18. Calorie consumption can be determined by measuring heart rate or speed through an
application equipped with a healthcare service. This is seen as an application that has the
potential to develop into a good service to measure children's exercise and health status.
“애플리케이션에서 심박수 및 속도와
같은 헬스 케어 기능 탑재”
19. 배터리
잔량 표시
By displaying the full amount of battery,
users can easily see how many hours an
electric bicycle can be used. It also tells
the replacement period of the battery.
20. The regenerative rotation function can practice energy saving and environmental protection.
전력회복을 위한
재생 회동 기능
안녕하세요. 임베디드시스템공학과, 박상원, 박시우, 장경은, 최수빈, 팀 BAO입니다.
저희는 운전이 미숙한 어린이가 사용할 수 있는 전기자전거를 제작했습니다. 발표 시작하도록 하겠습니다.
제작동기, 사용된 부품, 제작 과정, 발전 가능성 및 기대효과 순으로 발표하도록 하겠습니다.
먼저 이것을 만들게 된 가장 큰 동기는 아이가 자전거를 사용할 시, 이용자의 신체와 맞지 아 자전거를 쉽게 조작할 수 없다는 점이었습니다. 또, 센트럴파크나 인천대공원 같이 큰 공원을 둘러보면 아이들은 자유롭게 자전거를 타고 어른들은 뒤따라 걷는 모습을 쉽게 찾을 수 있는데요. 이러다가 갑자기 인파가 많아지거나 순간적으로 사람에 의해 가려져 자식을 잃어버릴 수 있겠다는 생각이 들었습니다. 그래서 자전거에 GPS를 달아서 아이의 위치를 추적하고 앱에 직접적으로 위치정보를 넘겨 알려줄 수 있는 기능이 있었으면 좋겠다고 생각하게 되었습니다. 마지막으로 이제 막 자전거를 밟는 아이들의 경우 페달을 밟을 다리 힘이 발달하지 않아서 쉽게 밟기 어렵거나, 또 반대로 페달 밟기를 멈춰야 할 때를 몰라서 가속을 받는 내리막길에서도 페달을 밟아서 위험한 상황이 생길 수 있을 것이란 가정에서 시작했습니다.
저희는 이 자전거를 만들기 위해 GPS 수신 모듈로 가장 많이 사용되는 NEO 7M 모듈을 이용했습니다. 그리고 폭과 DC 모터 기어박스와 맞는 규격인 바퀴를 골라 사용했습니다. 저희는 앞에 바퀴 하나, 뒤에 바퀴 두개인데 후륜 구동을 하기로 결정했습니다. 그리고 이 바퀴를 조작할 수 있도록 일정한 전압과 신호를 줄 수 있는 모터 드라이버를 적당히 골라 이용했습니다. 다음으로 이용자의 페달 대용으로 사용할 수 있는 엔코더를 이용했습니다. 엔코더는 모터의 회전속도와 방향을 알려주는 부품이지만 저희는 자동차 바퀴 모터는 별개로 속도 제어 부분에서 trigger를 해줄 용도로 사용했습니다. 다음으로 자이로 가속도 센서인 mpu6050 부품을 이용하기로 하였습니다. 이 부품을 통해 차체의 기울기를 감지해서 오르막이나 내리막을 인지해 자동으로 가속이나 감속을 시켜주는 기능을 구현하고자 하였습니다. 이 기능은 인천대 주변에 많이 분포해 있는 공유자전거를 자주 사용하면서 벤치마킹한 부분입니다. 현재 전기자전거인 카카오 바이크의 경우, 일정 속도 이상으로 페달을 밟아 달리면 자동으로 저장된 힘으로 가속을 주는 형태입니다. 저희 팀은 그 자전거를 이용하면서 쉽게 자전거를 탈수 있는 보조 도구로써 활용되었으면 좋겠다는 생각을 하게 되어 경사로 환경에 따라 가속, 감속이 되도록 하였습니다. 그리고 이 부품으로 경사 감지뿐만 아니라 아이의 자전거가 넘어짐을 인식할 수 있도록 구상했습니다. 마지막으로 이 모든 기능을 구현할 보드로 아두이노 우노를 이용했습니다.
다음은 제작 과정입니다.
저희의 핵심 기능은 사용자를 보조해주는 자전거였기에 이런 순서도 시작했습니다. 그러나 실제 모델사이즈가 아닌 소형화해 작품을 만들었기에 패달을 밟을 수 없다는 문제가 생겼습니다.
따라서 다음과 같이 모터로 구동하도록 순서도를 변경해 진행했습니다.
모델링을 위해 이미 나와있는 자전거들의 데이터를 모아 평균치를 구해 실제 자전거 모양을 제작하고자 했습니다. 그래서 처음의 설계도 제작을 이런 모양으로 했었습니다.
그러나 이용자가 아이이다보니 안전을 위해 바퀴 2개보다는 균형을 잡기 편한 삼륜으로 방식을 바꾸었습니다. 그리고 간단히 모형으로 제작해보았습니다.
제작 중 안전성과 편안함을 위해서 좁고 작은 기존 안장보다는 곡선으로 이루어진 넓은 안장이 나을 것 같다고 생각되어 설계도를 중간에 변경했습니다.
최종적으로 블렌더 3D 프로그램을 이용해서 구상한 최종 설계본을 만들었습니다.
다음으로 회로를 설계했습니다. 아두이노 보드에 블루투스 모듈과 자이로 센서, 엔코더, GPS, 모터드라이버를 연결한 모습입니다. 전원은 2차 전지를 이용했습니다.
코드에는 gps와 모터의 구동과 관련된 부분을 구성했습니다.
저희는 부모의 유동적인 컨트롤을 위한 어플리케이션을 제작했습니다. 아직 부가 기능 수정 단계에 있지만,
블루투스 모듈 연결과 GPS 센서를 이용해 위치 정보를 받아오고 구글 맵스에 표현하는 궁극적인 기능은 구현한 상태입니다. 위치는 아이의 개인정보가 될 수 있기 때문에 firebase를 통해 로그인 시스템을 구축하고, 속도를 제어하며, 위치 정보를 표시하고 자전거가 넘어졌을 때 사고를 알리는 기능을 주요한 기능으로 삼고 있습니다.
간단한 데모를 위해 가상의 도로를 만들어 테스트해봤습니다. 마지막에 보여드릴 영상에서 기능을 확인하실 수 있습니다.
마지막으로 저희가 기본적인 기능을 구현 후 앞으로 더 추가하면 좋을 부가적인 기능에 대해 생각해보았습니다. 그리고 이 자전거를 통해 앞으로 기대해볼 수 있는 효과에 대해 발표하겠습니다.
첫 번째 애플리케이션에서 심박수 및 칼로리 측정과 같은 헬스 케어 기능을 탑재하는 것입니다. 아이들의 운동과 건강상태를 측정할 수 있는 좋은 수단이 될 것입니다.
두 번째는 배터리 잔량을 표시해주는 LCD를 다는 것입니다. 이용자가 배터리 잔량을 확인하고 관리하며 사용할 수 있도록 하는 것입니다.
마지막으로 내리막길에서 전력을 얻을 수 있는 재생 회동 기능을 넣는 것입니다. 이 기능을 이용한다면 에너지 절약과 환경 보호를 실천할 수 있을 것입니다.
