스 설정. 데이터베이스는 MongoDB를 사용하여 설정되었습니다. C. 장치와 백엔드 간의 통신은 MQTT + HTTP를 사용하여 수행되었습니다. D. 백엔드와 프런트엔드 간의 통신은 websocket을 사용하여 이루어졌습니다. E. 감지 메커니즘을 움직이고 식물을 감지하고 사진을 찍는 장치 코드. F. 식물 분류는 PlantNet API를 사용하여 수행되었습니다.

활동자료

첨부문서

Final report_Team 6.docx (2 MB)

[팀 7] Robot Farmer

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간	2022.09.01~2022.12.13	활동장소	Building 301, 313
활동목적	1. 농촌인구 감소에 대한 대응 2. 유독한 스마트팜에서 인간을 로봇으로 대체 3. 과일을 가능한 가격으로 유지
활동내용	1. Mask-RCNN을 이용한 토마토 검출 2. 변경 가능한 핑거 팁이 있는 소프트 컴플라이언스 그리퍼 3. 하위 시스템을 단일 시스템으로 통합
활동소감	1. 팀 프로젝트는 말을 많이 해야 한다 2. 자동화에는 허들이 많다

활동자료

첨부문서

[팀 8] Braille display device with text recognition

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간	2022.09.01~2022.12.13	활동장소	Building 301, 313
활동목적	1. 기존 제품 대비 저비용 재생 가능 점자 디스플레이 장치 구현 2. 점자 디스플레이 장치에 OCR 기능을 포함하여 손/타자 텍스트 인식
활동내용	1. 저비용 점자 디스플레이를 위한 새로운 기어 레버 메커니즘을 설계했습니다. 캐릭터당 액추에이터 수를 6개에서 2개로 줄였습니다. 2. Raspberry Pi를 이용하여 OCR을 수행하고 추출된 텍스트를 점자로 변환하였다. 그런 다음 Arduino로 각 서보 모터를 회전시켜 기어와 레버를 사용하여 점자를 표시했습니다. 3. 25개의 서보모터를 이용하여 12개의 점자를 표시하였다. 점자치수 국제기준 만족.

활동자료

첨부문서

[팀 9] Smart Fire Detector

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간	2022.09.01~2022.12.13	활동장소	Building 301, 313
활동목적	1. RGB 카메라로 초기 소화 효율을 높인다. 2. 휴대가 가능하여 건설현장에서의 사용가능성 증대 3. 건설현장 사망자 감소(사망자수를 줄인다면 가치투자)
활동내용	1. 초기 화재 감지를 위한 기계 학습 2. 3D 프린터를 이용한 하드웨어 설계 3. 스마트화재감지기 회전 PID 제어

활동자료

첨부문서

[팀 10] Household Chicken Egg Harvesting System

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간	2022.09.01~2022.12.13	활동장소
활동목적	1. 전 세계 다양한 가정에 통합할 수 있는 비용 효율적인 시스템 2. 확장성을 위한 스택형 디자인 3. 빛, 온도, 습도를 모니터링하고 자동으로 제어할 수 있는 스마트 케이지
활동내용	1. 종합적인 비용 분석 2. 검증을 위한 Solidworks 및 레이저 절단을 통한 케이지 구조의 사실적인 설계 3. Arduino 회로, 모터 기반 커튼 등을 통한 자동 조명, 온도, 습도 제어
활동소감	이 프로젝트의 배경 조사를 수행하면서 환경 요구 사항, 계란 생산 속도 및 수명과 같은 닭의 기본 사항에 대해 많은 것을 배웠습니다.

활동자료

첨부문서

최종 발표 & 데모 데이

소속	기계공학부	담당교수	안성훈
활동기간	2022.09.01~2022.12.13	활동장소	300동 302호
활동목적	- 인간 중심의, 자연 친화적인 스마트 제조 기술을 통해 사회공헌에 어떻게 기여할 수 있을지에 대한 고민을 하며 한 학기동안 프로젝트를 진행 - 매 달 교수님과 프로젝트 진행과 아이디어 도출을 위한 미팅을 진행 - 12/13(화) 스마트 제조 및 응용 프로젝트 최종 발표회 및 데모 데이를 진행 - 한 학기동안 진행한 프로젝트를 발표한 후 학생들과 피드백을 주고 받기 위함
활동내용	- 팀 1~10 발표 (5분 발표 + 2분 데모 + 2분 질의응답) - 우수 팀 수상
활동소감	- 한 학기동안 이론, 실습 수업을 포함해 과제와 프로젝트까지 해야 할 것들이 많았는데도, 학생들이 모두 즐겁게 참여해주는 모습을 보여주어 더욱 즐거웠던 이번 수업이었던 것 같습니다. - 밤을 새워가며 프로젝트를 끝까지 완성시켜 마무리까지 잘 해주신 모든 학생들께 감사합니다. - 인간 중심의 그리고 자연 친화를 고려한 스마트 제조 기술을 통해 사회 공헌에 기여하기 위한 고민과 노력을 한 학기동안 진행할 수 있어 더욱 뜻 깊은 수업이었습니다.

활동자료

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